2-13.音の表現

音は波の性質をもっており、1 秒間に繰り返される波の数を（　）という。

• 周期

• 周波数

• 振幅

• 波形

Answer explanation

音の 3 要素は、振幅・周波数・波形である。
振幅は音の大小、周波数は音の高低、波形は音色を表す。

1つの音の波が伝わる時間のことを（　）といい、単位は秒で表す。

• 周期

• 周波数

• 振幅

• 波形

Answer explanation

周期は周波数の逆数である。
例えば、200 Hz の音の周期は、1 ÷ 200 = 0.005（秒）である。

周波数は、音が高いほど（ア）なり、音が低いほど（イ）なる。
また、周波数の単位を（ウ）といい、1 秒間に 200 個の波があるとき、周波数は 200（ウ）となる。

• ア：低く、イ：高く、ウ：Hz（ヘルツ）

• ア：高く、イ：低く、ウ：Hz（ヘルツ）

• ア：低く、イ：高く、ウ：N（ニュートン）

• ア：高く、イ：低く、ウ：N（ニュートン）

Answer explanation

例えば、200 Hz と 400Hz を比較すると、400Hz の方が高い音である。

音をデジタル化するときは、次の手順で行う。
・手順１（ア）：一定の時間間隔ごとに音の波の高さのデータを取り出す
・手順２（イ）：（ア）で得た値をあらかじめ決めた段階の整数値に変換する
・手順３（ウ）：（イ）された数値を 2 進数に変換する

• ア：量子化

  イ：標本化

  ウ：符号化

• ア：量子化

  イ：符号化

  ウ：標本化

• ア：標本化

  イ：量子化

  ウ：符号化

• ア：標本化

  イ：符号化

  ウ：量子化

Answer explanation

音（空気の振動）は連続的に変化するアナログデータである。
これをデジタル化するには、音のデータを一定の間隔で区切って 2 進数で表現できるように変換する。

音のデータを標本化するときの時間間隔を表すものを（　）という。

• 標本化周期

• 標本化周波数

• 標本化数

• 標本化値

Answer explanation

標本化周期のことを、サンプリング周期ともいう。
標本化周期が短いほど、もとのアナログ波形に近いデータとなるが、データ量は大きくなる。

標本化周期の逆数であり、1 秒間に何回データを取得するかを表す数を（　）という。

• サイクリング数

• カウント数

• ビット数

• サンプリング周波数

Answer explanation

標本化周波数のことを、サンプリング周波数ともいう。
標本化周波数が高いほど、もとのアナログ波形に近いデータとなるが、データ量は大きくなる。

音のデータを量子化するとき、段階値を 2 進法で表現したときの桁数を、（　）という。

• 量子化デジット数

• 量子化ビット数

• 量子化カウント数

• 量子化ポイント数

Answer explanation

例えば、量子化ビット数が 3 ビットのとき、段階の数は 2 の 3 乗 = 8 になる。
量子化ビット数が大きいほど、もとのアナログ波形に近いデータとなるが、データ量は大きくなる。

音の波を一定の時間間隔で区切って標本化して量子化し、量子化した値を 2 進数の符号に変換してデジタル化する方式を（　）という。

• サンプリング方式

• ストレート方式

• MIDI方式

• PCM方式

Answer explanation

PCM 方式のことを、パルス符号変調方式ともいう。
音楽の CD に採用されたことで、広く知られている

音をデジタル化するとき、標本化周波数と量子化ビット数による音質やデータ量の関係として、最も適当なものを 1 つ選びなさい。

• 標本化周波数が低く、量子化ビット数が大きいほど、音質が低くなり、データ量は多くなる

• 標本化周波数が高く、量子化ビット数が大きいほど、音質が高くなり、データ量は多くなる

• 標本化周波数が高く、量子化ビット数が小さいほど、音質が低くなり、データ量は少なくなる

• 標本化周波数が低く、量子化ビット数が小さいほど、音質が高くなり、データ量は少なくなる

Answer explanation

標本化周波数は高いほど滑らかな音となるが、データ量も多くなる。
量子化ビット数は大きいほど正確な音を再現できるが、データ量も多くなる。

10 分間の音楽（モノラル）を、標本化周波数 30 kHz でサンプリングし、量子化ビット数 16 ビットで量子化して PCM 方式で符号化した場合、データ量は（　）になる。
ただし、1 MB = 1000 KB、1 KB = 1000 B とする。

• 0.6MB

• 3.6MB

• 4.8MB

• 36MB

Answer explanation

標本化周波数が 30 kHz なので、1 秒あたり 30,000 回のサンプリングが行われる。
また、量子化ビット数の 16 ビット = 2 B である。

1 秒間のデータ量は、次のように求められる。
30,000 × 2 = 60,000 B

10 分間 = 600 秒なので、10 分間のデータ量は次のようになる。
60,000 × 600
= 36,000,000 B
= 36,000 KB
= 36 MB

なお、モノラルとはチャンネル数が 1 であることを意味している。
イヤホンやスピーカーなどで左右で同じ音を流すときはモノラル（1 チャンネル）、左右で別の音を流すときはステレオ（2 チャンネル）である。
ステレオの場合は、データ量も 2 倍になる。