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カラー化の野望　～千石群雄伝～

これまでのあらすじ

時は千石時代

各国で海千山千の武将達がしのぎを削る、まさに千石時代。一人の武将が苦悩していた…。

「うーん、我が国で採れたこの「スプライト」。白と黒だけで味気が無い…。もう少し艶やかな色に出来ないものか？

武将の名は”猫山タマ虎”。この物語は猫山タマ虎がスプライトの多色化に苦悩する記録である。

第一章

信号の取り決めに悩む

猫山タマ虎は悩んでいた。
「ＮＴＳＣコンポジット信号でカラーのスプライトを映せないものか？こんな武装で他国から攻め込まれたら一巻の終わりじゃ！」

そこへ具申する軍師秋月半兵衛
「殿。コンポジット信号を白黒からカラーにするには、カラーバースト信号とカラーサブキャリア信号の２つが必要になるそうです。カラーバースト信号とサブキャリア信号をこれまでの白黒出力に加える必要があるそうですぞ。」

「よし、早速検討してみようぞ」

猫山タマ虎は検討に入った。

「うーん。水平ブランキング期間のバックポーチにバースト信号を入れて、輝度信号にサブキャリア信号を重畳すれば映像に色が付くのか！ふむふむ。ではバースト信号とサブキャリア信号は、具体的にどうやって作ればいいのじゃ？」

「周波数３．５８ＭＨｚの正弦波を然るべき電圧で振幅させて、それを輝度信号に足せばいいそうです。そして、厳密な正弦波じゃなくても周波数が出ていれば良いとのこと。然るに、出力ピンの電圧を適当な抵抗で分圧して、プラス→ゼロ→マイナス→ゼロ、の４つの電圧を順に出力させればｏｋですぞ。」

「うむ。では、どうやってその周期をつくればよいのじゃ？」

「ＡＶＲのクロックに１４．３１８ＭＨｚの発振子を使って、１クロック毎プラス→ゼロ→マイナス→ゼロと出力パターンを切り替えれば良うございます。」

「なるほど。４パターン＝４クロックで３．５８ＭＨｚの正弦波信号になるのじゃな。バースト信号にしても、ドット描画にしても、必要な時間だけ繰り返せばよいという訳か？」

「御意。」

「ほう、バースト信号は簡単そうじゃな。では輝度信号に重畳させるサブキャリア信号はどうじゃ？白黒は２０ＭＨｚで１ドット６クロックだったから、１４．３１８ＭＨｚならざっくりした計算では１ドット４クロック程度で正方形に近くなるであろう。例えば横方向１００ドット表示するなら４００クロックか？いや、それでは横一列全部が同じ色になってしまう…。何色のドットを表示すべきか逐次ビデオＲＡＭから読み出す必要があろう。いくらＡＶＲが３２個のレジスタを持っているとはいえ、さすがに１ライン分のカラードット情報すべてをレジスタに格納しておくことも出来んじゃろ。とすれば、やはり各ドットとドットの合間にＳＲＡＭからの読み出しの処理が必要となるな…。」

「御意」

「うーむ、とするとそのドットとドットの隙間には一体誰がサブキャリア信号を出力するのじゃ？プラス、ゼロ、マイナスの３つの出力ビットパターンをＳＲＡＭから読み出す命令だけでも最低２×３＝６クロック以上必要じゃ！１ドット表示するクロック数よりもドット間の隙間の方が広いではないか！これでは色付きのドットの右側に、ねずみ色の無意味なバーが表示されてしまうぞ！」

「……殿、申し訳ありません。そこまでは考えておりませんでした…。」

「バカもん！そこへなおれ！打ち首じゃ！　　…打ち首はかわいそうだから口の周りに山芋を塗りつけて痒くしてくれるわ！」

「殿、それだけはご勘弁を…。次回までに新たな方法を考えておきますから…。」

突撃、Ｓ端子

後日…

「カラーコンポジット信号が複雑怪奇な処理を要するのは、元々ＲＧＢ３つだった信号を１本に重畳してしまっていることに原因があるんじゃな？」

「はい。ではＹ／Ｃ分離のＳ端子ではどうでしょう？」

「よし、ではＳ端子の国に攻め込むとしようぞ！」

～猫山タマ虎の部隊は、”足立区を除くＳ端子”の國に攻め込んだ。

「半兵衛！Ｓ端子の規格はどのようになっておる？　Ｓ端子のＹは輝度、つまり白黒信号と同じじゃな？ではＣは何じゃ？」

「名前どおりカラー成分の信号にございます。カラーコンポジット信号から輝度信号を取り除いたものです。別名サブキャリア信号です。よって、輝度信号にサブキャリアを足し合わせるとそのままカラーコンポジット信号になります。」

