通信方式 2012年7月4日/ OKM 2 量子化と誤差 1.3 % 1.52 1.5 1.52 ≅ − 時間に対して離散化した 標本化値（振幅情報）を さらに離散化（階調化） 通常は2n階調 まるめの誤差 ＝量子化誤差 0 1 0 11 階調幅を均一に … 問26 60分の音声信号（モノラル）を、標本化周波数44.1 kHz、量子化ビット数16ビットのPCM方式でディジタル化した場合、データ量はおよそ何Mバイトか。ここで、データの圧縮は行わないものとする。 ア 80 イ 160 ウ 320 エ 640 解説と解答 OR回路（論理和回路） 3. 2000. 情報学の易しい教科書。〔内容〕情報って何？，現代社会と情報，情報のキーワード，情報量，2進数，標本化と量子化，符号化と圧縮，アルゴリズム，ブール代数，論理回路，データベース，Web情報，ヒューマンインタフェース，産業・職業 量子化レベル間隔が一定である場合. 波形符号化：PCM (Pulse Code Modulation) • CDなどに使用されている方式 標本化 量子化 tt t L T L: 信号の振幅の存在範囲 標本化 量子化 T • 時間の離散化 • 振幅値の離散化 • 一定の間隔T で分割 • 一定の定の間隔値間隔値Δで分割 • 標本化定理に注意！ • 量子化誤差に注意！ このページの目次です。 1. https://www.seplus.jp/dokushuzemi/fe/fenavi/easy_calc/sampling_voices 整数値を2進数に変換する 一問ずつ丁寧な解説がついているから安心。問題を分野別一覧で見れば傾向と対策ができます。 [午前分野別] [午後分野別] [キーワード索引] [令和元年秋午前] [令和元年秋午後] 平成24年 春期 基本情報技術者 午前 問26 . IT技術を楽しく・分かりやすく教える“自称ソフトウェア芸人”, 大手電気メーカーでＰＣの製造、ソフトハウスでプログラマを経験。独立後、現在はアプリケーションの開発と販売に従事。その傍ら、書籍・雑誌の執筆、またセミナー講師として活躍。軽快な口調で、知識０ベースのＩＴエンジニアや一般書店フェアなどの一般的なＰＣユーザの講習ではダントツの評価。 ア　80　　イ　160　　ウ　320　　エ　640, それでは、音声サンプリングの過去問題を解いてみましょう。最初は、先ほど示した計算の例と同じ手順でできる問題です。計算するときの考え方を、以下に示します。, M（メガ）は、1000 × 1000 ＝ 1000000 とする場合と、 1024 × 1024 ＝ 1048576 とする場合がありますが、この問題には示されていません。ここでは、1000 × 1000 ＝ 1000000 として計算します。, 問題に「およそ何 M バイトか」とあるので、 317.52 Mバイトに近い 320 M バイトの選択肢ウが正解です。, 音声のサンプリングを 1 秒間に 11,000 回行い、サンプリングした値をそれぞれ 8 ビットのデータとして記録する。このとき，512 × 106 バイトの容量をもつフラッシュメモリに記録できる音声の長さは、最大何分か。, 次は、記録できる音声の長さを求める問題です。これまでに得た知識があれば、すんなりと計算方法を見出せるでしょう。計算するときの考え方を、以下に示します。, 問題に「最大何分か」とあるので、775.75･･･ 分の端数を切り捨てて最大 775 分であり、選択肢ウが正解です。, PCM 方式によって音声をサンプリング(標本化)して 8 ビットのディジタルデータに変換し，圧縮せずにリアルタイムで転送したところ，転送速度は 64,000 ビット / 秒であった。このときのサンプリング間隔は何マイクロ秒か。, 「転送速度」がからんでいますが、音声をリアルタイムで転送したのですから、 64000 ビット / 秒というのは、1 秒間に符号化した容量と同じです。それがわかれば、これまでに得た知識で計算方法を見出せるでしょう。, 問題に「何マイクロ秒か」とあるので、 0.000125 秒をマイクロ秒単位にした、 125 マイクロ秒の選択肢ウが正解です。, 符号化速度が 192 k ビット / 秒の音声データ 2.4 M バイトを，通信速度が 128 k ビット / 秒のネットワークを用いてダウンロードしながら途切れることなく再生するためには，再生開始前のデータのバッファリング時間として最低何秒間が必要か。, 最後に、これまでとは、ちょっと毛色の違う問題を解いてみましょう。デジタル化された音声データをダウンロードするときのバッファリング時間を求める問題です。, バッファリングとは、再生を始める前に、ある程度のデータをダウンロードしておくことです。