音のデジタル化

1. 3つの段階

1. 標本化（サンプリング）: 一定の時間間隔で、音の電圧の値を取り出す。1秒あたりの回数を標本化周波数（Hz）という。
2. 量子化: 取り出した値を、一定の間隔の段階（段階値）に丸める。段階の数は、量子化ビット数 n で 2ⁿ 段階になる。
3. 符号化: 段階値を2進数で表す。

標本化周波数が高いほど、また量子化ビット数が多いほど、元の波形に近づきます。その代わりデータ量は増えます。

2. データ量の計算

データ量（ビット/秒）= 標本化周波数（Hz）× 量子化ビット数 × チャンネル数

例: 音楽CDは 44.1kHz・16ビット・ステレオです。1秒あたり 44100 × 16 × 2 = 1,411,200 ビットです。

3. 操作

スライダーを動かして、標本の数と量子化ビット数を変えてください。

例題: 8kHz・8ビット・モノラル 10秒

段階別の練習

自力演習（15分）: データ量を求める問題を、易から共通テスト形式へ。

易（基本の確認）

1. 44.1kHz・16ビット・モノラルの音声の1秒あたりのデータ量は何ビットか。
   答えと解き方

   44100 × 16 × 1 = 705600 ビット。
2. 標本化周波数が 8kHz から 16kHz に変わると、データ量は何倍になるか。
   答えと解き方

   2 倍（他の条件が同じとき、データ量は標本化周波数に比例する）。

標準（手順を組み合わせる）

1. 量子化ビット数が 4 の音声の段階数はいくつか。
   答えと解き方

   2⁴ = 16 段階。
2. 量子化ビット数を 8 から 16 にすると、段階数は何倍になるか。
   答えと解き方

   2¹⁶ ÷ 2⁸ = 2⁸ = 256 倍。ビット数が1増えると段階数は2倍なので、8ビット増えると 2⁸ 倍。

共通テスト形式（読み取りと判断）

1. 16kHz・8ビット・ステレオの音声を 30 秒録音したときのデータ量は何バイトか。
   答えと解き方

   16000 × 8 × 2 × 30 = 7,680,000 ビット。÷ 8 = 960,000 バイト。チャンネル数（2）を掛け忘れないこと。
2. ある音声を 10 秒間、標本化周波数 8kHz・量子化ビット数 8 で録音した。同じ音声を 4kHz・4ビットで録音すると、データ量は何分の一になるか。
   答えと解き方

   標本化周波数は 1/2、ビット数は 1/2 なので、データ量は 1/4。

振り返り

• 標本化周波数を2倍にすると、データ量はどう変わるか説明できますか。
• 量子化ビット数が1増えると、段階の数は何倍になるか説明できますか。