chrmlinux03 2026年06月15日作成 (2026年06月15日更新) © MIT

製作品

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[SPRESENSE 2026]AudioJackをHackしたにょ[CVBS]

Playing NTSC composite video on a TV using Sony Spresense's 192kHz 24bit HiRes Audio DAC — no code changes, just a WAV file.

作者: chrmlinux03
作成日: 2026/06/14
タグ: bad-apple spresense ntsc arduino composite-video
元URL: https://hackaday.io/project/205934-spresense-audio-jack-as-ntsc-video-output

Sony Spresenseのヘッドフォンジャックからわずか2本の抵抗だけでNTSCコンポジット映像をテレビに出力するプロジェクト。Arduinoコードは一切変更なし。SDカード上のファイルだけが違う。

ハードウェア:

Sony Spresense + Extension Board
抵抗 2本（470Ω と 1kΩ）
RCAケーブル

NTSCの波形をPythonでRAWファイルとして事前生成し、192kHz 24bit Stereoで再生。Lチャンネルが映像、Rチャンネルが同期信号を担当。Bad Apple!! も動作確認済み。

ある日、ふとこんな疑問が浮かんだ。

「Audio Jackから出る信号は電圧変化に過ぎない。NTSCも電圧変化だ。同じじゃないか？」

オーディオ信号 = 時間軸上の電圧変化
NTSCコンポジット映像信号 = 時間軸上の電圧変化（同期信号＋輝度信号）

本質はまったく同じ。違うのは電圧変化のパターンだけ。

ならば、NTSCパターンで変化する電圧をAudio Jackから出力すれば、テレビに映像が映るはずだ。

実装方針:

NTSCの波形をPCMデータとして表現
RAWファイルとしてSDカードに保存
Spresenseの Audio Player（player_hires.ino）でそのまま再生

Arduinoコードはソニー公式サンプル player_hires.ino を一行も変更しない。

映画「コンタクト」では音声データの中に映像信号が隠されていたが、このプロジェクトはその逆——映像信号を意図的に音声データとして設計した。

Spresense版の前段階として、超安価な48MHz RISC-Vマイコン CH32V003（数円）を使ったNTSC出力を実装した。

[SPRESENSE 2026]TVに出力したにょ[CVBS]


CPU (48MHz)
→ GPIOタイミング制御
→ 抵抗DAC（2本の抵抗で電圧レベル生成）
→ CVBS（コンポジット映像信号）
→ TV

実装	手法
AVR TVout library	ATmega + GPIO
PIC TV output	PIC + GPIO
ESP32 Composite	ESP32 + I2S
Arduino TVout	Arduino + GPIO

すべて同じパターン：CPUがリアルタイムで映像信号を生成する。これがGeneration 1の特徴。

CPUが映像生成で占有されるため、他の処理ができない
割り込みの精度がわずかにズレると映像が乱れる
「CPUが映像を作る」という概念から抜け出せない

この経験が次の問いをより深くした——「データが映像になる世界へ」

Spresenseには 192kHz 24bit HiRes Audio 機能がある。これは1秒間に192,000回、電圧を更新できることを意味する。


1サンプル = 1/192000秒 = 5.2μs

NTSCの水平同期周波数 = 15,734Hz
1ライン = 1/15734秒 = 63.5μs

1ラインあたりのサンプル数:
63.5μs ÷ 5.2μs = 12サンプル

12サンプルで1ラインを表現できる。

Spresenseはステレオ出力なのでLチャンネルとRチャンネルを独立制御できる。


L ch = VIDEO信号（輝度）
R ch = SYNC信号（同期パルス）

2本の抵抗でミックスすればNTSC信号の完成。

Spresenseには player_hires.ino というサンプルがある。SDカードのRAWファイルを192kHz 24bit Stereoで再生するだけのコード。

このコードを一切変更しない。

SDカード上のファイルだけを変える。ntsc.raw の中にNTSC波形データを入れれば、Audio Playerがそのまま NTSC信号を出力する。

CPUはリアルタイムで何もしていない。ただ再生しているだけ。これがGeneration 1との決定的な違い。


Generation 1 (CH32V003): CPUがリアルタイムで映像信号を生成
Generation 2 (Spresense): Pythonが事前にデータを生成、CPUは再生するだけ