これによって、ダウンロードの速度が遅くても、音声を途切れずに再生することができます。, 計算するときの考え方を以下に示しますので、 1 つずつ丁寧に確認してください。ここでは、 M ＝ 1000 k としています。, 以上、「音声サンプリング」の計算問題の解き方を説明しましたが、十分にご理解いただけましたでしょうか。, 基本情報技術者試験では、同じ問題が何度も再利用されているので、できない問題をできるようにすることが、必ず得点アップにつながるからです。, 『プログラムはなぜ動くのか』（日経BP）が大ベストセラー アナログ信号 標本化(pam信号) 量子化 2進符号化 (pcm信号) pcmパルス符号変調 （アナログ信号→デジタル信号） 001 010 100 100 010 001 . コンピューターによって伝達される情報の中身は、「電圧が高い」＝1、「電圧がひくい」＝0として、ただ0と1のパターンだけで代表される情報である。 このように0と1の数値で表わされる情報をデジタル情報と呼ぶ。一方、離散的ではない量で表わされる量はデジタルに対してアナログ情報と呼ばれる。（※語の英訳: デジタル digital、アナログ analog） 文字を送るには、たとえばアルファベットの文字を送りたいなら、「A」ならデジタル信号 0100 0001 に対応するとして、あらかじめ決めておく。同 … 問題. Y†e/¡G(¥CŒ,'Îwwn~›½ˆ™øò‰LÝ2ׅ#3¦ŽžDQp¾[l"ߥŸà‘ZÎÖº¬c^cûÀÆã'Ì`|6¿È¯ I$†) ハフマン符号化 • 出現確率の大きな記号には短いビット列を割 り当て，全体を少ない情報で表現する方法" – (例)cabdababaaを0,1のビット列に符号化" • a:00,b:01,c:10,d:11と符号化すると20ビット" – 10000111000100010000 • a:0,b:10,c:110,d:111と符号化すると17ビット" この問題は、「ビット演算（マスク演算とも呼ばれる）」がテーマです。 ビット演算 とは、2 進数のデータを論理演算することです。 説明するより具体例を示した方が早いと思いますので、以下を見てください。01010101 と 00001111 という2進数で AND 演算を行っています。 01010101 には「データ」、00001111 には「マスク」という名前を付けています。これらの名前の意味は、あとでわかります。 ビット演算では、2 進数の1 … 量子化雑音とは原信号標本値（連続値）と量子化標本値 との差のことであり，PCMでは避けられない雑音である． 量子化レベル数を大きくすれば量子化雑音は小さくなる． 電話回線で伝送される音声波形の場合，8kHzで標本化， ºG «ð!X1ßk 12.6.25 4 step1:標本化（サンプリング） 標本化 ： 一定の繰り返し周期で情報信号の瞬時値をPAM信号として読み取る pam pcmの改変版。pcmでは量子化ビットが8ビットであるが、adpcmの場合は量子化ビットが3～4ビットである。 まとめ ①標本化 ↓アナログデータを時間で区切る ②量子化 ↓区切りごとに整数値を与える ③符号化. 高能率符号化には非一様量子化，予測符号化，差分 PCMや人間の聴覚・視覚特性を利用したサブバンド符 号化，変換符号化など様々な方式がある。 広帯域音響信号についてはCDやDATに使われて いる44.1～48kHz標本化，16bit量子化すなわち700 500. 4000. NOR回路（否定論理和回路） 5. AND回路（論理積回路） 4. 4. 8000. hÞd˜IoÉFïú}´1æ¾ Zº ¼À’}¯®E&0¢Š:èß;ó}m ƒ9—™±dDdTV=LæÏOo—‡¾~Ý>o—óéy=¾}ýþº—ÛñùéùbÝeÚÞîÄÿíËúryhÂ|{;¾|x>¿^Þ¿÷ð¯6ùííõÇå/Ÿ>¹ßÌ_/ÿxݏקçÏm$¸ÿ§|üþòòûñåx~»˜Ëããe?ÎwÓß֗¿¯_ŽË‚¿?ýx9.¶wÛ_÷ãÛ˺¯ëóçãòÞÜÂþxyJ\/ÇóþÇùwÖÉÝÎí¿ë뻟ë¯Æ. ・・標本化標本化 → 量子化 → 符号化 sampling quantization codingsampling quantization coding. 標本化周期 時間 標本化 量子化 符号化 ... ②地デジの問題⇒リアルタイム性の欠じょ ③遠隔医療⇒完全リアルタイム性. Copyright (C) 2021 SE plus Co., Ltd. All Rights Reserved. endstream endobj 37 0 obj <>stream 量子化で得られた整数値を2進数のビットに対応付ける アナログ／ディジタル変換は「1.