標本化 量子化 わかり やすく

RabbitFoot141さんは、はてなブログを使っています。あなたもはてなブログをはじめてみませんか？ 量子化されたデータをそのまま8ビットの2進数に変換する。従って標本化1つあたり(1サンプリングあたり) 8ビットで符号化することから、標本化定理に従うと、8000(1秒あたりの回数)×8(ビット)＝64Kbpsの伝送 速度が音声データのために必要だと分かります。

画像処理でグレースケールと白黒について書いたがそれをもっと掘り下げようとすると今回はその両方を説明する標本化とはざっくり言えば　空間的・時間的に連続した画像を離散的な点(標本点つまりは画素)の集合に変換すること標本化によって横方向の画もっと細かく言うなら標本定理によって議論され、1次元標本定理が基本になる(らしい)ここで画像とは基本的に2次元平面上に連続的に分布した情報形態をとっているためコンピュータに取り込む際に走査としては二次元平面を上から順番に一定間隔で水平方向にそってたどり濃淡値、つまり濃度値を取り出していくラスタ走査というのが一般的さらに動画の場合は時間軸でも標本化することが必要になり今、このように得られた整数値は濃度値、グレーレベル、濃度レベルとよばれ等間隔小さい濃度値に対してレベル間隔を細かくしそれ以外に画素の濃度値のさらにはある範囲の濃度値が頻繁に生じ、その他がほとんど生じない場合はその範囲を細かくここでは画256*256128*12864*6432*32256*256で十分な画質が得られるが、128,64,32と減っていくごとに一つの画素がブロック上になっているのが目立つ画64レベル16レベル4レベル2レベル64レベルではまだ元画像と大差ないがだんだん減らしていくと擬似輪郭(濃淡が本来滑らかに変化している部分でまた最後に出した2レベルでは画像を表現するために必要な画その画像が空間的にどの程度細かい濃淡変化を含んでいるかどの程度の範囲を画像として扱うかということに気をつける必要があり解像度が高くても対象の範囲が狭いならあまり画 By terada, 2015年10月15日先日のサイエンスカフェではゆっくり時間を取って説明出来なかった、サンプリング周波数と量子化ビットについて解説致します。以前ディジタル通信の講義で使った資料の中で、サンプリングについて解説した物がありましたので、それを元になるべくわかりやすく説明しようと思います。サンプリング周波数と量子化ビットは、アナログ信号からディジタル信号をつくる、標本化(サンプリング)および量子化という処理に欠かせない重要な数値です。特に音のディジタル信号をつくる際には、人間の聴覚が密接に関わる値となります。これらの仕組みを理解するには、アナログ信号とディジタル信号とは何なのか？というところからスタートしたいと思います。アナログ信号とは連続的に変化する信号で、ディジタル信号は離散的に変化する信号です。「離散的に変化する」とは、時間的にも信号の振幅的にも飛び飛びの値を持つことを意味します。我々が普段の会話などでやり取りする信号は全てアナログ信号ですが、なぜこのような飛び飛びのディジタル信号が必要なのでしょうか？ それには様々な理由がありますが、最も大きな理由として、携帯やPCなどを介した通信や情報の記録に向いていることが挙げられます。ではどのようにして連続的なアナログ信号から、離散的なディジタル信号が得られるのでしょうか？そのためには標本化と量子化という2つの作業が必要になります。標本化とは時間方向に飛び飛びの値を取ること(離散化)で、量子化とは振幅方向に飛び飛びの値を取ることです。この二つの作業をに符号化という作業を追加して、PCM変調またはA/D変換などと呼ばれることもあります。本によっては符号化を含めてディジタル信号と呼ぶ場合もありますが、基本的には標本化・量子化を行った段階でディジタル信号と呼んで良いと思います。標本化・量子化ではそれぞれ連続的な信号から、時間方向・振幅方向に飛び飛びの値を取るわけですが、どんな間隔で値を取って行くのでしょう？それを表わす数値がサンプリング周波数と量子化ビットです。サンプリング周波数が次に量子化ビットとは、振幅方向を何段階に分割するかを表わす数値です。ちなみにビットとはコンピュータが扱う情報の最小単位で、1ビットで2つの状態を表すことができます。