情報活用編プラス
第2章「コミュニケーションと情報デザイン」
IP01-05
音のデジタル化
5. A/D変換 【PCM方式】 ( 5 / 13 )
学習の目的
アナログの音をデジタルに変換する方法を学ぶ
A/D変換の方法について学びましょう。
アナログのデータをデジタルに変換することをなんというか覚えていますか？
A/D変換です。
その通りです。
これからA/D変換の詳しいやり方を学びましょう。
音の情報を、0と1のデジタルデータに変換するには、A/D変換を行います。
A/D変換には、いくつか方式がありますが、今回は「PCM方式」について紹介します。
PCMは Pulse Code Modulation（パルス符号変調） の略で、音の波を0と1のデジタルデータに変換する方式です。
PCM方式では、「標本化」→「量子化」→「符号化」をこの順番で行います。
一つずつ内容を確認します。
まずはこちらの動画をご覧ください。
標本化（サンプリング）は、アナログの波形を、一定時間間隔で波の高さを取得します。
１秒間にする標本化の回数をサンプリング周波数と言います。
サンプリング周波数の単位はHz（ヘルツ）です。例えば、20,000Hzなら1秒間に2万回の標本化を行います。
サンプリング周波数が大きいほど、標本化の間隔が短くなり、より本来の音に近い音になります。
まずはこちらの動画をご覧ください。
量子化は、標本化した数値を、縦に切り分けた一番近い数値にあわせます。
切り分ける段階数は、量子化ビット数で決まります。
量子化ビット数は多い方が、より細かい音を再現できますが、データの容量が大きくなります。
サンプリング周波数が10,000Hzの時、量子化ビット数が8ビットなら、10,000バイト、16ビット（2バイト）なら20,000バイトになります。
まずはこちらの動画をご覧ください。
符号化は、量子化で得た数値を2進数に変換します。
これで、音声のデータをデジタルデータに変換する作業が完了しました。
これで、A/D変換について一通り学びましたね。
もう一度確認しますが、「標本化」→「量子化」→「符号化」の順で処理を行うことを覚えてください。
よくわかりました。こうやって、音声をデジタルデータに変えているんですね。
この三つの処理を組み合わせてA/D変換を行う方法を、PCM方式と言います。
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A/D変換 |
アナログのデータをデジタルに変換する。 |
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標本化（サンプリング） |
アナログの波を一定間隔で区切り、その高さを取り出す。 |
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サンプリング周波数 |
1秒間で標本化を行う回数。単位はHz（ヘルツ）。 |
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量子化 |
値を段階に分けて近い数値に変換する処理。 |
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量子化ビット数 |
量子化の段階を表現するビット数。 |
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符号化 |
量子化したデータを２進数に変換する。 |
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PCM方式 |
標本化、量子化、符号化を行い、デジタルデータに変換する方式。 |
