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CDなどのデジタル音楽について、今頃ですが教えてください。

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ID非公開さん

2017/12/708:35:34

CDなどのデジタル音楽について、今頃ですが教えてください。

サンプリング周波数は、一秒間に何回サンプリングされるのか、量子化ビット数は、音量を何段階で量子化するのかは分かりますが、具体的に何をサンプリングされてるのかがイメージできません。
音は色んな周波数の音で高音から低音まであると思いますが、サンプリング化されて、どういったデータがおさめられてるのでしょうか?

補足みなさん、回答ありがとうございます。

要するに、横軸:時間、縦軸:音圧(おおきさ)の波形データのグラフを良く見ますが、そのグラフができる基のデータがサンプリングされたデータという理解であっていますでしょうか?

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ベストアンサーに選ばれた回答

sta********さん

編集あり2017/12/709:19:37

音は波形で表せます
音波と言います
高い音は短い波長、低い音は長い波長の正弦波です
楽器音や声は沢山の正弦波で構成され複雑な波形になります
これを分析して楽器音や声と認識するのがフーリエ変換です
詳しくはこちら
http://www.geocities.co.jp/AnimalPark-Shiro/1620/ft/1.html

これを理解した上で説明すると
サンプリングは音圧(電圧)を量子化する事です
連続的な量を離散的(サンプリング周波数)なとびとびの数字(量子化)にしてアナログ波形の近似値を作るのがアナログのデジタル化です

  • sta********さん

    2017/12/800:29:11

    補足
    >要するに、横軸:時間、縦軸:音圧(おおきさ)の波形データのグラフを良く見ますが、そのグラフができる基のデータがサンプリングされたデータという理解であっていますでしょうか?

    合ってます
    たとえば添付のグラフは左が44.1KHz/16bitの波形で
    右が192khz/24bitの波形です。音楽の同じ部分を切り取っています
    これだけの違いが出ます

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ryu********さん

2017/12/716:01:48

とりあえず「周波数」あたりから、具体的なイメージを掴んだら良いかと思います。

その次に「サンプリング」の意味を掴む、で、「サンプリング周波数」の意味を掴む。

hig********さん

2017/12/711:27:17

図にすると分かりやすいのですが、簡単に文章にしてみます。方眼紙に円を書いて円の内側のマスを黒く塗って見ますその場合、方眼紙の目の小さいほうが円に近く見えるとおもいます。(段差が少なく見える)これと同じことが音の波でもいえます。元の音声に近くなります(実際にはデジタルのままでは音にならなくブチプチといったものになります。これを計算に基づき滑らかな曲線に戻します)サンプリングレートは、元の形の近さと思えば良いでしょう。ここからが本当に聞きたい部分になると思いますが、周波数それぞれにデータが必用と思われてる様ですが、前の回答者さんが記載されてる通り波の重ね合わせで音は聞こえます。分かりやすい例でモノラルスピーカーを考えると良いでしょう出力するスピーカーは、1つですが高音低音だけでなく複数の人の会話も聞けますよね。

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yan********さん

2017/12/710:58:45

>音は色んな周波数の音で高音から低音まであると思いますが、

その通りです。 そして、我々が聞いている音は、その色々な周波数の音を加算した音となります。 なので、その波形は大変複雑な波形となり、波形を見ただけで音量の大小は大雑把に判断できますが、音程の高低は殆ど把握できません。

>サンプリング化されて、どういったデータがおさめられてるのでしょうか?

AD変換器は一定周期でこの波形の瞬時値をサンプリングし、レコーダーが時系列データとして保存します。

周波数はこの時系列データをフーリエ変換した周波数スペクトルで見ることが出来ます。 音楽データをフーリエ変換するソフトは沢山ありますし、最近のデジタルオシロ等では殆どFFTを使ったスペクトル表示ができるようになっています。

単に低音~高音程度の大雑把な音程で良ければ、音楽再生ソフトで可聴域を5分割とか7分割とかしたバーグラフでリアルタイム表示できるものもあります。

因みにリニアPCMでは先の波形の瞬時値をサンプリングした時系列データですが、非可逆圧縮データの場合は、一定時間間隔毎の周波数スペクトルデータ(但しフーリエ変換ではないようですが・・)の差分求め、小さな値の差分を間引いてデータ量を削減しています。 そして、再生時にはこの周波数スペクトルを逆変換して時系列データに戻しています。

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cla********さん

2017/12/710:10:24

おさめられているデータは、単にその瞬間における音圧から変換された電圧だけで、それ自体には「色んな周波数の音で高音から低音まで」というような意味は何もありません。そのデータが時間軸に沿って電圧から音圧に変換されていけば、その時に「色んな周波数の音で高音から低音まで」というような意味が生じるわけです。

それは何もデジタル録音で考えるまでもなく、アンプからスピーカーに送られているのは単に時間的に電圧が変化する電流だけですが、それがちゃんと「色んな周波数の音で高音から低音まで」に変換されて聞こえますね。デジタル録音はその変化を1秒間に何回と輪切りにしてとらえたものに過ぎません。

2017/12/709:49:50

波形をそのままサンプルします。
わかりますか?

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