「アナログとデジタルの間で」/その五
デジタルオーディオの3

まず宣伝。

TSMの在校生（現2年生）が
卒業生、在校生の楽曲をストリーミングするHPを立ち上げました。
http://www.mfam4u.com/
是非試聴して下さい。
曲の試聴にはwindows media playerが必要です。
インストールされていない場合は
microsoft
よりダウンロードして下さい。

さて前回の復習！

1.復習
音量に関わる振幅値は、2進数に置き換えられ「量子化」されます。
この「量子化」の単位をビット（bit）とよび、例えば4bit録音の場合「0000」〜「1111」数値で表されます。
また4bit録音の場合「0000」〜「1111」までの組合せは16種類あり、計算式は2の4乗（2×2×2×2）、
8bit録音の場合は2の8乗（つまり256種類の音量を記録、再生可能）と、なります。*図-1は4bit録音

図をクリックすると拡大します。

2.プロ機器の量子化
さてプロ機器の量子化は、4bitとか8bit程度の録音ではなく、
さらに精度の高い（原音の再現性が高い）bit数で行います。
CDの場合は16bit録音（つまり2の16乗で量子化）、
計算すると65,536となります。
つまり
「0000000000000000」〜「1111111111111111」
までの組合せは65,536種類あり、
音量を65,536目盛りで音量を計り、
聞こえるか聞こえないか位の小さな音から爆音までを、
65,536通りの音量で記録、再生が可能な録音規格がCDなのです。
すごいっしょ！すごかろ〜！
さらにプロの録音現場では
20bit、24bit（2の20乗、2の24乗....計算してくれ〜〜〜。）機が普通に使われています。

3.仕上げ
波形をサンプル単位で、横軸方向にデジタル変換するプロセス（サンプル＆ホールド回路）、そして音量に関わる振幅値を、2進数に置き換えるプロセス（量子化）を経てアナログ世界の音はデジタル情報に変換されます。

図-2を見ると横軸、縦軸にそれぞれ波形、振幅値が、あたかも碁盤の目のなかにおさまるかのように情報化されています。
CDの場合は横軸方向に1秒間に44,100の目盛り（44.1KHzのサンプリング周波数）で波形を固定し、縦軸方向に65,536の目盛り（量子化）に音量を固定します。

4.ADコンバーター/DAコンバーター/オーディオインターフェース
さてサンプリング、量子化といった手順でアナログ音声をデジタル情報に置き換える機材を「ADコンバーター」といいます。
「ADコンバーター」の「A」はアナログ、「D」はデジタル、「コンバーター」は変換機のことです。覚えやすいでしょ！
またデジタル情報に変換された、音はそのままでは聞く事はできません。
そこで「ADコンバーター」とは全く逆のプロセスで、デジタル情報をアナログ音声に変換する機材を「DAコンバーター」といいます。
またこの「ADコンバーター」、「DAコンバーター」の両方の機能を持ち合わせた機材を「オーディオ・インターフェース」とよんでいます。
特にコンピュータに録音するシステム（ハードディスク・レコーディング・システム）では、「オーディオ・インターフェース」の「ADコンバーター」部を経てアナログ音声はデジタル情報として記録（録音）されます。
またコンピュータに記録されたデジタル情報は、「DAコンバーター」によりアナログ音声に変換され、スピーカーやヘッドフォンから聞く事ができるのです。


さてみなさん！
なんとなく「デジタル オーディオ」を理解できたでしょうか？
今回はあくまで基礎的な内容で、「デジタル オーディオ」の全容をつかむためには、デジタル同期、エラー補正等の知識も必要となります。
まあここいらは、またの機会に.....。
次回は「アナログとデジタルの間で」総括です。
（やっぱり終わらなかったのね〜！？）

では!TSM勝田でした。(^O^)/

「アナログとデジタルの間で」/その四
デジタルオーディオの2

夏休みも終わりセミの声がむなしく聞こえる季節となりました。
TSMも授業が始まり、学生の日常が戻ってきて、
なぜか「ほっとした感覚。」になります。
ちなみにセミの鳴き声に関し、こんな昔話があります。
（うる覚えのためかなりいいかげん。）


ところで、夏休みの宿題は無事に終わりましたか？耳が痛い人、ハイ(^O^)/


さて前回は波形をサンプル単位で、
横軸方向にデジタル変換するプロセスを紹介しました。

図をクリックすると拡大します。

今回は縦軸、つまり音量を変換するプロセスを解説します。

1.復習！
「音の三要素」の一つである音の大きさ（音量）は
振幅（波形の上下のふれ幅）が影響します。
またアナログ録音の場合、録音される情報（音声信号）は
連続的な音声信号であるため、音量に関してもなだらかに変化します。

