磁気テープの世界観です。機械いじりが子供のごろから好きだった父親の話を参考にしています。
ハードディスクも参照のこと。
歴史上、文字を使って紙に文章を書くことで、文字情報を記録することはできた。だが、音声などの記録は難しかった。
音声の記録として生まれたメディアは、蓄音機とレコードである。これは、円盤状に音声の「波」を記録して、そこに針を乗せることで、膜を震わせて音声を再生する。
だが、蓄音機とレコードは、作るのが難しくて、誰でも簡単に録音し、再生することは難しかった。
ここで生まれたのが、磁気テープによる音声の記録と再生である。
まず、磁気テープは「ヘッド」と呼ばれる電磁石を用いる。これは磁界を局所的に発生させる、強弱をコントロールできる電磁石である。
このヘッドに、「磁性体」と呼ばれる、磁界を記録することのできる物質を組み合わせることで、テープに電気信号を記録する。プラスチックで出来た、磁性体を塗ったフィルムに、ヘッドの電磁力で磁界を記録する。
磁性体は電磁石から与えられた磁界の磁力を記録する。内容を消去したい時は、普通の磁石でなぞるだけで磁気が消える。
磁性体は、磁界を記録し、それ自体が磁力を持つ。これを、記録する時と同じようにヘッドに通すと、今度は逆に電磁力からヘッドに電流が流れる。
このようにして、音声はテープレコーダーで記録できる。音声だけではなく、プログラムの記録にも昔使われていた。
後日注記：昔は音楽の記録をカセットテープで行っていましたが、プログラムの記録もカセットテープを使っていました。当時はマイコンの時代で、MS-DOSなどが出るよりも前の時代でした。
2024.12.22編集
音声や映像のような「連続したデータ」ならば、このようなテープで十分である。だが、プログラムのデータのように、さまざまな場所にあるデータをさまざまな場所に保存するメディアでは、テープのままでは使いづらい。
このため、フロッピーディスクなどでは、円盤状の磁性体テープや、ハードディスクなどでは磁性体の特性を持つ固い金属を円盤状のディスクとして使う。「セクタ」に保存したデータは、「ファイルアロケーションテーブル（FAT）」によってどこにどんなデータが保存されているかが管理されており、ヘッドはさまざまな場所のデータを飛んで読み取り、書き込むことができる。
この「ディスク」を管理するためには、プログラムの側でファイルシステムとして対応することも必要である。このディスクに対応したOSが、MS-DOSなどの「DOS（ディスクオペレーティングシステム）」である。
ビデオなどに使われるビデオテープには、昔大きく分けてVHSとベータという2つの規格に分かれて標準化競争が行われていた。
結果はVHSが勝って、小型で性能の良かったSONYのベータは負けた。
ちょうど僕が幼少期だったごろがそうしたVHSとベータが競争していた時代で、僕の家には今はもう再生できないベータで録画されたアラレちゃんのビデオが残っている。
SONYはよくこういう時に標準的な規格につかずに独自規格を打ち出すことがあり、記憶に新しいHD-DVDとブルーレイのような、DVDより次世代の大容量メディアの時はSONYのブルーレイが勝利した。
音楽CDについて説明すると、レコードはアナログな音の流れをそのまま物理媒体に記録していたが、音楽CDでは一度デジタル情報に変換する。
アナログな音は波になっているが、デジタル情報は0と1で記録しなければならない。
アナログな音をデジタルな情報に変換する際に重要なのは、サンプリング周波数とビット数（ビット深度）。サンプリング周波数は、波を棒グラフのようにぶつ切りにする際に、それだけその棒グラフを細かくたくさん分けるか、という単位のこと。たとえば1kHzのサンプリング周波数であれば、波を棒グラフにする際に1秒間に1000個に分ける。また、ビット数はその棒グラフを読み取る精度のことで、8bitなら256段階の精度でひとつの棒グラフを読み取れる。
基本的に、サンプリング周波数とビット数をたくさん増やせば精度はよくなるが、データ量が多くなる。CDには限られた情報しか記録できないため、人間が聴いて心地よく聴こえる以上の細かすぎるデータは必要ない。そのため、サンプリング周波数とビット数は音楽を聴く上で適切なぐらいに抑えられている。
実際には、1kHzや8bitでは、全然音楽を記録するためには十分ではない。特に、標本化定理といって、元のデータの最大周波数の2倍以上の周波数があれば、サンプリングは正確に行える。CDでは44.1kHzというレートでサンプリングが行われる。人間の耳に聴こえる高音は20kHzぐらいが限界なので、これくらいで音声は正確に記録できる。またビット数は16bitぐらいは必要である。
CDを読み書きする際には、レーザーを使う。この時、物理的にCDにデコボコでデータを記録する。そして、データを読み取る際には、レーザーによる光を当てて、どのような光が反射して返ってきたかでデータを読み取る。書き込む際にもレーザーを使うが、普通売られているCDなどでは、レーザーでひとつひとつのCDをいちいち書き込んでいたのでは効率が悪いので、「型」となる原盤を作って、それをハンコのようにプレスしてCDを大量に作っている。
CDから音楽を再生するためには、デジタルな情報を逆にアナログな情報に変換しなければならない。昔はプログラムで行っていたが、今はICでできるようになった。レコードと違い、デジタルな情報で記録されているため、データの劣化が起きづらく、そしてコピーやリッピングがしやすい。なので、YouTubeやパソコンのメディアプレイヤーやiPodなどのICプレイヤーで再生することが簡単になっている。
2024.12.22
ハードディスクも参照のこと。
電磁気学も参照のこと。
エジソンについては科学者・科学史も参照のこと。