hirax.net::Keywords::「位相」のブログ

■「appleのビデオ機能」　

　先日、末広町で飲んでいた時に、appleのビデオ出力のメカニズムの話題に一瞬なった。忘れている箇所も多かったので、もう一度そのメカニズムを追いかけてみた。

　apple回路では、14.32MHzのオシレータ出力を2分周した7.12MHzの信号がビデオ信号のドット・クロックとなる。回路上はあくまで、(基本的には)1ドットが1bitの単純な構成である。
　ところで、NTSCのビデオ信号のカラー情報は「ビデオ信号に重畳した3.58MHz波形」の位相で表すが、この3.58MHzはappleのビデオ・クロック(7.12MHz)のちょうど二倍である(もちろん単にそう設計したわけである)。ということは、2ドット分のビデオ・信号を"on""off"として出力した場合と、"off""on"して出力した場合では、NTSC信号でのカラー情報(位相)が180度ずれたもの(=補色)を表すことができるのである。

　ということは、基本的にはハイレゾ1bit=1dotとして、まるで二値的に思えるシステムであっても、少なくとも白(on.on)と黒(off.off)と紫(on.of)と緑(off.on)という四色が生成できることになる。もちろん、単純に言ってしまえば、(7.12MHz単位の)2ドット毎(＝NTSCのカラー信号3.58MHzの周期)に対して2bit使っているということになるので当たり前と言えば当たり前の話になる。そして、連続する2ドットのon-offの組み合わせでNTSCのカラー信号を生成(疑似表現)するので、「連続する2ドットの関係で色が決まる」というappleのカラー・グラフィックの掟がここにできるわけだ。

　さらに、(ある時期以降の)appleの場合ビデオ・データの特定の(＝横7ドット, 縦8ドットのテキストモードとの兼ね合いで使われていなかった最上位の)bitを立てると、フリップフロップ回路で70nsだけ信号を送らすことができる。その70nsのずれは、NTSCのカラー信号3.58MHzのドット・クロック幅の25%に相当する(角度で言うと90度)。ということは、NTSC信号でのカラー情報(位相)が0, 180度の色だけでなく、90, 270度の色も出力(疑似生成)することができるようになる。すなわち、黒・白・紫・緑に加えて青・橙という計6色が出力することができるようになる。

　そして、これらの出力機能は結局のところ、二値出力の高低信号の位置を「ドット配置やドットの位置ずらし」といった操作で変化させているにすぎない。ということは、こういった出力をモノクロ・ディスプレイに対して行えば、(ClearTextなどの技術の祖先とも言える)「基本ドットの位置を25%だけ横にずらして、(位置出力として、あるいは階調出力として)滑らかな出力を行う」なんていうこともできるわけである。(出力デバイスがもしもカラー・デバイスであれば)「色のにじみ」が結果として出現するところも全く同じと言えば、同じである。

　単純明快な回路ではあるが、こういう単純なシステムをなんだか忘れてしまっているような気がする今日この頃、だ。

■NTSCとニガシオ　

こんにちは、さようなら。

NTSCのビデオ信号のカラー情報は「ビデオ信号に重畳した3.58MHz波形」の位相で表すが、3.58MHzはappleのビデオ・クロック(7.12MHz)のちょうど1/2である。だから、2ドット分のビデオ・信号を"on""off"として出力した場合と、"off""on"して出力した場合では、NTSC信号でのカラー情報(位相)が180度ずれた色(=補色)として表すことができる。

飲食店というものは一般には十ルクスで、それ以下でやろうとするものが風俗営業になるわけですね。三ルクス以下になると違反です。

ここに、「連続する2ドットのon-offの組み合わせで色が決まる」꓈꒤꒦apple꓎ꖫꗩꆼꆦꖰꗩꗕꖣꗃꖯ꓎겤잤궤ꊤ겤ꌍ

「ニガシオやめたのに飽きました、アッハッハ！」

■「東京タワー」と「分数階PID制御」　

　浜松町からほど近い増上寺越しに、朝と夜、二度東京タワーを見る。デジタルカメラのシャッターを何回も押したけれど、CFカードが入っていなかったことに、今気づく。

　CFカードには記録されていないけれど、ファインダーの中で、（名前がわからないけれど）奇麗で大きな花越しに、通りの木々の葉越しに、増上寺の瓦越しに眺めた東京タワーは、つまり、積み重なった歴史の向こうに眺めた東京タワーはとても味わい深い姿と色をしていた。

