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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第22期無線工学第7章通信方式その他 (2)PCMその1
[無線工学]
2018年5月29日 9時30分の記事

          第7章通信方式その他
           :  (2)PCMその1 

今回から 4回に分けてPCM についてお話をします。
PCM とは、 Pulse Code Modulation の事で・・・と
言ってしまえば、それで終わりなのですが、航空無線通
信士の試験で必要な範囲のお話をします。
PCMは、アナログをデジタルに変えた後のデジタルの信
号形式で今や身の周りの電子機器がデジタル化されてい
ますので、PCMの技術なしでは、スマフォも TVも 音楽
プレーヤーも存在できません。
PCMは、今から四半世紀以上前に、私が大学を卒業して
宇宙関係の仕事に就いた時、パルス変調からPCMへ移行
する過渡期でした。
パルス変調とは、音声信号の大きさに比例してパルスの
高さ・パルスの幅、パルスの位置(位相)等のどれかを
変えるものですのです。よって、パルス変調は、音声信
号の大きさに比例していますので、アナログです。
一方、PCMは、デジタルです。
当時、一般の人は、PCMと言う言葉すら知らない時代で
した。


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          第7章通信方式その他
           :  (2)PCMその1 

今回から 4回に分けてPCM についてお話をします。
PCM とは、 Pulse Code Modulation の事で・・・と
言ってしまえば、それで終わりなのですが、航空無線通
信士の試験で必要な範囲のお話をします。
PCMは、アナログをデジタルに変えた後のデジタルの信
号形式で今や身の周りの電子機器がデジタル化されてい
ますので、PCMの技術なしでは、スマフォも TVも 音楽
プレーヤーも存在できません。
PCMは、今から四半世紀以上前に、私が大学を卒業して
宇宙関係の仕事に就いた時、パルス変調からPCMへ移行
する過渡期でした。
パルス変調とは、音声信号の大きさに比例してパルスの
高さ・パルスの幅、パルスの位置(位相)等のどれかを
変えるものですのです。よって、パルス変調は、音声信
号の大きさに比例していますので、アナログです。
一方、PCMは、デジタルです。
当時、一般の人は、PCMと言う言葉すら知らない時代で
した。
それから15年位してからでしょうか?
PCM の技術を使った製品が一般化する様になり NHK等
の TVでも素人向けの説明を行う番組が 度々ありました
ので当時の方は、ある程度、PCMをご存じだったと思い
ます。
しかし、今や、一般化しすぎてしまい、理系の学生です
ら、PCMを知らない時代になってしまいました。
現在の航空無線は、アナログの音声で搬送波を振幅変調
していますが、航空無線もデジタル化していきますので
、改めて皆様は、PCMを勉強する必要が出てきました。

試験に出る項目は、その時、その時、その資格にとって
必要な事が出題されるのは、当然な事です。
試験に合格する為には、その時代の背景を知る事が重要
です。

それでは、まず、「アナログ」と「デジタル」について
考えみるところから始めましょう。

最近TVを観ていますと 「アナログ」と言う 言葉の意味
を間違えて使っているケースを良く見かけます。
その使い方としては、”古いやり方”を指しています。
また、TV ドラマの中で「10万ボルトの大電流」と言う
言い方を耳にしますが  理系の人間としては、同じ様に
気持ち悪く聞こえます。10万ボルトのボルトは、 電圧
の単位ですので、 「10万ボルトの高電圧」と言うか、
大電流を 強調したいのなら「 〇X アンペアの大電流 」
と言わなければなりません。
それでは、アナログとは、何か?デジタルとは、何か?
航空無線通信士となられる方が恥をかかない様に勉強し
ておきましょう。

(1)アナログとは?
  物差しを思い浮かべて下さい。物差しには 1 [cm]
  毎に目盛が刻んであり 更に1 [mm] 毎に目盛が刻
  んであります。
  物差しで物の長さを測るとき、4.5 [cm] とか 7.2
     [cm] とか、 ミリメータの単位まで読む事が出来ま
     すが更に読もうとすると4.75[cm]とか7.25[cm]
   などとミリ単位の目盛の間隔から更に細かく読む事
   が出来るかも知れません。
   もし、1 [mm] の1000分の 1(単位は、[μm] 
   になります。)迄測れる物差しがあれば、4.5 [cm
  ]の長さに作った物を4.5002 [cm]と読めるかも知
   れません。
   つまり、アナログ連続量なのです。

(2)デジタルとは?
  デジタルの例として良く挙げられるのがデジタル時
  計です。
  TVを観ていますと 朝の時間帯とか、 お昼の時間帯
  に画面の隅に時刻が表示されます。
  その時刻を観ていますと分単位で変わるのですが、
  変わる時に数字が縦に移動して次の数字に変わりま
  す。
  つまり、この時計は、分未満を表せないのです。
  例えば10時59分47.235746秒と言う様に連続的に
  流れている時を表示出来ないのです。
  時は、連続量ですのでアナログですネ。
      皆様は、 先の例の10時59分47.235746秒から 10
      時59分47.235747秒の間の 0.000001秒の間も生
  活が続いている訳で、人間は、デジタルであるとし
      ますと0.000001秒間の間、存在しない事になりま
  す。
  話を戻します。
  先ほどの TVの時計の表示は、 飛び飛びの値しか表
  せませんのでこれをデジタルと言います。デジタル
  とは、 離散的(飛び飛びな値)なのです。

