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音のサンプリングってなーに?
12bitとか16bitとか32kHzとか44.1kHzとか48kHzとか・・・

頭の痛いアナログ/デジタル                             2002年更新
人間の可聴範囲は周波数で言うと、20Hz〜20kHz(※1)というのが一般論です。
いちおう、ここではこの範囲に絞っていきます。
だいたい、0と1だけで音を出そうとするんですから、当然無理があると思うんですが・・・なんでアコギとエレキを違った音で録音できるのか?私は未だにわかりません。
どうやって空気の振動を電気に変えて、さらにそれをデジタル信号に変えちゃうんですかね。
サンプリングの概要
 
イメージ的には「赤い線(音声信号)がどのマスを通っているか」ということです。滑らかな曲線が直線的に変わるわけです。すなわち、マス目が細かければ細かいほど曲線に近く(原音に忠実に)なるわけです。
ここで、縦方向の細かさを表したのがbit、横方向の細かさを表したものが周波数となります。

従って、16bit48kHzというのは、マス目が縦方向65536(2の16乗)、横方向48000(1マスが1/48000秒)ということになります。
ちなみにbitは2の何乗という数値ですからbitが1つ増えるだけで倍(15bit=32768、17bit=131072)になります。
ここで、人間の可聴範囲の最高周波数の20kHzを表現するとすれば、その倍の40kHzのサンプリング周波数が必要になります。
しかし、状況によって上図のようにぴったり合致した場合、sinカーブのはずが直線に変わってしまいます。そこで、10%程度の余裕を持たせて44.1kHzという周波数を使っています。CDは、これで20kHzまでの音を出せることになります。
これをナイキスト周波数と言います。

今回、標本化・量子化の基本の基本を考えてみましたが、これは、とりもなおさず映像信号にも当てはまります。
基本は、曲線をいかに直線で表すかということに尽きると思います。

映像においてはエリアシングの問題が出てきます。これは、また、ページをあらためて・・・。
※1
周波数が低いほど低音。当然高いのが高音。一般的には「20Hzより低音、20kHzより高音は聞こえない」とされています。
しかし、最近では「20Hzより低い、20kHzより高い音が出る」と人間の耳には良い音に聞こえる(はず)というのが定説のようです。
これは、私も実際に体験して確認しています。
低音では「聞こえる」というより身体に空気の振動が伝わる感じです。簡単な話、花火大会をテレビで見るのは手っ取り早いんですが、現場では身体に伝わる空気の振動が大きな感動を与えるようなものだと思います。
最近のサンプラーでは96kHzが実用化されつつあり、それ以上のものも開発されているようです。

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