「すると、そのサブキャリア信号というのは例のあの３．５８ＭＨｚの正弦波か？バカもん！それは作れんと言ったろうに。」

「ははっ…。申し訳ありません、城に帰って山芋頂きます…」

猫山タマ虎の部隊はいいところ無く自国に敗走した。

昔ながらのアレなら…

「殿。サブキャリアが無い信号といえば、真っ先に思いつくのはＲＧＢですぞ。」

「ＲＧＢはダメじゃ。今のテレビには２１ピンマルチ入力など付いておらんぞ。１５ＫＨｚのＲＧＢなど時代の遺物じゃ！」

「うーん、それではコンポーネントならいかがでしょう？Ｙ－Ｃｒ－Ｃｂの３信号を使い、サブキャリア信号は不要です。」

「あぁ、あのプロ用機器で使用している、あの「輝度」「赤色差」「青色差」の３つの信号じゃな？家庭用テレビで使えるのか？」

「はっ。民生用にはコネクタ形状の違いだけで「Ｄ端子」というのがあります。コンポーネントとＤ端子は形状の違いだけなので、Ｄ端子付きテレビへは変換ケーブル経由で接続すれば表示可能です。日本で売られているテレビにはほとんどＤ端子が付いております。ですがＤ端子は日本独自の規格。欧米ではコンポーネントが用いられているようです。Ｄ端子を半田付けするのは大変そうなので、ＲＣＡ形状のコネクタで出力しておいて、テレビへはコンポーネント－Ｄ端子変換ケーブルで接続するとうい作戦はいかがでしょう…。変換ケーブル自体は家電屋さんで普通に手に入ると思いますが、千石なら６５０円で売ってます。」

「うーむ、なるほど。…ときにＤ端子とコンポーネントは本当に物理的な違いだけなのか？」

「厳密には、Ｄ端子には拡張仕様が取り込まれております。画面の縦横比を制御する信号です。」

「縦横比を通常の４：３で使う場合においては考慮する必要がないじゃろう。よしよし。で、将来性はどうじゃ？表示器を作っても映すテレビが無いのでは話にならんぞ。」

「目下なんともいえない微妙な状態です。放送用のコンポジット信号を生成する前段階、つまり映像編集現場ではコンポーネント信号を使わざるを得ませんので、現在のテレビ放送が続く限りは生き残る規格かと。しかしコンポジット信号自体が地デジの終了で消滅していく可能性もあります。」

「そうか。しかしそうは言っても、地デジが開始されたからと言って今まで市場に出回ったＤＶＤボックスなどが急に使えなくなるってことはないじゃろ。そんなことになったら、暴動が起こるぞ！」

「は。確かに。既存のソフトが今後何十年も残りつづけることを考えると、信号自体が使えなくなることは当面無いでしょうな。ただ、デジタル放送が本格化すると民生機も業務機器もデジタル信号がメインになっていくということは気にしておく必要がございましょう。実際、米国では既に新規発売する機器にＨＤＣＰ機能搭載のＨＤＭＩ端子が付いていないと販売が許可されないという話です。」

「うむ、でもそれはコンポーネント端子を搭載してはいけないということを指しているわけではないじゃろ。」

「それに、ＨＤＣＰ信号を含む映像を非対応機器に無理矢理接続すると、その映像はＤ１相当に強制劣化されるらしいです。つまり、このＤ１とは先に話したＤ端子やコンポジットで扱う信号そのもの。我々が作ろうとしている４８０ｉ、すなわち１５ＫＨｚのコンポーネント信号そのものですぞ。気になるのは、録画・キャプチャーできる機器が限られる点かと。」

「うーん、規格自体はなんとなくしぶとく生き残る気がするな。録画がネックか…まぁ表示ができないわけではないし、いざとなればデジカメやデジカムでも撮れない事は無いじゃろ。よいよい。では、コンポーネント信号の方針で検討をしてみようぞ。コンポーネント信号の仕様を詳しく調べて参れ！」

