問60
頻出度★★☆
ある音をコンピュータのファイルにデータとして記録するとき, 符号化ビット数を 8 ビットとしている。符号化ビット数を 16 ビットに変更し, 同じ音を同じサンプリング周波数で記録したときの説明として, 適切なものはどれか。
平成22年度 春期 ITパスポート試験 問60
テクノロジ系基礎理論 › 情報に関する理論
この問題の解説と、これまでの解答の記録です。
解説
問 60
- ア
正解 正解は ア。音のデジタル化は「標本化 (サンプリング) → 量子化 → 符号化」の順で行われ、符号化ビット数 (量子化ビット数) は、標本化で取り出した各時点の振幅の大きさを何段階の数値で表すかを決める。8 ビットなら 2 の 8 乗=256 段階、16 ビットなら 2 の 16 乗=65,536 段階まで表現できるので、振幅の目盛りが 256 倍細かくなる。目盛りが細かいほど本来の振幅値との差 (量子化誤差、量子化ノイズ) が小さくなり、原音の強弱をより忠実に再現できる。設問はサンプリング周波数を変えていないので、時間方向の細かさはそのままで振幅方向 (縦軸) の精度だけが上がる、というのがこの変更の効果である。したがって「音の振幅をより細かく記録できる」が適切。
不正解イ
音声データ量はおよそ「サンプリング周波数 × 符号化ビット数 × 記録時間 × チャネル数」で求まる。サンプリング周波数と記録時間が同じなら、符号化ビット数を 8 ビットから 16 ビットへ 2 倍にしたぶんデータ量も約 2 倍に増える。少なくなるという記述は増減が逆である。
不正解ウ
1 標本あたりのデータが 8 ビットから 16 ビットへ増えるため、同じ長さの音を加工するときに扱うデータ量も約 2 倍になる。処理すべきデータが増える以上、CPU の負担はむしろ増える方向であり、減る理由はない。
不正解エ
記録できる周波数の上限を決めるのはサンプリング周波数のほうである。標本化定理により、正しく記録・再現できるのはサンプリング周波数の 2 分の 1 未満の周波数までとなる。本問ではサンプリング周波数を変えていないので上限は変わらない。符号化ビット数は時間軸ではなく振幅軸の細かさを決める値であり、周波数の上限とは無関係である。
ここがポイント
- 標本化 (サンプリング) は時間軸の細かさを、量子化・符号化ビット数は振幅軸の細かさを決める。サンプリング周波数を上げると記録できる周波数の上限が高くなり (標本化定理: 上限はサンプリング周波数の 2 分の 1)、符号化ビット数を増やすと振幅の段階数が 2 のビット数乗に増えて量子化誤差が小さくなる。この 2 つの役割を取り違えないことが本問の核心。
- 音声データ量 = サンプリング周波数 × 符号化ビット数 × 記録時間 × チャネル数。音質を上げる操作 (サンプリング周波数を上げる、符号化ビット数を増やす) は必ずデータ量の増加を伴い、処理負荷も下がらない、という比例関係を押さえておく。
用語