F1とコンピュータ技術

アメニティ&サウンド 音と快適の空間へ vol.62
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音響技術とソフトウェア、ハードウェア開発

音響と開発 : Sound & Development
株式会社エーアールアイ / ARI
ARI CO.,LTD.
アメニティ&サウンド 音と快適の空間へ

F1とコンピュータ技術

62

メールマガジン「アメニティ サウンド 音と快適の空間へ」は、現在、休刊中です。 バックナンバーのコラムの内、サウンドコラムと技術開発コラムは、 サウンド、技術開発コラム に再編集、一部加筆修正して掲載していますので併せてご利用ください。

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■ アメニティ&サウンド 音と快適の空間へ【Vol.62】2004年10月21日
□    F1とコンピュータ技術
□    http://www.ari-web.com/
□■□□□□□□□□□□□□ 株式会社エー・アール・アイ □■□■

 □…… CONTENTS Vol.62  ……………………………………………

  ■1.技術と開発の閑話 - 27 -
    番外: F1とコンピュータ技術 - 前編 -
  ■2.サウンド - 59-
    デジタルアンプとデジタルスピーカ
    -4- デジタルアンプの特徴(3) 効率、発熱、クロスオーバー
  ■3.3GPP音声通信 - 55 -
    ITU-T P.313音響規格  − 送話雑音測定
  ■4.自衛隊の大砲を使ったコンサート
    (URLクリッピング)

 ………… はじめての方へ ………………………………………………
  ご登録ありがとうございます。「アメニティ&サウンド 音と
  快適の空間へ」は隔週(第1、第3木曜日)にお届けしています。
  内容を充実できるように努力いたしますので末永くお付き合い
  いただけますようお願い申し上げます。

□━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
 ■1.技術と開発の閑話 - 27 -
   番外: F1とコンピュータ技術 - 前編 -
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技術や開発に関連した話題を閑話と題してお届けしています。あまり
 専門的ではなく技術者以外の方にも接点のある内容にできればと考え
 ています。

  ▼前回までの内容はバックナンバーをご覧ください。
  http://www.ari-web.com/mm/

 今回は番外として、前回には気が付かなかった興味深い「ITが支える
 F1世界最速技術(前編/後編)」という記事があり、今回はF1最終戦
 (ブラジルGP)が明日から開催されるタイミングでもありますので、
 前回の編集後記で少し触れた自動車レースのフォーミュラー1とコン
 ピュータ技術の話題をこのコラムにさせていただきます。

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  F1とハイテク技術とレギュレーション
  ……………………………………………………………………□■□

 自動車レースのレギュレーション(ルール)は、通常かなり細かく決
 められています。F1もレギュレーションは細かくなってきています
 が、それでも、初期の志の断片からか、技術開発や工夫の余地がな
 い所まで厳密にはなっていません(良い点でも悪い点でもあります)。

 これは技術の競争の片鱗を見ることができるという点で、厳密、も
 しくは、標準化された同じ車両を使うレギュレーションのカテゴリ
 のレースとは異なる楽しみ方ができる点でもあります。

 かつてマクラーレン・ホンダをアイルトン・セナ選手がドライブし
 て日本でもF1ブームになっていた時には、エンジンはターボ(強制
 吸気)、アクティブ・サスペンションなどの電子制御の技術が導入
 されて技術を競い合っていたような時代でした。

 現在のF1ではその当時は適法だった技術も安全性やスポーツ性など
 の観点から禁止されている技術があります。ターボもアクティブ・
 サスペンションも現在は禁止です。

 エンジンは自然吸気の3000cc、電子制御もある程度限られ、ローン
 チ・コントロール(発車を最大効果にするための自動エンジン制御)
 や、4輪独立ブレーキ、電子制御ディファレンシャルなど後に登場
 した技術も制限されたものは少なくありません(走る前に禁止される
 ものもありますが……割と細かいところが解釈次第の傾向のようで
 判断が保留されたりシーズン中に禁止にしてみたりという点は公平
 性と厳密さにおいて短所とも言われます)。

 電子制御関係の過去の概略はCNETの前編の記事が簡潔にまとめら
 れています。

  ▼ITが支えるF1世界最速技術(前編)
   CNET Japan 2004.9.27
  http://japan.cnet.com/special/story/0,2000050158,20074778,00.htm

 過去にはフライ・バイ・ワイヤーはドライバーを補助するものとし
 て電子制御を全面禁止するという動きもありましたが、現在は電子
 制御自体は制限付きで残るグレイゾーンのままともいえる状態で適
 用されています。