標本化」→「2.量子化」→「3.符号化」の手順で行います。 したがって適切な順序は「ア」です。 標本化(サンプリング)した信号を離散的な値に置き換える量子化を行い、さらに、2進符号などに符号化する。 雑音の影響 ： 雑音の影響を受けにくい。 量子化の際に雑音が加わるが、伝送時にパルス波形が歪んでも出力には影響がない。 ディジタル化の基本原理は，”標本化”と”量子 ... 問題2： 標本化後の画素数が1024×1024画素，量子化レベル数10ビットでディジタル化された胸部x線画像のデータ量は何メガバイトか？理論的なデータ量と実際のコンピュータ内でのデータ量を求め，比較してみよう． 答え. 音声サンプリングの計算問題の内容は、生の声や音楽などのアナログデータ（なめらかで連続したデータ）を、コンピュータで処理できるデジタルデータ（ぶち切れで不連続のデータ）に変換するものです。身近な例では、CD（ Compact Disk ）に記録された音楽は、アナログデータをデジタルデータに変換したものです。, M（メガ）は、1000 × 1000 ＝ 1000000 とする場合と、 1024 × 1024 ＝ 1048576 とする場合があります, 基本情報技術者試験では、同じ問題が何度も再利用されているので、できない問題をできるようにすることが、必ず得点アップにつながるから, はじめての受験で合格できる9つの連載を掲載しています。ベストセラー対策書籍の著者が解くべき過去問を厳選した連載や、「わからない」「苦手」になりがちな午後問題や計算問題、アルゴリズム、プログラミング問題などを丁寧に解説します。解答速報など最新情報も掲載, サンプリング周波数 44.1 kHzなので、1 秒間に 44.1 × 1000 ＝ 44100 回のデータの採取をします。, したがって、5 分間で 300 × 44100 ＝ 13230000 回のデータの採取をします。, 量子化ビット数 16 ビットは、8 ビット＝ 1 バイトなので、16 ビット ＝ 2 バイトです。, 1 回のデータの採取が 2 バイトの符号になるので、 13230000 回のデータの採取は、 2 × 13230000 ＝ 26460000 バイトの容量になります。, ステレオ（ 2 チャンネル）なので、同じ容量のデータが 2 つ（左チャンネル用と右チャンネル用）あり、全体の容量は、26460000 × 2 ＝ 52920000 バイトになります。, 1 M バイト ＝ 1000000 バイトとするので、 52920000 バイト ＝ 52.92 M バイトです。, 標本化周波数（サンプリング周波数）44.1 kHzなので、 1 秒間に 44.1 × 1000 ＝ 44100 回のデータの採取をします。, したがって、 60 分間で 3600 × 44100 ＝ 158760000 回のデータの採取をします。, 量子化ビット数 16 ビットは、 8 ビット ＝ 1 バイトなので、 16 ビット ＝ 2 バイトです。, 1 回のデータの採取が 2 バイトの符号になるので、 158760000 回のデータの採取は、 2 × 158760000 ＝ 317520000 バイトの容量になります。, モノラル（ステレオではない）なので、全体の容量は、この 317520000 バイトです。, 1 M バイト ＝ 1000000 バイトとするので、 317520000 ＝ 317.52 M バイトです。, 1 秒間に 11000 回のサンプリングを行い、それぞれが 8 ビット ＝ 1 バイトのデータとして記録されるので、1 秒間のデータの容量は、 11000 × 1 ＝ 11000 バイトである。, 答えを分単位で求めるので、46545.45･･･ ÷ 60 ＝ 775.75･･･ 分である。, 1 秒間に 64000 ビットで、符号化されたデータの大きさが 8 ビットなのだから、1 秒間に行ったサンプリングの回数は、 64000 ÷ 8 ＝ 8000 回である。, 1 秒間に 8000 回のサンプリングを行ったのだから、その時間間隔は、 1 ÷ 8000 ＝ 0.000125 秒である。, 符号化速度が 192 k ビット / 秒というのは、デジタル化されたデータの容量が 1 秒あたり 192 k ビットということである。, データの容量は、全部で 2.4 M バイト ＝ 2.4 M × 8 ＝ 19.2 M ビットであり、これを秒単位で表すと、 19.2 M ÷ 192 k ＝ 19200 k ÷ 192 k ＝ 100 秒である。, 通信速度が 128k ビット / 秒なので、100 秒で 128 k × 100 ＝ 12800 k ビットのデータを転送できる。