アナログ波形データのディジタル化手順を覚えよう！標本化・量子化・符号化【備忘録-基本情報技術者試験対策 #14】

※ 本記事では、基本情報技術者試験の対策として私が勉強したことを備忘録的にまとめておきたいと思います。
少しでも参考になれば嬉しいです。

はじめに

今回は、アナログの波形データをディジタル化させる代表的な手順についてまとめました。

音声データなどの連続したアナログ情報をコンピュータ上で処理するためには、あるポイントで区切って数値化してあげる（ディジタル化してあげる）必要があります。
そうしないと処理が難しいですからね。

今回取り上げるような波形データは、ディジタル化させるために、標本化・量子化・符号化というような処理を実行していきます。

いまいち字面だけでは分かりにくいので、図でイメージしましょう。

※ おまけ・・・
今回お話する処理方式は、PCM（Pulse Code Modulation）方式というらしいです。
特に基本情報でこの用語が問われることはないかと思いますが、頭の片隅には置いておきましょう。

リンク

ちなみに私はこの参考書を使って勉強してました。

漫画形式で読みやすく、分かりやすい内容になっているため、無理なく学習を進められると思います。

過去問を解きまくり、不明点があれば参考書で知識を補う、このサイクルで試験対策するのが私のオススメです！

さて、アナログの波形データをディジタル化させるためには、標本化・量子化・符号化というような処理を実行するとお話しました。

それぞれどのような処理を実行するのでしょうか・・・

標本化とは、アナログの波形データをある一定の時間間隔で区切り、抽出する処理です。

サンプリングとも言いますね。

時間的に連続しているアナログの波形データに区切りを与えて、それぞれのポイントで処理できるようにしているわけですね。

ちなみに、どのような間隔でデータを区切っていくかを表す際、「サンプリング周波数」という表現がよくされます。

サンプリング周波数とは、「1秒間に何回標本（サンプル）を得るよ」という意味です。

量子化とは、波形データの強度、信号の強さを、ある一定の間隔で区切り、段階的に強度レベルを定めて、標本化したデータを当てはめていく処理です。

標本化が波形データの横軸（時間軸）を区切っていくのに対し、量子化は波形データの縦軸（信号の強度軸）を区切っていく処理です。

また、標本化で言うところのサンプリング周波数のように、量子化でも何段階でデータを区切っていくかを表す指標があります。

これは「量子化ビット数」と呼ばれます。

例えば、量子化ビット数が8ビットならば、2の8乗で256段階に区切られるというわけです。

符号化とは、標本化、量子化によって区切り、得られた数値を、コンピュータ上で処理しやすいように2進数表現してあげる処理です。

これはそんなに難しくないですね。

さて今回は、アナログの波形データをディジタル化するための代表的な手法についてまとめました。

ポイントは簡単にまとめると以下の通りです。

実際の波形データをイメージした上で、どう切り分けていくのかが整理できれば、覚えるのは簡単ですね。

しっかり対策をして、試験合格を目指しましょう！

前回まとめた記事も読んでもらえると嬉しいです！

基本情報以外の勉強記事も是非！