 ■速度を押さえる
 ………………………………………………………………………□■□ 
 自動車レースの最高峰のF1で何故ハイテク技術を禁止するのかとい
 思われるかもしれませんが、「安全性」「スポーツ性」「コスト」
 という点で禁止されているものです。

 「安全性」は誰も異存はないことでしょう。安全性の中には毒性の
 ある貴金属の使用禁止なども含まれますし、事故時の脱出やタイヤ
 の悲惨防止ワイヤー、火災の防止(燃料)などが主なものです。

 「スポーツ性」は「ドライバーによるモータースポーツ」という視
 点ですが、資金力や技術によるチームの差が大きくならないように
 というような配慮がなされることがあるため、万人が納得できる規
 定に収まるとは限らないものです。

 チームの差を無くすには早いチームを遅くするしかありませんから
 スピードを出しにくい車やルールにすることになります。

 過去のコースレコードが記録更新できない場合があるのは、コース
 の改修と(速度が出ないように)レギュレーション変更によるところ
 が大きいと言えるでしょう。

 スポーツ性、チームの貧富の差を少なくする、速度を落として、追
 い抜きの機会を作るという規則は、技術の競争という点とは相容れ
 ない所があるかもしれません。

 「コスト」は近年よりホットになってきた視点です。開発競争によ
 るコストの高騰を押さえレース興行を安定させるものです。チーム
 格差を小さくすることも含まれ、ハイテク禁止はこの点でも制限の
 対象になります。

 ■IT系の利用
 ………………………………………………………………………□■□ 
 ここまでは車両と規則の話ですが、CNETの記事にあるように、
 現在のF1の開発やピットでは、パソコンを利用したIT技術も沢山
 利用されています。

 ITの利用については、後編の記事に品質管理やシミュレーションに
 関してあまり見かけない興味深い内容が書かれていますが、長くな
 ってしまいましたので、このあたりは次回に

  ▼ITが支えるF1世界最速技術(前編)
   CNET Japan 2004.9.27
  http://japan.cnet.com/special/story/0,2000050158,20074778,00.htm


 それでは、次回もよろしくお付き合いください。(^^)
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  ▼ARIはアプリケーションソフトやデジタル機器の開発などを
   お手伝いしています。
  http://www.ari-web.com/develop/index.htm

  ※自動車関連はやっていませんが……

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 ■2.サウンド - 58 - 
   デジタルアンプとデジタルスピーカ -4-
   デジタルアンプの特徴(3) 効率、発熱、クロスオーバー
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 このコラムは音や音響機器などについての話題をお届けしています。
 デジタルアンプとデジタルスピーカについての話題を続けます。

  ▼前回までの内容はバックナンバーをご覧ください。
  http://www.ari-web.com/mm/

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  デジタルアンプの特徴(3) 効率、発熱、クロスオーバー
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 前回は伝送系と構成についての特徴でした。今回は、最初にも大き
 な特徴の1つとして挙げました効率についてです。

 半導体はスイッチのようにオン、オフのレベルでは安定的に動作し
 ロスがなく、発熱が少ない性質があります。逆にオンとオフの間の
 中間状態には効率が悪く、熱に変化してロスが生じます。

 アナログのA級アンプの出力段は±半波に対応するアンプを2つ組
 み合わせて全波の信号の増幅を行っています。

 プラス側はゼロからプラス最大値まで、マイナス側はゼロからマイ
 ナス最大値までの信号を分担して増幅出力したものを合わせてプラ
 ス、マイナスの信号にします。プラスとマイナスの出力が合成され
 る部分はクロスオーバーと呼ばれます。

 2つのアンプの出力を合成するため全く同じ動作をしないとクロス
 オーバー部分でうまく連続しなかったり、プラスとマイナスがアン
 バランスになります(ならないように設計されているわけですが)
 クロスオーバー部分での歪みをクロスオーバー歪みと呼びます。

          ┏━━━━┓ +
        ┌→┃プラス ┃──┐
        | ┗━━━━┛  |      
  出力信号 ─┤         ├─→ スピーカ出力
        | ┏━━━━┓  |
        └→┃マイナス┃──┘
          ┗━━━━┛ −

 この側のそれぞれは半導体のアンプが使われています。半導体です
 から、ゼロレベルと最大レベルでは安定的ですが、途中のレベルで
 は、ロスとそれに伴う熱が発生します。