2.量子化
さてサンプル＆ホールド回路にてサンプルを時間軸に固定していくだけでは、振幅値（音量）はデジタル変換できません。デジタル機器が扱える情報に変換しなければならないわけです。
デジタル情報の基本は2進数で振幅値を固定していきます。
2進数では、0の次は1、1の次は10、10の次は11、11の次は100.....
というように数値が二つ足されるたびに、桁（けた）上がりします。
つまり「0」か「1」の組合せ（スイッチがオンなのか、オフなのかの組合せ）なのです。
このようにアナログの振幅値をデジタル情報に変換する行程を「量子化」と呼びます。

3.bit（ビット）
よく8ビット、16ビットなどという言葉を聞いた事があると思いますが、「ビット」とはゲーム機、コンピュータで扱われる2進数の桁数のことです。
4ビットであれば、「0000」〜「1111」までの数列で表されます。つまり「0」か「1」の組合せのデジタルの物差しで計られるのです。

図-2の場合は4ビットで計られたアナログ信号です。
縦軸に線がひかれ、それぞれの単位に「0000」〜「1111」の4桁の情報が割り当てられています。
この手法で振幅値をデジタル情報に変換していくと、連続的な（なだらかな）音声信号は量子化され、図-3のように、一番近い目盛り（「0000」〜「1111」の目盛りの事ネ）に固定されます。

ちなみに4ビットの場合「0000」〜「1111」までの組合せは図-2.図-3でも分かるように16種類あります。
この計算方法は「2の4乗（2×2×2×2）」で導き出され、4ビットのデジタル録音の場合、最小音から最大音までが16段階で記録できるのです。

さて来週は「アナログとデジタルの間（はざま）で」の最終章（になるのかな？本当かな？ちょいと自信がない....。）です。お楽しみに！
TSM勝田でした。では〜(^O^)/

「アナログとデジタルの間で」/その三
デジタルオーディオ

さて前回の復習をしましょう。

1.「音の三要素」
「音の三要素」である「音の大きさ・高さ・音質（音色）」は、それぞれ「振幅、周波数、波形」と大きな関係がある。

2.「連続的データ」
アナログ録音の場合、録音される情報（音声信号）は連続的な音声信号である。

ではデジタル録音の場合、どんなプロセスを経て録音されていくのでしょう？

図をクリックすると拡大します。

3.「サンプル＆ホールド回路」
まず空気中に伝わる音は、マイク等を通じ連続的な電気信号に変換されます。この電気信号は「サンプル＆ホールド回路」により、刻々と変化する電圧の測定値を連続するサンプル（標本）として一つ一つ固定（ホールド）されます。



図-1を見ると、連続的な波形が「サンプル＆ホールド回路」を通ると棒グラフ状のデータに置き換えられています。

さて図-1の場合、1秒間に棒グラフ（サンプル）20本で構成されています。このサンプルの数が、原音の再現性に影響し、多ければ多い程原音に近付いていきます。

4.「サンプリング周波数」
また1秒間にとれるサンプル数を「サンプリング周波数（サンプルレート）」と呼び、その単位を「Hz（ヘルツ）」であらわします。
図-1の場合、1秒間に20サンプルとれているのでこの機械のサンプリング周波数は、20Hzです。

5.「プロ機器のサンプリング周波数」
ところでみなさんに身近なデジタル録音物といえば「CD」です。
このCDのサンプリング周波数は44.1k（キロ）Hz。つまりキロは1,000倍なので44,100Hz。
と言う事はCDは、1秒間に4万4千100の棒グラフ（サンプル）を記録し再生する能力を持った録音規格なのだ。すごかろ！？ねえねえ、すごくない！
最近のプロ機材では96kHz、192kHz（つまり9万6千、19万2千の棒グラフで録音する！）マシンも登場し、当然原音の再現性はどんどん向上しています。

さて今回は波形をサンプル単位で、横軸方向にデジタル変換するプロセスを紹介しました。
次回は縦軸、つまり音量（音の三要素の振幅の話だよ。復習しといてね！）を変換するプロセスを解説しようかな？と思います。

夏休みもそろそろ終わります。宿題がんばりましょう！では(^O^)/　勝田