したがって、1ビットで量子化を行うと、振幅は2段階、2ビットなら4段階となり、ビット数が増えるに従い細かく振幅を表わせます。ちなみに16ビットは65,536段階の細かさで振幅を離散化することになります。サンプリング周波数と量子化ビット数によって、どれだけ細かくディジタル信号を作るかが決まることが何となく理解できたかと思います。ではCDのサンプリング周波数 44,100 Hzと量子化ビット数16ビットは、一体どのようにして決まったのでしょうか？まずサンプリング周波数についてですが、実はこの値は信号の周波数と密接な関係があります。サンプリング周波数がつづいて量子化ビットについてですが、こちらは人間の聴覚のダイナミックレンジと密接な関係があります。一般に人間が知覚出来る音の大きさは0 〜 120 dB程度と言われています。CD規格の場合、量子化ビット数が16ビットなので、ダイナミックレンジを計算すると(下図の式を参照) 96 dBという値になります。人間の聴覚ほどダイナミックレンジは広くはありませんが、音楽の中でも大きなダイナミックレンジを持つクラシック音楽でも充分対応出来る幅を持っています。このように人間の聴覚に基づいて、CD規格のサンプリング周波数と量子化ビット数が決められ、1980年代から長きに渡りディジタルメディアの主流として活躍してきました。このCD規格のサンプリング周波数と量子化ビット数を比較対象として、昨年JEITA (電子技術情報産業協会)がハイレゾの定義を告知しました。ハイレゾオーディオの呼称について (その定義によると、「サンプリング周波数と量子化ビット数のいずれかがCD規格超えていればハイレゾオーディオである」というものです。CD規格を超えるディジタル信号とは、ハイスペックなのか？オーバースペックなのか？、いまだに賛否両論あり、今後のオーディオ業界の方向性が気になるところです。サンプリング周波数が人間の聴覚に基づいて決められているのはわかりますが、なぜ44,100 Hzという中途半端な値なのでしょう？40,000 Hzや45,000 Hzでも良いのではないでしょうか？その理由として長い間ひとつの噂がありました。それは世界的指揮者カラヤンの第9を全曲1枚のCDに入れようとしたとき、44,100 Hzだとちょうど良かった、というものです。しかし実はこの噂、本当では無かったみたいです。なぜ44,100 Hzになったかと言うと、当時の録音機材の開発経緯にあり、すでに実用化されていたVTR用の機材を利用したから、ということらしいです。日本音響学会 Q&A (実際にこの開発の経緯をサイエンスカフェで穴澤先生ご自身でおっしゃっていたので、おそらく間違いは無いと思います(笑)少し長くなりましたが、アナログ信号とディジタル信号、標本化と量子化、サンプリング周波数と量子化ビット数のお話を簡単にさせて頂きました。なんとなく皆様の理解と興味に繋がれば幸いです。これからもサイエンスカフェで詳しく解説出来なかった内容を、当ブログで補足しようと思いますので、よろしくお願いいたします！ Powered by 引用をストックしました引用するにはまずログインしてください引用をストックできませんでした。再度お試しください限定公開記事のため引用できません。

量子化レベル間隔が一定である場合. 収集された受光素子上の電圧値は、連続値となっており、まだデジタル情報ではありません。 各標本点の電圧値は、その値の範囲によって、別の値に変換されます。 ん？なんで変換するの？ 先日のサイエンスカフェではゆっくり時間を取って説明出来なかった、サンプリング周波数と量子化ビットについて解説致します。以前ディジタル通信の講義で使った資料の中で、サンプリングについて解説した物がありましたので、それを元になるべくわかりやすく説明しようと思います。 等間隔量子化と呼ばれるもっとも簡単な量子化方法で、標本値の濃度範囲を等間隔に分割する 画素の濃度値zが白から黒の範囲で一様に分布しているような画像に対して量子化誤差が最小になる そのためこれは一様量子化、直線量子化とも言われる

このプロセスを「標本化」と呼びます。 量子化（りょうしか）とは.

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