サンプリングや量子化について

質問

サンプリング周波数や量子化ビット数についていまいち理解できないのでお願いします。

たとえば、音楽CDはリニアPCMで音声をデジタル化し、CD-DAという方式で記録されていますよね。

リニアPCMでデジタル化する際に、サンプル（データ）が必要で、1秒間に44100回のサンプルを採取してデジタル化をしているという認識でいいのでしょうか？
また、44.1kHzというのは、CD－DAの説明の際に使われますが、リニアPCMでデジタル化の際に、44.1kHzで行われ、CDも44.1kHzに対応しているから同じ音質で記録が可能となっているのか、あるいは、CDに記録の際に44100回のデジタル化を意味しているのかどちらなのでしょうか？

プレーヤーも対応していないと駄目だと思いますが、ドルビーデジタルデコーダーみたいな専用のデコーダーが必要ということでしょうか？

次に、量子化ですが、8ビットの場合は、0～255の256段階の数値で表現し、16ビットは0～65535の65536段階で表現するみたいですが、それだけ多くの数字で表現できるのでビット数が高いほうがいいということですよね。デジタルは0と1で表現されるが、内部では細かい表現になっているということですよね？

回答No.2

unibon

ANo.1 です。

> アンプには96kHzや16bit表示がされていたと思いますが、デコーダーでなくともそれだけの性能があるってことですね。

アンプの仕様で96kHzと書いてあれば、たしかに性能としてその周波数を扱える、ということではあります。もっとも、プレーヤーも96kHzが出力できるものでないと意味がありません。

> 再生時には2倍あったほうがいいとどこかで見ましたが、合致していないといけないのでしょうか？

推測ですが「2倍」というのはナイキスト定理(サンプリング定理)のことではないでしょうか？
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%A8%99%E6%9C%AC%E5%8C%96%E5%AE%9A%E7%90%86
この場合、2倍というのは、要は数え方の違いで生じるものであり、+と-の往復を2と数えるか1と数えるかの違いでしかありません。往復を2と数えた場合、CDのサンプリング周波数は44kHzですが、再生可能周波数の上限はその半分の22kHzです。往復を1と数えれば、もともとサンプリング周波数を22kHzと言っても良いのですが、この数え方は一般的ではありません。

それか、D/A変換のオーバーサンプリング周波数のことを言われているのかもしれません。この倍数は高ければ高いほど良いですが、いまどき2倍は低いほうです。

回答No.1

unibon

> リニアPCMでデジタル化する際に、サンプル（データ）が必要で、1秒間に44100回のサンプルを採取してデジタル化をしているという認識でいいのでしょうか？

はい。いいです。

> また、44.1kHzというのは、CD－DAの説明の際に使われますが、リニアPCMでデジタル化の際に、44.1kHzで行われ、CDも44.1kHzに対応しているから同じ音質で記録が可能となっているのか、あるいは、CDに記録の際に44100回のデジタル化を意味しているのかどちらなのでしょうか？

このご質問の意図が分かりません。2つはなにが違うのでしょうか？

> プレーヤーも対応していないと駄目だと思いますが、ドルビーデジタルデコーダーみたいな専用のデコーダーが必要ということでしょうか？

このご質問も、なにを疑問とされているのかが良く分かりません。ドルビーデジタルは圧縮されたものを伸張(解凍)するため、デコーダーが必要ですが、リニアPCMは素のデーターをやりとりするため、別段、デコーダーなるものはありません。とはいえ、左右のデーターのどっちを先に送るかや、16ビットのデーターの下の桁から送るのか上の桁から送るのか、といった取り決めは必要ですのでそういう情報を取り扱うためのものは要ります。それをデコーダーとも呼べなくはないです。サンプリング周波数も録音時と再生時が合っていないと、データーが足りなくなったりふん詰まりになったりしますので、周波数は合致している必要はあります。

> 次に、量子化ですが、8ビットの場合は、0～255の256段階の数値で表現し、16ビットは0～65535の65536段階で表現するみたいですが、それだけ多くの数字で表現できるのでビット数が高いほうがいいということですよね。デジタルは0と1で表現されるが、内部では細かい表現になっているということですよね？

はい。そうです。

お礼

>2つはなにが違うのでしょうか？

たしかに同じような内容でした。

アンプには96kHzや16bit表示がされていたと思いますが、デコーダーでなくともそれだけの性能があるってことですね。
再生時には2倍あったほうがいいとどこかで見ましたが、合致していないといけないのでしょうか？

補足

何度も補足質問になって申し訳ないですが、最後に質問させてください。
元の音楽データから、44.1kHzで、デジタル化をしますが、再生時には、元の音楽データではなくデジタル化したものから44.1kHzで再生するのですよね？
つまり、音質順に並べると、元の音楽データ＞ＣＤ＞再生時の音楽ということなのですか？