　芝公園の横、東京のホテル地下二階を会場にするMATLAB EXPO 2007 の会場を散策していると、「分数階PID制御」なんていうキーワードが耳に入ってくる。何だかとても懐かしいキーワードだ。以前、妄想したものの延長ならば、それは"現在"の姿を反映(比例)した"P=Proportional"と、過去の履歴を積分した"I=Integral"と、その瞬間の変化（動き・移り変わり）を強調した微分の"D=Differential"を、テキトーに混ぜ合わせたようなものなのだろうか。分数階微分の周波数領域、すなわち現在・過去・未来の間の色んな領域で、適当なゲイン（増幅率）をかけ、テキトーな位相遅れを加えた、そんな制御なのだろうか。

　色んなものを聞き・眺めることは本当に面白い、とつくづく思う。世界は限りなく広い。

■BOSEの「スピーカ」と「サスペンションシステム」　

　板を振動させ空気の波を作り、さらには人の鼓膜を揺らし、音を人に感じさせるのがスピーカだ。つまりは、「揺れを作り、人に振動を感じさせる」のがスピーカである。そんなスピーカの有名メーカのひとつがBOSEだ。BOSEは、そんな「揺れを作り、人に振動を感じさせる」のとは逆の「揺れを抑え、人に振動を感じさせない」装置も作っている。たとえば、ノイズ・キャンセラーは、騒音を打ち消すシステムである。大きく耐えがたい騒音に対し、逆位相の音波を重ねることで、「人に騒音を感じさせない」わけだ。

　他にもBOSEは「揺れを抑えることで、人に振動を感じさせない」システムを作っている。たとえば、ボーズ・アクティブサスペンションは「車の揺れを抑え、人に振動を感じさせないシステム」である。 これは、四輪の各サスペンションににリニア電磁モーターを装着し、路面状態・車体状態に応じて、 アクティブにサスペンションを制御することで、車体（とその中にいる乗客）に揺れを生じさせない、というシステムだ。

　もちろん、他の自動車会社もそういったシステムの開発はずっと以前から行っている。しかし、コスト面などの課題などもあり、（セミ・アクティブ制御のサスペンション搭載車は増えているが）アクティブ制御のサスペンション搭載車はなかなか一般化してはいないようだ。

　ボーズ・アクティブサスペンションは、このシステムを搭載した乗用車の動き・効果が公開されていて、とても面白い。コーナリング時の挙動などが、比較画像や動画などでわかりやすく説明されている（QuickTime動画）。荒れた路面の揺れを車体に伝えることなく、つまり、走る車（車体）の高さを一定に保ったり（QuickTime動画）、 あるいは、コーナリング時にも車体の傾き（ロール）を抑えることができているさま(QuickTime動画)を見ることができる。

　それどころか、たとえば下の動画の後半のように、道路の路面状況の先読みをして、”極めて”アクティブに車をジャンプさせるデモさえ行っている。現実の商品として価値を感じるかどうかは別にして、技術デモとして眺めてみれば、何度眺め直してみても本当に面白く楽しい。ＴＶドラマに出てくる未来を目の前に「ほら、ここにあるよ」と見せられた気持ちになる。

■Simulinkで”日焼け対策”を最適化 Vol.1 [はじめに 編]　

　先日、Mathematicaで肌の色や日光の色スペクトルを表現するためのライブラリを作り、いくつか計算をしてみました。また、昨日は、「日焼けに影響を与える日照時間」の変化・「気温の変化」「化粧品の商品切り替え時期」「日焼け対策を行う時期」について考えてみました。

　そんなことを考え出すと、究極の”日焼け対策”・至高の”日焼け対策”はどういう風にすれば良いだろうか、という技術的な興味が湧いてきます。もちろん、外に一切出ない・顔には紫外線反射膜をコーティングする、といったような対策もあるわけですが、そんな対策をしても「そんな毎日でいいのか？」という疑問を感じるに違いありません。やはり、色々な観点を含めた上で、それらの観点を少しづつ満たすような”日焼け対策の最適化”を考えなければならないように思われます。

　そこで、Simulinkを使って、（動的なシステムのモデル化・制御システム構築・プロトタイピングを簡単に行うことができる）MATLAB社のSimulinkで”日焼け対策”を最適化に挑戦してみたくなりました。そこで、今日はまず[はじめに]ということで、平均日照時間と平均気温をSimulinkでグラフ表示してみました。

とりあえず、下の微分方程式のように平均気温(TEMP)の変化は平均日照時間(SUN)に比例するとおくと、

d TEMP /dt = SUN

　・・・と、ここまでは当たり前の結果ですが、こんな感じで「日焼け対策の最適制御」について色々考えていこうと思います。