シーディーや、ディーブイディーは、どんな仕組みで、音が鳴ったり、画像が

質問

シーディーや、ディーブイディーは、どんな仕組みで、音が鳴ったり、画像が映ったりするのですか？

回答No.1

SortaNerd_ · ベストアンサー

返答に困る質問ですね。全部書くと長くなりますので適にはしょりますが、以下のような仕組みです。

ディスクには渦巻き状に並んだピット(「へこみ」の意)という名の出っ張りがありディスクを回転させながらピット列に適に絞り込んだレーザーを当てるとピットの出っ張りが1/4波長なのでピットとピットでない部分に当たった反射光が干渉を起こし減衰する為ピットの有り無しの2値が読み取れます。
その2値を0と1の境目と見た新たな2値をCDでは14/8変換と呼ばれる17bitを8bitにする変換、DVDでは同様の16bitを8bitにする変換を掛け、CDではクロスインタリーブ・リードソロモン符号、DVDではよく分かりませんが多分似たような符号を復号することにより本来の書かれたデータが読みだせます。
それを適切なファイルシステム(と呼べるかどうかも分かりませんが)に従って解釈しますがここの部分はよく分かりません。
CDではこの段階で16bitづつに区切ると1/44100秒ごとの左右のチャンネルの音圧レベルを表す数値が交互に並んでいますのでこれをD/A変換を掛けて電圧にして、適に周波数フィルタを掛けるかもしれませんがよく分かりませんがとにかくそれをスピーカーなどに印加すると、スピーカーの電磁石の発生する磁力がその電圧に応じて変わり、コーンをそれに合わせて振動させますので、その振動が空気に伝わり音として聞こえます。
DVDではここからさらにmpeg2形式の復号として、まず音と映像のデータに分け、音の方はまず数字をビット単位で可変長で表したハフマン符号と呼ばれる符号で変換されているのでこれを復号すると具体的な数値は忘れましたが確か数μ秒ごとくらいに分けられた周波数ごとの何らかの値(たぶん音圧レベルの振幅)が得られますので、何だったかフーリエ変換系の何か変換をすると時間ごとの音圧レベルに変換でき、あとはCDと同様にすれば音が鳴ります。
映像の方はキーフレームとそれ以外で分かれますがまず簡単なキーフレームについて説明すれば、まず前述のハフマン符号を復号すると一定の大きさのブロックごとの縦横2次元の周波数ごとの何らかの値(たぶん明るさの振幅)が記録されていますのでフーリエ変換的な何かをするとそのブロック内の各点に対する画素値が得られます。
これは多分明るさと緑-赤と緑-青の値なので適に計算して赤青緑の値を求めます。赤青緑の最大値がいくつなのかも適に変換します。
キーフレームでないフレームではもう1段階増えまして、ブロックごとに記録されているのは画素値ではなく直近のキーフレームで最も似た値のある場所とその部分からの差分になっているので、キーフレームを指定された量だけずらしたものと上と同様に求めた値を加算して最終的な各点の色を求めます。
このデータを表示機器に送る方法はさまざまありますが、とりあえず左から右、上から下へ1列づつ読み取っていくのは共通です。表示機器の走査線数がDVDに記録されている480本と異なる場合は適にデータをダブらせたり新しいデータを作ったりします。
アナログのPCモニタに映す場合は赤緑青の明るさをそのまま電圧に置き換えて送信するとともに、走査線1本が終わるたびと1画面が終わるたびに目印の電気パルスを送ります。
デジタルの場合は色々と方式がありそうですが、パラレルなら赤緑青ごとに8本程度の線を使って明るさを2進数に置き換えたものの01を電圧の高低で送ります。シリアルならその数値を1本の線で高速に送ります。
S映像なら赤青緑から明るさと緑-赤と緑-青のような3つのデータに変換して、明るさは電圧の高低、ほかの2つは直交する2つの正弦波の振幅に直しその正弦波を重ねたものとして送ります。走査線1本ごと、1画面ごとの目印はアナログPCモニタと同様に送ります。
コンポジットケーブルで送るならS映像の信号を全部1本の線にまとめて送ります。
表示機器側ではこれらの方法で送られてきたデータを赤緑青の明るさのデータに復元して表示します。
アナログTVやPCのブラウン管モニタであれば3本の電子銃から赤緑青の明るさに応じた郷土の電子線を出し、電磁石で適に曲げてブラウン管に当てるとブラウン管に塗られた蛍光体が光ります。
液晶モニタであれば赤緑青のフィルタに白い光を当てて3色の光を作りそれぞれを液晶にかける電圧を変えることで液晶の向きを変え偏光させ偏光板との兼ね合いで光の通過量を制御します。
プロジェクタであれば液晶モニタと同様の仕組みで光を通してレンズで投影するもの、3色の光を時分割で当てるもの、画素数分の小さな鏡を並べておき光を反射させて投影するもの、レンズを使わずレーザー光で走査するものなどがあります。

こうしてみると音より映像の方が仕組みが複雑なことが分かりますね。

お礼

どうも長文ありがとうございました。