それでは、「アナログとは?」、「デジタルとは?」と
言うお話をした所で、機械式の時計は、「アナログ式」
か「デジタル式」かを考えて見ましょう。
機械式の時計は   今でも高級な腕時計で見る事が出来ま
すが 秒針を観ていますと1秒進むごとに 一瞬止まって
います。
つまり、機械式の時計は、1秒ごとの飛び飛びの値しか
表示出来ないのです。
これは、デジタルになります。
機械式の時計では、歯車が秒針を1秒毎に 6 度づつ回転
させますので1秒以下の時刻を表示できません。
( ストップ・ウォッチ機能付きの物は、1/100 秒迄で計
れますので、1/100秒毎の飛び飛びの時刻を表示します
。) </p>
<p>時計の中には、秒針が 1 秒毎に進むのでは、なく、 連
続して滑らかに回転する物もあります。この場合は  ア 
ナログ式と言えます。
針のある時計を見て 簡単にアナログ式 と言ってしまう
と素人と言う事になりますのでご用心。
この他アナログとデジタルの違いは、 グラフ でも見る
事が出来ます。
例えば毎日の平均気温のグラフを考えて見ます。
横軸は、日付で縦軸を気温とします。


折れ線の上の赤マルをマーカーと言いますが、折れ線グ
ラフで数値として意味があるのは、マーカーのある所だ
けです。
そして線は、増減の傾向を示すものでマーカーとマーカ
ーの間の線の任意の点の気温を読んでも意味が有りませ
ん。丁度、先の機械式で 1秒毎に針が進む時計の様なも
のです。
次に滑らかな曲線で気温の変化が描かれたグラフをご覧
下さい。

横軸に1日、2日、3日と書いてある目盛の位置は、 24
時間々隔でそれぞれ、1 日の始まりの位置を示している
と思って下さい。
朝方、 一番気温が下がり、 日中に その日の最高気温が
出ています。
このグラフから1日の6時頃(1日から2日の間を4等分
した左よりの1/4の所)を上に見てゆき、赤い線と交わっ
た所を左横に見て縦軸を読めば、その時刻の気温を読む
事が出来ます。
この様に横軸が細かく読めればその時刻の気温が分かり
ます。
つまり、このグラフの赤い線は、連続していますのでア 
ナログと言えます。

(3)身のまわりの多くは、アナログ
最近の電子機器(デジカメ、 携帯電話、音楽プレーヤー
等々) は回路の全てでは、ありませんが、その機器の多
くの部分がデジタル回路で組まれています。
特にパソコンでは、大半がデジタル回路です。
しかしながら万物は、アナログと言っても過言でないと
思います。
例えば、パソコンのキーボード上の手を10 [cm]上へ上
げるとします。
一瞬(時間”0”)にして手が10[cm]上移動するなどと言
う事があるでしょうか?人の手は、 連続して移動します


電車の動きを観てみましょう。新幹線が出発時刻から 2
時間後に東京駅から一瞬にして名古屋駅に着くと言う事
があるでしょうか?例えば、東京駅から出発して1秒後
は、30 [cm]しか移動いていないかもしれません。新幹
線の車輪は、時間と共に連続的に回転しています。従っ
て連続する時間の中で東京駅からの距離も連続的に変化
しています。
ここまで、時間についての連続性についてお話をしまし
たが、目に見目る物について考えていみます。
最近、4K・TVとか出現して通常のハイビジョン (1K)
TVより細かいので驚きますが、4K・TVの横の家具に目
をやりますと、こちらの方がずっと自然に見えます。ま
た、音について考えてみますと、最近、ハイレゾ音源と
か言いまして、今までの16ビットから24ビットになり、
その音の良さに驚かされますが、目の前で演奏される楽
器の音には、かないません。
それは、時間にしても、目に見える物のしても、音の時
間軸上の細かさにしても、デジタルは、飛び飛びの量で
すので、どうしても、人間が見聞きする場合は、アナロ
グにかないません。
一方、アナログ量をデジタルにする事により、アナログ
の機器では、処理が難しい事が簡単に処理出来てしまい
ます。

身の回りの全ては、「アナログ」で「デジタル」は、情
報機器の中で信号の処理方法として使用されているのに
過ぎないのです。
もし、アナログとは、古い物と思ってしまったら、この
世の中の万物は、人間を含めて古い物と言う事に成って
しまいます。
皆さまも、電車での移動中とか暇な時に身の周りの物で
これは、アナンログとかこれは、デジタルとか考えてみ
て下さい。

それでは、デジタルとアナログをご理解頂いた所でアナ
ログ量を機械の中でどの様にデジタル量へ変換するかと
言う事を次回、お話いたします。

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