みなさん大好き
スマートフォン。
このスマホを始めとして
デジタルで音声や映像を送るのって
そもそもどういう原理なのかを
ご存知であろうか?
(゜.゜)
思いっきり端折って
簡易的に説明してみる。
昔の電話はアナログであった。
(突然の昔語りww)
アナログとは、たとえば音の波形は
こんなカンジ。
アナログの電話では、この波形を
電流の強弱の波によって送っていた。
これをデジタルに変換するには
この音の波を単位時間ごとにサンプリングして
以下のようにして数値化する。
この単位時間を短くすればするほど
音の波は細かく記録できるので
よりなめらかな波
イコール
原音に忠実な波
として記録できる。
たとえばCD
(こんぱくとでぃすく)
は
44.1kHz
でサンプリングされており、
これは人間の可聴領域20kHzに合わせたもの。
ある波形を正しく標本化するには、
波形の持つ周波数成分の帯域幅の
2倍より高い周波数で標本化する必要があるらしい。
(これをサンプリング定理と呼ぶ)
つまり、44.1kHz、1秒間に44,100回サンプリングして
音の波の強弱を記録すれば
ほぼアナログと同じ情報を記録できる。
これをデジタル信号として
電線に流せばよいかと思うが
それではデジタル化するメリットが少ない。
そこで、このデジタルの信号を
適当なサイズで切り取って
『パケット化』
して、バラバラにする。
この『パケット化』されたデータを
順次データとして流すのであった。
『パケット化』する意味の一つは
同じ回線上に
『パケット化』したデータを
まぜこぜにして送ることができる
というもの。
アナログデータであれば
電話回線1回線に対して
1相手先としか通信できないが
『パケット化』したデータであれば
他のデータも混ぜて送れる。
送信するデータを軽量化できる
デジタルの利点である。
つまり、回線を有効に使うことができるのだ。
『パケット化』したデータは
順次相手先に送られるが
相手先で再度データとして組み立てられるように
相手先の情報とパケットの番号などが
付加して送られる。
受け取った側では
自分宛てのデータとして認識したならば
パケットを番号順に並べて
再度データを復元する。
もしかすると『パケット化』されたデータは
順不同に送られてくるかも知れないので
受け取り側の『バッファ』内に溜められて
番号ごとに並べ替えられて
組み立てられる。
中には、エラーとなって
届かなかったパケットがあるかも知れないが
そんな場合には、前後のデータに含まれた情報などから
エラーを訂正する機能もあるので
ある程度のパケットの欠落は
修復可能である。
こうして復元されたデータから
デジタル化されたのと逆の手順で
アナログ音声データとして再構成され
音が届くのであった。
もちろん、『パケット化』されたデータには
音声だけでなく画像や映像のデータや
フツウのテキストデータなどデジタル化された
あらゆるデータを混ぜて流すことができる。
これらの一連の手順が
ものすごいスピードで行われるので
電話で通話していても
ほとんど遅延は気にならないレベルに抑えられ
会話が成り立つのであった。
現在では、音声の他にも
画像データもデジタル化しても
あまり意識しないレベルで送れるほどの
データ回線の速さと
送り出し側のデジタル化
受け取り側の復号(アナログ)化
の高速化などにより
Zoomだったりといった
テレビ電話の会議も成り立つし
ストリーミングで映画も見れるし
ありとあらゆることが
行えるようになったのである。
これがほんの、20年ぐらいの間に
劇的に進化した技術の賜である。
あらゆるデータのデジタル化は
このように進展してきたのである。
そんなわけ知り顔の解説はさておき。
(予告通りかなり端折りましたww)
(地上派放送のデジタル化も同じ仕組み)