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
这道题的解析和你的作答记录。
解説
問 60采样决定时间轴的精细程度，量化和编码位数决定振幅轴的精细程度
- ア
正解 正确答案是 ア。声音的数字化按照「采样 → 量化 → 编码」的顺序进行，而编码位数（量化位数）决定的是：把采样取出的各个时刻的振幅大小用多少个等级的数值来表示。8 比特可以表示 2 的 8 次方＝256 个等级，16 比特可以表示 2 的 16 次方＝65,536 个等级，因此振幅的刻度精细了 256 倍。刻度越细，与原本振幅值之间的差（量化误差、量化噪声）就越小，能够更忠实地再现原声的强弱。本题没有改变采样频率，所以时间方向的精细程度保持原样，只有振幅方向（纵轴）的精度提高，这就是这次更改带来的效果。因此「可以更精细地记录声音的振幅。」是恰当的。
错误イ
音频数据量大致可以用「采样频率 × 编码位数 × 记录时长 × 声道数」求出。如果采样频率和记录时长相同，编码位数从 8 比特变为 16 比特增加到 2 倍，数据量也随之增加到约 2 倍。说数据量会变少，增减方向正好相反。
错误ウ
每个样本的数据从 8 比特增加到 16 比特，因此在加工同样长度的声音时所要处理的数据量也变为约 2 倍。既然要处理的数据增加了，CPU 的负担反而是朝着增加的方向变化，没有理由减少。
错误エ
决定可记录频率上限的是采样频率。根据采样定理，能够正确记录和再现的只到低于采样频率二分之一的频率为止。本题没有改变采样频率，所以上限不会变化。编码位数决定的是振幅轴而不是时间轴的精细程度，与频率的上限无关。
ここがポイント
- 采样决定时间轴的精细程度，量化和编码位数决定振幅轴的精细程度。提高采样频率会让可记录频率的上限变高（采样定理：上限为采样频率的二分之一），增加编码位数会让振幅的等级数按 2 的位数次方增加，从而减小量化误差。不要弄混这两者的作用，这是本题的核心。
- 音频数据量 = 采样频率 × 编码位数 × 记录时长 × 声道数。要记住这个正比关系：提高音质的操作（提高采样频率、增加编码位数）必然伴随数据量的增加，处理负荷也不会下降。
用語