 「途中のレベルでは」といわれても、アナログの信号ですからほと
 んどが途中のレベルの信号ですから、ほとんど出力している間中、
 ロスが発生しているといえます。

 大きなヒートシンク(放熱板)に取り付けられて放熱するようになっ
 ていますが、ヒートシンクが必要なパワーアンプの熱はこのように
 して発生しています。

 一方のデジタルアンプの場合には、半導体はスイッチ動作しかして
 いませんから、発熱ロスが発生するのはオンとオフの過渡状態の時
 になり少なくなります。デジタルアンプではアナログ波形を増幅し
 ないので中間レベルがありません。

 そのため、ロスが少なくなり熱も発生しなくなります。ディジタル
 アンプが効率が良い大きな秘密はここにあります。

 さて、半導体は温度によって特性が変化するという性質もあります。

 自身の発熱であっても、温度が上昇することには違いないので信号
 を増幅しているときに少しずつ熱による特性変化をしつづけていま
 す。これによって増幅される出力が変動し僅かに歪みが生じます。

 お気づきかもしれませんが、特性の変化がプラスとマイナスで別々
 に発生しているため、クロスオーバー部分も厳密に言えば、変動し
 つづけていますからクロスオーバー歪みも微小に変化している状態
 になります。

 デジタルアンプの場合には、先に述べたようにスイッチ動作しかし
 ていませんから発熱は少なく、熱による歪みが少なくてすみます。
 さらに、クロスオーバー部分が原理的に存在しませんからクロスオ
 ーバー歪みは発生しません。


 それでは、次回もよろしくお付き合いください。(^^)
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  ▼ARIは音響機器の開発や電気音響システムの設計、測定をお手伝
   いしています。
  http://www.ari-web.com/develop/index.htm

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 ■3.3GPP音声通信(55)
  ITU-T P.313音響規格  − 送話雑音測定
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 2004年度7月の移動電話国内出荷実績が(社)電子情報技術産業協
 会JEITAの統計情報で発表されました。移動電話国内出荷数量は前
 年度比78.7%と7ヶ月連続のマイナスとなっています。

 携帯・自動車電話は4,091千台、前年比80.1%と7ヶ月連続のマイナ
 スを記録しています。公衆PHSは前年比30.0%とこちらも依然として
 に低迷が続いています。

  ▼統計資料-2003年度移動電話国内出荷実績に掲載されています。
   (社)電子情報技術産業協会 JEITA
  http://www.jeita.or.jp

 携帯:自動車電話は低迷が続いていますが、2ヶ月連続で4百万台を、
 維持しています。JEITAは市場が買替需要に支えられたため4百万台
 を超え、80%台を維持しているのは第3世代機への移行が堅調に推移
 しているためとコメントしています。

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  ■8.Sending Idle channel noise
   (送話雑音)
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 前回はITU-T P.313規格の音響エコー測定についてでした。
 今回は、送話雑音測定についてです。

  ▼前回までの内容はバックナンバーをご覧ください。
  http://www.ari-web.com/mm/

 ITU-T P313規格とはPDC方式の携帯端末の音響性能を評価する上で
 望ましい測定項目が揃っている音響規格です。

  ▼ITU-T規格については以前にご紹介しました。
  http://www.ari-web.com/mm/bn/20030515.htm

 送話雑音測定とは、送話方向の測定で端末が通話状態で無信号時の
 雑音レベルを評価するための測定です。つまり、相手の端末とつな
 がっていて話をしていない状態で相手に雑音がどの程度聞こえてい
 るかを評価するということです。

 送話時の雑音とは端末からPOI点までの全てのノイズの事を指して
 おり、端末の受話器に入力される周囲の騒音や伝送経路のノイズな
 ど送話経路の全てのノイズを含みます。

 測定にはLRGP(テストヘッド)を使用します。測定環境については
 周囲環境が30dBspl(A)以下の環境で測定する様に規定されています。
 測定は無信号時の雑音レベルを評価するので試験信号は使用しませ
 ん。これらの測定条件は3GPP規格の送話雑音測定と同じです。

  ▼3GPP規格の送話雑音測定は以前にご紹介しました。
  http://www.ari-web.com/mm/bn/20021121.htm

 測定方法は端末を通話状態にし、POI出力点での周波数特性を測定し、
 全周波帯域の総和レベルを求めます。この求めた総和レベルが送話
 雑音レベルということになります。また、POI出力点にはソホメー
 ター特性の周波数重み付けをして測定を行います。

 規格では送話雑音は以下の値で規定されています。
 
 ・送話雑音レベル :-64dBm0P以下
           (周囲雑音30dBspl(A)以下のにて)

 送話雑音レベルが大きすぎると相手の声が聞き取りにくくなったり、
 雑音の周波数成分によっては相手の声をマスキングするなどど通話
 品質に著しく影響するので、送話雑音レベルは十分に抑えられてい
 る必要があります。

