サンプリングはたくさんのデータから測定するために取り出すことを言います。波動は刻一刻と値が変化しているので測定のためにはある瞬間の値を取り出すことになります。
頻繁に測定すればより正確な変化を掴むことができますが、測定も難しくなり、かつデータ量も多くなります。
たとえば、右のように変化する波を考えます。
水色の縦線の部分を測定します。
マウスを近づけると、赤い＋で測定値が示されます。
しかし、これでは十分ではありません。測定値＋から波を描くと細かな所が失われていることがわかります。
1秒間に何回測定するかという周期をサンプリング周波数といいます。この周波数を２倍にして同じ測定をしてみます。
水色の縦線の部分を測定します。
マウスを近づけると、赤い＋で測定値が示されます。
かなり忠実に再現できます。
画像のデータと比較すると、サンプリングは解像度にあたります。
解像度は単位長さあたりいくつ測定するかということであり、サンプリングは単位時間あたりいくつ測定するかということです。
測定する値をどう数値化するかも問題です。詳しく記録するとデータ量が多くなります。もし、-3から+3までの7段階に表すなら1回のデータは3ビットで表現できます。(3ビットで8段階まで可)
赤い＋が測定値の表現となります。真ん中が0と考えて、0,2,3,3,3,2,1,0,0,0,0,-2,-3....となります。これを2進表現3ビットに表すには、負の数の表現でも紹介したようにいくつかの方法があります。
量子化もビット数が少ないと正確に再現できません。
もし、-7から+7までの15段階に表すなら1回のデータは4ビットで表現できます。(4ビットで16段階までは可)
赤い＋が測定値の表現となります。真ん中が0と考えて、0,3,5,6,6,5,3,1,0,1,-1,-3,-5,-3....となります。これを2進表現4ビットに表すには、負の数の表現でも紹介したようにいくつかの方法があります。
量子化ビット数が多くなるとより正確に再現できるようになりますが、データ量が増えます。
画像のデータと比較すると、量子化は階調にあたります。
共に値の変化を何段階に表現するかということです。
聖愛中学高等学校