, ところが、データの容量は、全部で 19.2 M ビット ＝ 19200 k ビットなので、その差の 19200 k ビット – 12800 k ビット ＝ 6400 k ビットのデータを、あらかじめバッファリングしておく必要がある。, 通信速度が 128 k ビット / 秒なので、 6400 k ビットのデータをバッファリングするには、 6400 k ÷ 128 k ＝ 50 秒かかる。. 帯域が1～100Hzの信号を量子化ビット数8bitでAD変換する。5秒間の信号を記録するのに最小限必要な容量[byte]はどれか。ただし、圧縮符号化は行わず、信号以外のデータは無視する。 1. 1．オーディオの標本化周波数の規格 オーディオの標本化周波数 8k, 16k, 24k, 32k, 48k, 96k, 192k ・・・・・ 8k の倍数 11.025k, 22.05k, 44.1k 2系統あるように見えるのはなぜ？ 日、米、欧による世界規格標準化争い[3] 1967 ディジタルテープレコーダ（DTR）試作 NHK 30kHz → 標準化に興味なし 消滅 → NOT回路（否定回路） 2. 音声ファイルの仕組みと形式 音声処理に関連したIPA情報処理試験の過去問 もっと知識を広げるための参考 更新履歴 1．これは学科試験の問題です。表紙とも14枚，65問題あります。 2．解答用紙（マークシート）には間違いのないように，試験地，氏名，受験番号を記入するととも に受験番号の数字をぬりつぶしてください。 3．問題番号No. NAND … 5. お客様の満足を何よりも大切にし、わかりやすい、のせるのが上手い自称ソフトウェア芸人。. 符号化を実現しているケースが多い。 本稿では，これらの音声・音響符号化の基礎技 術について初学者向けにできるだけ平易に解説す る。まず2.1節及び2.2節では音声符号化・音響 符号化ともに用いられている量子化及び予測符号 1000. 音声処理とは 2. 等間隔量子化と呼ばれるもっとも簡単な量子化方法で、標本値の濃度範囲を等間隔に分割する 画素の濃度値zが白から黒の範囲で一様に分布しているような画像に対して量子化誤差が最小になる そのためこれは一様量子化、直線量子化とも言われる GSK´µngIœƒˆ2Îr@­þߓhS]ù][r{ÇQ‘¤Ò£ô)Ž 標本化 標本化の基準：44.1kHz 1/44100=0.0000227秒間隔で音の標本化 量子化 量子化のために16ビットを用いて、音の振 幅を65536(2の16乗)個の段階に分割して いる。周波数の対数を65536 分の一に分 けているはずだと思う。(Weberの法則) ScienceandTechnology mpeg符号化方式のブロック構成 図3.6. 論理回路は，コンピュータに使われている重要な回路です。 例えば，この入力とこの入力がされたときに，この出力をするといった感じで使われています。 論理回路は6種類あります。 1. ScienceandTechnology ad pcmの原理 15 音声って連続して変化している pcm＝78 54 24 差分の符号化. ア．標本化 イ．正規化 ウ．2値化 エ．符号化 (b)(c) カラー画像のディジタル表現では，RGBの三原色それぞれの色の濃淡値が量子化される．各色を それぞれnビットで量子化したとき，1画素あたりのデータ量は[ (b) ]ビットであり，表現可能な色の種 3. 詳細 音声データのデジタル化の計算の例 4. 音声データのデジタル化の原理 3. いくつか難しそうな用語が出てくるので、それらの意味を理解することから始めましょう。用語の意味がわかれば、計算方法が見えてきます。, 音声サンプリングの計算問題を解くポイントは、「標本化」「量子化」「符号化」という用語を理解することです。一般的なCDを例にして、それぞれの用語の意味を説明しましょう。, 用語の意味がわかったら、計算の例として、演奏時間 5 分の音楽を、サンプリング周波数 44.1 kHz、量子化ビット数 16 ビット、PCM 形式、ステレオ（ 2 チャンネル）でデジタル化した場合のデータの容量を、M バイト（メガ・バイト）単位で求めてみましょう。ここでは、1 M バイト＝ 1000000 バイトとします。計算するときの考え方を、以下に示します。, 単に掛け算をしているだけですが、用語の意味と対応付けて、計算方法を理解してください。, 60 分の音声信号(モノラル)を，標本化周波数 44.1 kHz，量子化ビット数 16 ビットの PCM 方式でディジタル化した場合，データ量はおよそ何 M バイトか。ここで，データの圧縮は行わないものとする。 2.