音の標本化周波数と量子化ビット数を変えてみた

2019-05-15情報のディジタル化

こんにちは。今回は突然ですが、音のデジタル化についての内容です。

1. 念のための音のデジタル化
2. 標本化周波数を変えてみる
3. 量子化ビット数を変えてみる

念のための音のデジタル化

音のデジタル化は「標本化」「量子化」「符号化」の３つの手順によりされています。それぞれについて確認してみます。次の音の波形について考えていきます。

上の波形を一定の時間ごとに区切ります。これを「標本化」といい、分割する周波数を「標本化周波数」といいます。標本化した結果、次のようになります。

次に、それぞれ時間ごとの波の高さを、段階に区切って整数化します。これを「量子化」といいます。量子化した際に、段階との差が生じる場合があります。これを「量子化」誤差といいます。

量子化された値を２進法に変換し、ビット列で表現します。これを「符号化」といいます。

ＣＤ音源では、標本化周波数は44100Hz、量子化ビット数は16bit(65536段階)となっています。

というような説明が書籍等に載っています。ここで、ふとした疑問が生じました。「標本化周波数を変えたり、量子化ビット数を変えるとどのような音になるのだろうか・・・？」音を編集するソフトでは、実用に耐える範囲でしかこれらの値を変更できないので、音としての実用性がないレベルまで変えてみよう！と思い立ったのが、今回の記事の本題になります。

標本化周波数を変えてみる

はじめに標本化周波数を変えてみます。音源はフリーBGM素材サイト「DOVA-SYNDOROME」から「Cat life」(written by GT-K)という曲を使わせていただきます。水溜りボンドさんのBGMといった方がわかりやすいかもしれません。アイキャッチ画像はこの曲名から選びました。量子化ビット数は16bitに固定します。標本化周波数によってはブラウザから再生できないものもあるので、リンク先のURLを貼っておきます。ダウンロードしてメディアプレーヤーなどのソフトで試してください。

元の音源（出だし20秒）は次になります。標本化周波数44100Hzです。