たった2本の抵抗だけ。


ヘッドフォンジャック:
L (tip)    → 470Ω → RCAセンターピン
R (middle) → 1kΩ  → RCAセンターピン
G (sleeve) --------→ RCA GND


PCM_SYNC  = 0x000000  # 0V   = 同期パルス
PCM_BLACK = 0x100000  # 0.3V = 黒レベル
PCM_WHITE = 0x7FFFFF  # 1.0V = 白レベル（最大輝度）

項目	実測値	規格値
水平周波数	15.97kHz	15.734kHz
周期	62.56μs	63.5μs
Vpp	960mV	1Vpp

テレビに映像が映った。

正確には「WAVファイルがテレビで再生された」。


Pythonスクリプト
→ 1ライン = 12サンプルのPCMデータ生成
→ 1フレーム = 262ライン書き出し
→ ntsc.raw としてSDカードに保存

Spresense
→ AudioClass で 192kHz 24bit Stereo 再生
→ CXD5247 DAC で出力
→ Audio Jack: L ch = VIDEO (470Ω), R ch = SYNC (1kΩ)
→ 抵抗ミックス → RCA → TV

定数	値	説明
SAMPLE_RATE	188,811 Hz	実測から微調整した値
NTSC_H	262	垂直ライン数
NTSC_W	12	1ラインあたりのサンプル数
SYNC_W	2	同期パルス幅（サンプル数）
BLANK_W	3	ブランキング幅（サンプル数）
VRAM_W	9	有効映像幅（= 9ピクセル）
LINE_REPEAT	3	1ピクセル行あたりの繰り返しライン数
VRAM_H	87	有効映像高さ（ライン数）

24bit Stereo = 1サンプルあたり6バイト。L chにVIDEOデータ、R chにSYNCデータを24bitリトルエンディアンで書き出す。

ライン範囲	内容
0〜8	垂直同期期間
9〜20	垂直ブランキング期間
21〜261	有効映像期間

有効ライン内の構成:

最初の2サンプル: SYNC
次の1サンプル: BLANK
残り9サンプル: VRAMからのVIDEOデータ

VRAMは9列×87行の2次元配列。各セルは0または1。draw_pixel が境界チェック付きでVRAMに書き込む。

各文字を3×5ドットマトリクスの15bitビットマップで表現。draw_char が各ビットを走査して draw_pixel を呼び出す。

ntsc.raw は1フレーム分のみ。Spresenseがファイル末尾に達するとシークして先頭に戻り、連続してNTSC映像を出力し続ける。ファイルサイズはわずか 1.8KB。

最初の表示実験。水平解像度が9ピクセルしかないため、3ピクセル幅の文字を縦に積み上げて配置。それでも文字は明瞭に認識できた。

viemo

S・O・N・Yを1秒ごとに切り替え表示。ntsc.raw で動的なコンテンツも表現できることを確認。

vimeo

最も野心的な実験。有名なモノクロアニメ「Bad Apple!!」をNTSC映像に変換して再生。

グレースケール対応が大きな進化点:

vimeo


brightness 0   (黒) → PCM_BLACK (0x100000)
brightness 255 (白) → PCM_WHITE (0x7FFFFF)

24bitのダイナミックレンジにより、1bit GPIO出力では不可能だった滑らかな256段階グレースケールを実現。

解像度:

水平: 9ピクセル
垂直: 87ライン（LINE_REPEAT=3, 有効180ライン）

極めて低解像度でもBad Apple!!はしっかり認識できる。これはシルエットスタイルによる高コントラストと、グレースケール対応による正確な輝度再現のおかげ。

項目	Generation 1 (CH32V003)	Generation 2 (Spresense)
映像生成	CPUがリアルタイム生成	Pythonが事前生成
色深度	1bit（白黒のみ）	24bit（グレースケール）
CPU負荷	高	ゼロ
コード変更	必要	不要
コンテンツ更新方法	再コンパイル＋書き込み	SDカードのファイルを入れ替えるだけ
出力先	GPIO	Audio Jack

