この記事での学習内容 ITパスポート 基本情報 応用情報
音声データのディジタル化の原理，音声ファイルの仕組み，代表的な音声ファイル形式の特徴を理解する。
用語例：PCM（Pulse Code Modulation：パルス符号変調），MIDI，WAV（Waveform Audio Format），AU（Audio or mu-law），AIFF（Audio Interchange File Format），MP3，標本化周波数，量子化ビット数，MIDI 音源，サンプリング
音声のデジタル化
アナログ信号である音声データをデジタル化する方法に、パルス符号化方式（PCM：Pulse Code Modulation）があります。
標本化・量子化・符号化の3段階の手順で行います。
- １．標本化（サンプリング）
- 音声を一定周期（一定時間ごと）で測定して標本化する。
- ２．量子化
- 測定値をある程度の粗さの目盛りに当てはめて数値化する。
- ３．符号化（エンコーディング）
- 数値を２進数に置き換えて符号化する。
一例として、音楽ＣＤの場合、下記の手順でデジタル化が行われています。
- ４４ｋＨｚの周期でサンプリング
- １６ビットで量子化（２１６＝６５５３６段階で数値化）
- 量子化した値を２進数で符号化
標本化の間隔が短いほど、また量子化の段階数が多いほど、元のアナログ音声に近いものになります。
音声のファイル形式
主な音声データ形式には次のようなものがあります。
| 型式名 | 特徴 |
|---|---|
| MP3形式 | MPEG規格の一つで、音声の圧縮形式。 音声データをCD並の高音質のまま、従来の10分の1以下のサイズに圧縮できるため、 音声ファイルの転送に広く用いられる。 |
| MIDI形式 | 電子楽器とパソコンを接続して楽曲データを交換するための規格。 音色や音程などのデータをやり取りする手順が定められている。 |
| WAVE/AIFF形式 | 前者がwindowsの標準音声形式で、後者がMacOS向けのもの。 基本的に非圧縮で、１分で約１０ＭＢ。音質は音楽ＣＤとほぼ同等。 |
| AAC形式 (Advanced Audio Coding) | Apple社のiPodなどでよく利用されている方式で、MPEG2、MPEG4のオーディオ圧縮技術を利用したもの。 技術的にはMP3にあたる。Apple社のiPodシリーズの他、携帯電話の着うたやＷｅｂ上での音楽配信などで利用されている。 |
| WMA形式 (Windows Media Audio) | 音楽ＣＤ並の音質を保ちながら、容量を２２分の１まで圧縮可能な形式。 こちらも音楽配信などで利用されている。 |