「はっ！」

第二章

古文書よりコンポーネント信号を紐解く

「殿！　古文書を調査した結果の現状をＰＤＦに纏めました！」

まとめ資料（クリックするとＰＤＦファイルを開きます）

「大儀であった。して、このまとめ資料はどのようにしらべたのか？」

「はっ。ご説明申し上げます。ＲＧＢ信号をコンポジットのＹＣｂＣＲ信号に変換するための情報を纏めた資料です。ネットで色々調べましたところ、ＲＧＢからコンポーネントへの変換式は色々有るのですが、コンポーネント信号と一口に申しましても、今回所望の様なコンポーネント端子にかかる電圧値の話なのか、それともコンピュータ内で扱う輝度信号の値なのか、その他色々前提条件によって諸説いろいろあるようで、どの式を以って変換したらよいのやら、という状況でした。」

「ふむ。」

「しかも、各サイトではその前提が述べられぬまま、式だけがいきなり表記されているという状況です。式はあれども使い方不明…。で、それらをできるだけ多角的に考察しました結果、やはりＣＱ出版の「ビデオ信号の基礎とその操作法」と、ｗｉｋｉｐｅｄｉａの情報それぞれを元に計算してみたところ同じ結果が得られたので、これで大体合っているかと思うのですが…。」

「なるほど。前提事項が色々あってネット上の情報は混沌としているのか。わかった。では、内容を説明してくれ。」

「は。まずＰＤＦの（１）ですが、一般的なデジタルＲＧＢ（８色）を表現するための論理値を纏めたものです。マイコンからＲＧＢ信号を出力し、その電圧を演算によってコンポーネント信号のレベルに変換しようという作戦です。」

「ほう。」

「それを、「ビデオ信号の基礎とその操作法」の計算式を元に、ＹＣｂＣｒ信号への変換を行った結果が（２）です。この数値は足し引きだけでＲＧＢに戻すことが出来る数値です。すなわち、一般的にコンピュータ内での演算で扱っているコンポーネント信号の数値そのものというわけです。」

「ふむ。ではこの式を用いればＲＧＢからコンポーネント信号の電圧が算出できるのか？」

「いえ。この式で求まるのはあくまでコンピュータ内部で扱う際の数値です。表をご覧頂けばお分かりの通り、Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒそれぞれの閾値がバラバラとなるので、このままアナログ電圧として電線上を伝送してしまうと、各信号線が受けるノイズの相対量がマチマチになってしまいます。」

「なるほど…。ではどうすれば？」

「各信号線を通る電圧の閾値をそろえる必要があるわけです。具体的にはＹ信号は０～０．７Ｖのレンジに、ＣｂとＣｒ信号は－０．３５～＋０．３５のレンジに調整し、各信号とも電圧の閾値を０．７Ｖｐｐにそろえます。その結果が（３）の式です。」

「なるほど。この表上の数値が各色の電圧値ということじゃな？」

「御意。さらに、この（３）式は入力が０か１の論理値を前提にしているので、実際は入力値を０Ｖか５Ｖの実電圧に換算する必要があります。さらに、シンクロ信号についても電圧に換算して加味する必要があります。それを加味し、マイコンの出力電圧をYＣｂＣｒ信号の電圧に変換するのが（７）及び（８）の式です。そして、この求まった数値をｗｉｋｉｐｅｄｉａの情報と比較したのが（４）です。」

「では、（７）と（８）の違いは？」

「（７）と（８）ではシンクロ信号の論理値が正負逆になっております。使用するオペアンプの増幅率や周辺回路、使用するプログラムの都合によって、作りやすいほうのどちらを選択しても構いません。」

「なるほどな。これだけ整理されていれば実回路に落とすのはそれほど難しくはないだろう。計算は面倒じゃろうだけど…。時に、これって抵抗を使った分圧で何とか実現できないかのう？」

「マッチする抵抗値を探すのが極めて困難でしょうね。なにしろ最大電圧０．７Ｖと最小電圧０．０８Ｖと比が約１０倍もあり、受像機側でそれをＲＧＢに戻す時には加減算するので、ある程度正確な電圧にしておかないと加減算時に誤差が拡大する恐れがあります。発色が大幅に狂う恐れが…。そして、白黒信号なら輝度１ビット＋シンクロ１ビットの計２ビットなのでシンプルですが、ＲＧＢ＋シンクロでは４ビットとなり、抵抗の組合せが複雑すぎてどうなることやら…」

「うむ。ではひとまずオペアンプを使って実現することを最優先にして、抵抗の分圧による方法は老後の余生で考えるとしよう。」