一言で言えば:

「音楽プレーヤーをテレビにする」

技術的な新規性は「映像を出力すること」ではない（GPIO経由のNTSC出力は歴史的に多くの先例がある）。新しいのは 信号の出所 と 映像の作り方 だ。

どこから: Audio Jack（ヘッドフォン出力）
どうやって: WAVファイルを再生するだけ

CPUはリアルタイムで何もしない。ただ再生するだけ。すべての映像コンテンツはPythonが事前生成し ntsc.raw に格納されている。

映画「コンタクト」では、エレノア・アロウェイ博士が音声データの中に隠された宇宙人の信号を解析し、映像を取り出した。


Contact:      音声データ → 解析 → 映像を取り出す
このProject:  映像データ → 設計 → 音声ファイルとして再生

このプロジェクトは実装によって「音声と映像は本質的に同じもの」であることを証明した。

なぜSpresense？ CXD5247 DACが192kHz 24bit HiRes Audioに対応しているから。この高いサンプリングレートがすべての鍵。

192kHz → 1サンプル = 5.2μs
NTSC 1ライン = 63.5μs
→ 1ラインあたり12サンプル

12サンプルは少ない数字だが、NTSCの基本構造を表現するには十分。そして24bitのダイナミックレンジにより、1bit GPIO出力では不可能だったグレースケール表現が可能になった。

項目	現状
水平解像度	9ピクセル
垂直解像度	87ライン（LINE_REPEAT=3）
カラー	グレースケールのみ（カラー不可）
音声	映像出力と同時使用不可

水平解像度が低い根本的な理由: CXD5247 DACのアナログ出力帯域幅が約96kHz（ナイキスト限界）であり、NTSCの理論最大帯域幅4.2MHzには遠く及ばないため。

次のステップ: PC に接続した USB-C 外付け DAC（384kHz 32bit UAC2.0 対応）で ntsc.raw を直接再生。


384kHz → 1サンプル = 2.6μs
NTSC 1ライン = 63.5μs
→ 1ラインあたり約24サンプル

水平解像度: 9ピクセル → 約20ピクセルに倍増
32bit: さらに精密なグレースケール再現

@amazon

この開発中、AIに「Audio DAC経由のNTSCは不可能」と最初に言われた。帯域不足、サンプル数不足、物理的に無理、と。

しかし映像は映った。Bad Apple!! は動いた。

「できないのではない。方法を見つければいい。」

技術的な制限は確かに存在する。しかしその制限の中で方法を見つけることがエンジニアの仕事だ。9ピクセルの解像度でも、Bad Apple!! はBad Apple!! だ。

6.7 Pythonコード（font3x5.py 抜粋）


# font3x5.py
# 3x5ドットマトリクス (ASCII 32 - 93)
font3x5 = [
    0b000000000000000,  # 32 ' '
    0b010010010000010,  # 33 '!'
    0b000000000000000,  # 34 '"'
    0b101111101111101,  # 35 '#'
    # ... (省略)
    0b111101101101111,  # 48 '0'
    0b010110010010111,  # 49 '1'
    0b111001111100111,  # 50 '2'
    0b111001111001111,  # 51 '3'
    0b101101111001001,  # 52 '4'
    0b111100111001111,  # 53 '5'
    0b111100111101111,  # 54 '6'
    0b111001001001001,  # 55 '7'
    0b111101111101111,  # 56 '8'
    0b111101111001111,  # 57 '9'
    # ... (省略)
    0b111101111101101,  # 65 'A'
    0b110101110101110,  # 66 'B'
    0b111100100100111,  # 67 'C'
    0b110101101101110,  # 68 'D'
    0b111100110100111,  # 69 'E'
    0b111100110100100,  # 70 'F'
    0b111100101101111,  # 71 'G'
    0b101101111101101,  # 72 'H'
    0b111010010010111,  # 73 'I'
    0b001001001101111,  # 74 'J'
    # ... (続く)
]