 次回は受話雑音測定についてお届けしたいと思います。

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  ▼ARIは3GPP,GSM,PDC音響測定に対応した「3G携帯通信開発用
   音響測定システム MTA-01WB-S」を開発・販売しています。
  http://www.ari-web.com/mobile/3g/mta01-wbs/info-3gpp.htm

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 ■4.自衛隊の大砲を使ったコンサート
    (URLクリッピング)
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 WEB参照可能な掲載記事などから毎日伝えられるニュースや記事か
 ら気になる情報や翌日には埋もれてしまいそうな記事をピックアッ
 プしてご紹介しています(このメールマガジンの発行周期が隔週と
 いうこともあって新しい記事ばかりではありません)。

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  ■陸上自衛隊東部方面隊 本物の大砲を使ったコンサート
  ………………………………………………………………………□■□

 関東甲信越、静岡県の1都10県のエリアの陸上自衛隊、東部方面
 隊のイベントで本物の大砲を使ったコンサートが開催されます。

 チャイコフスキーの序曲「1812年」(変ホ短調 作品49)はフランス
 ナポレオンのロシア遠征〜ロシアの勝利を題材にした曲です。ロ
 シア軍の砲撃によって勝利するという盛り上がり部分で大砲パー
 トがあることは有名です。

 通常、コンサートホールで大砲を打つわけには行きませんから大
 太鼓やシンセサイザーなどで代用したりCDなどで効果音として
 ミックスしてあるわけですが……

 自衛隊は「屋外で実際の大砲(105mm榴弾砲4門)を使って演
 奏をいたします。どうぞ皆様も生で、迫力ある大砲と吹奏楽の響
 きをご堪能下さい。」と案内しています。

 「ナマで聞きたい音楽がある」とキャッチも書いてあります。
 (音楽?砲撃かも……安全だから許容されることでしょうね)

 多くの文献などで初演時には大砲を使ったと書かれていますよう
 に、なかなか大砲パートは本物の「パート楽器」を使えませんの
 で貴重な機会です。

  ▼自衛隊の大砲を使ったコンサート 10/30日(土)
   チャイコフスキー「大序曲1812年」
   ※一応ページのURLをご案内しますがフレームサイトです
    から、正しくはトップページからご覧いただく方が良い
    と思います。トップでも大きく紹介されています。
  http://www.eae.jgsdf.go.jp/ea/event/1812/1812.html

  ▼陸上自衛隊東部方面隊のホームページ
  http://www.eae.jgsdf.go.jp/

 メールでの整理券の応募締め切りが10/24日までなので、まだ、
 間に合いそうです。お近くで興味をお持ちの方がいらっしゃいま
 したら上の案内をご覧ください。

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  ■デルの家電売上は15%にもなっている
  ………………………………………………………………………□■□
 CNET Japanの記事によると、コンピュータで有名なデルの家電
 製品の売上はすでに15%も占めているとのことです。

 ご存知のように、ここ数年、AV系デジタル家電にPC業界からの
 参入が激しくなっておりデルもまた、社名を「デル コンピュータ」
 から「デル」に変更してコンピュータに限らない企業であるとアピ
 ールしながら本格参入して注目されていたわけですが…

 記事中では「売上全体に占める割合はたった15%」という表現があり
 ますすが15%という比率は大きいですね。

  ▼「デル、米国内に製造拠点開設を計画中-
     -CEOインタビューで明らかに」
   CNET Japan 2004年10月21日
  http://blog.japan.cnet.com/editors/archives/001763.html

 アップル社のiPodの成功といい、米国での「家電 vs PC」は熾烈な
 競争になってゆきそうですね。また、日本では、まだ、PC系の企業
 がAV家電で強力に販売を伸ばしているというような印象はありませ
 んが、日本、東アジアでの販売は、当然、強化されるだろうと思わ
 せる数字ではないでしょうか。

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 ■編集後記
 前回の編集後記の時には気が付かなかったのですが、「ITが支える
 F1世界最速技術(前編/後編)」という記事があったので、F1とコン
 ピュータについて少し詳しく書いたのですが、量的に多かったので
 2回に分けて「技術」のコラム欄を使うことにしました。

 技術の「ソフトウェアの標準と部品化」は連続して構成されたコラム
 というわけではないのですが、今回と次回の2回はF1のコラムでお休
 みさせていただきます。予告なく内容を変更いたしましたことをお詫
 び申し上げます。

 それでは、次回2004年11月4日Vol.63もよろしくお願いします。
                        ARI A&S 編集部

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