ここから本文です

人が聞こえる可聴域(8hzから20hz)を考慮すると最低限必要な標本化周波数は何hzです...

アバター

ID非公開さん

2020/5/2902:05:50

人が聞こえる可聴域(8hzから20hz)を考慮すると最低限必要な標本化周波数は何hzですか?

閲覧数:
78
回答数:
7

違反報告

回答

1〜5件/7件中

並び替え:回答日時の
新しい順
|古い順

merbownus.さん

2020/6/418:24:42

答として可聴最高周波数を20kHzとすれば、必要な標本化周波数は純理論的には40kHz、実際上はCD規格の44.1kHzです。


まず可聴周波数として一般的にいわれているのは、20Hz~20kHz です。単位を間違えないように、また単位の大文字小文字も正確に。この場合は間違ってても察することが出来ますけど、例えばm(ミリ)とM(メガ)では10の9乗も違ってしまいますよ。

もちろん可聴周波数域は個人差があり、高域は年齢が高くなるほど聴こえにくくなります。若い人では20kHzよりもう少し高い周波数の音まで聴こえる人もいるようですが、中年くらいになると15kHzも怪しいという人が増えるようです。コンビニ前にたむろする迷惑な若者を追い出すのに、成人には聴こえにくいモスキート音を流すなんて話もあるくらいです。逆に10kHz程度まで再生出来ていれば、音楽としてまあまあ聴ける十分な帯域でもあります。MP3などの圧縮音源では15~16kHz程度以下に帯域制限されている例が多いようです。また数10Hz以下の低周波数では、音というより振動として感じる傾向になります。


さて、純理論的にはナイキストの定理により、標本化周波数(サンプリング周波数)の1/2の周波数であるナイキスト周波数以下に帯域制限されている信号であれば、標本化しても元の信号を完全に再現できることが証明されています。従って可聴周波数の上限の2倍以上の標本化周波数であれば良いことになります。20kHzまでであれば40kHz以上であれば良いです。もしナイキスト周波数以上の周波数成分が含まれていたら、不要な折り返し雑音が発生してしまいます。低域側は特にその点は制限がなく、直流成分があっても構いません。実際の機器では直流を全くオフセットなく再現するのが難しいので、ある程度で直流カットしているだけです。

しかし実際には20kHz以下を全く損なうことなく20kHz以上を完全にカットすることは不可能です。そういうLPFを構成することが実際上不可能なのです。どうしても通過域と阻止域の間にある程度伝達してしまう領域が発生してしまいますし、通過域にも周波数特性の凸凹のリップルが発生してしまいます。特にPCM録音初期の技術では、高次のアナログ・チェビシェフ・フィルタを使用していましたが、今日の技術からすると必ずしも満足できるものではありませんでした。(今日ではオーバーサンプリングとデジタルFIRフィルタの発達で改善はされています。)

そこで可聴帯域上限の2倍よりもう少し高い標本化周波数として規格化された例が、CDの44.1kHzです。これの先例としてVTRを利用したPCM録音機があり、アナログテレビ規格のNTSC規格から導かれて規格化された標本化周波数、44.056kHz と近いことが関係しています。(算出根拠は忘れたので省略させていただきます笑)。ただCD規格だとギリギリで余裕が無いので、後のDATなどでは48kHzが標準に採用されており(44.1kHz、32kHzも規格アリ)、公称スペックとしては~22kHz などとされています。

なおデジタル化では標本化とは別に、振幅を有限bit数で表す量子化が行われ、その誤差による量子化雑音が生じますが、ここでは標本化だけの質問なので割愛します。

2020/6/417:28:27

まぁ表記方法の間違いはある人には苦痛でも多くの人にとっては意味がわかればいいと思うわけで。
学校の試験じゃないんだから。
で、質問の回答はわからん。。。

kyo********さん

2020/5/2915:42:41

実際に使われている(いた?)38KHzあたりが、高域限界を決めるサンプリング周波数として必要な周波数だと感じます。CDの44.KHzと同じ設定で録音再生した場合、若干の高域のダウンを感じます。

プロフィール画像

カテゴリマスター

iBook-2001さん

2020/5/2915:12:38

はじめまして♪

人間の耳で感じられる可聴帯域は、20Hzから20,000Hzと言われます。

しかし、かなり個人差も大きく、50Hz以下は不快な振動と感じ取ってしまい、実際に体調に影響が出る人も居ますし、8,000Hzとか、10,000Hzとか、それ以上の単信号音は聴き取れない、という人も多く居ます。

さてと、「標本化周波数」との事ですが、どのような「標本化方式」なのでしょうか?

まぁ、最も広く用いられているPCM方式の場合、理論上では「標本化周波数の1/2の周波数まで記録出来る」と言われています。
現実的にはムリが在るので、1割ほど高い周波数が活用されています。

CDのフォーマットは44,100Hzで標本化していて、通常スペックとしては20,000Hzまで。と言います。(最近は、単なる理論値である22.05kHzなどと、意味の無い数値を標記している機器もあります、どんなメーカーなのか、お察し下さいネ)

人の可聴上限と言われている、20kHzを記録再生するには、理論値として40kHzの標本化でよいが、現実的には42kHzとか44kHzが好ましい。と言って良いでしょう

余談ですが、、、、
今は周波数の単位としてHz(ヘルツ)を使っていますが、大昔はS/C(サイクル)という単位をあてていました。
そんな時代から「数値」だけに固執する人は居て、昔は「あの人、サイクリストだから」って揶揄しましたし、今では「アノ人、ヘルツ教信者だから」って。。(苦笑)

l9_********さん

2020/5/2908:14:49

8 Hzまで聞こえるのはゾウかクジラしかいない。

いつもhzやHZと書く常連回答者(平日の日中しか回答しない)がいるけど、単位名もちゃんと書けないようではお里が知れるぞ。

>20Hz~20KHzで十分
キロは K じゃなく k。英数字は半角で書きなよ。

  • l9_********さん

    2020/5/2908:30:09

    人名由来の単位の1文字目は大文字というのは常識なんだが、バイクや車の改造屋は、電圧や電流の単位を a や v と書くのがやたら多い。

    ちなみに数値と単位の間はスペースを入れるのが正確な書き方だけど、書籍や論文じゃなければ許容範囲。

  • その他の返信(1件)を表示

返信を取り消しますが
よろしいですか?

  • 取り消す
  • キャンセル

この質問につけられたタグ

みんなで作る知恵袋 悩みや疑問、なんでも気軽にきいちゃおう!

Q&Aをキーワードで検索:

Yahoo! JAPANは、回答に記載された内容の信ぴょう性、正確性を保証しておりません。
お客様自身の責任と判断で、ご利用ください。
本文はここまでです このページの先頭へ

「追加する」ボタンを押してください。

閉じる

※知恵コレクションに追加された質問は選択されたID/ニックネームのMy知恵袋で確認できます。

不適切な投稿でないことを報告しました。

閉じる