オーバー サンプリング。 Octave FFT/IFFT ディジタル通信

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オーバー サンプリング

Posted by 有世犬 「オーバー・サンプリング(over sampling)」について、DTM用語の意味などを解説 オーバー・サンプリング(over sampling)は、データを通常の数倍にして出力することで、サンプリング周波数を上げ、ノイズの周波数も同様に増幅させること。 この際、サンプリング周波数付近で不要なノイズが発生するので、これをフイルターで取り除かなければならない。 このフィルターはノイズだけを取り除き、音楽信号成分を温存するという性格上、一般にはかなり急激な減衰特性を持つものとなる。 しかし、強力なフィルターは再生周波数付近で音質に悪影響を及ばす。 これを防ぐため、データを通常の何倍増かにして出力することで、サンプリング周波数を上げ、ノイズの周波数も同様に増幅させるオーバー・サンプリングという方法が用いられる。 これにより、使用するフィルターが高い周波数に対応し、かつ減衰特性も緩やかなものとなり、結果的に音質が向上する。 Related:• サンプリング(sampling)は、日本語では「標本化」。 広義には、多数の対象の中から必要な対象のみを抽出する過程のことを指すが、楽器の分野では、現実音を何らかの方法で収録し、それを音源として利用する手法を意味する。... サンプリング・タイム(sampling time)は、サンプラーで、メモリーに記憶させることのできる時間のこと。 サンプリング周波数を下げればサンプリング・タイムは長くなる。... サンプリング周波数(sampling frequency)は、デジタル・オーディオ機器で、アナログ信号をデジタル符号に変換するためのサンプリングを1秒間に何回行なうかを表わす数値。 サンプラー(sampler)は、オシレーターやジェネレーターを使わすに、あらかじめ記憶させた現実音を音源として使う(サンプリング音源)楽器の総称。 サンプリング・マシンともいう。 オーケストラ・ヒット(orchestra hit)は、オーケストラが、トゥッティで演奏したサウンドのこと。 サンプリングの素材として多用され、サンプリング・サウンドの代名詞的なものとなった。 略してオケヒットともいう。... デジタル・コンパクト・カセット(digital compact cassette、 DCC)は、フィリップス社が開発した民生用デジタル・カセットで、テープは従来のアナログ・カセットと同サイズだが構造は異なる。 オーバーダビング(overdubbing)は、MTRなどで、多重録音を行なうときのテクニックで、すでに録音された演奏を再生しながら、新たに別のトラックに別の演奏を録音すること。 オーバー・ライト(over write)は、すでに記録されているデータの上にデータを書き込むこと。 上書き。... オシレーターは、ノコギリ波、矩形波、三角波、パルス波を発生させる装置。 アナログシンセに装備されている機能。... オーサリング(authoring)は、CD-ROMタイトルなどを制作する過程の、編集作業のことをいう。 オート・アルペジオ(auto arpeggio)=アルペジエーター アルペジエーターは入力した和音を分散和音(アルペジオ)にする機能であり、自動的にアルベジオ(分散和音)を演奏する機能(オート・アルペジオ)である。... オートクオンタイズ(auto quantize)は、MIDI録音時に自動的にリズムを修正する機能。... オン・メモリー(on memory)は、RAM上にあるデータ、あるいはその状態のこと。... 音名(pitch name)は、音楽に関る楽音の固有名をいう。 音楽界で一般に使われている音名はイタリア語、ドイツ語、英語によるもので、日本語はあまり使用されない。 音像(stereo imaging)は、トラック音の位置のこと。 音の前後左右感。 音像はエフェクターや音量、他トラック音との相対感などにより決定する。 Panによって左右に音像を変化させるのが代表的。... 音階(scale)は、高さの順に並べられたオクターブ以内の階段状の音列を指し、スケールともいわれる。 一般的な長・短調の場合、音階を基盤としてメロディや八一モ二-が形作られ、調性(トーナリティ)が確立される。 オモテ(down beat)は、拍の表側(強拍側)のこと。 =ダウン・ビート 対義語は「ウラ」。... オムニ・モード(omni mode)は、MIDIチャンネルを認識するかしないかの区別で、オムニ・オンのときにはチャンネルを認識する。... 落とし(track down、TD)=トラック・ダウン マルチ・トラックの録音音源に収録された信号を再生しながら、バランスよくミキシングして、2トラックのマスター音源を作ること。... 音価(time value)は、音符や休符が表わす音の長さのこと。 絶対的な時間の長さではなく、あくまで相対的なもの。 時価とも呼ぶ。

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特別編:動画撮影ならこの機能に注目 4Kムービー時代のカメラ選びのポイント

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もしこの世界がシンプルなデジタル理論で成り立っていれば、アナログ回路はとうの昔に消え去っていただろう。 しかし、この世界から温度や音、圧力、振動などがなくなることはない。 にもかかわらず、エレクトロニクス業界の最近のトレンドはデジタルシステム一色だ。 アナログ回路を無視できるはずもないが、デジタル回路の設計者達はそれらにお構いなしに自分達の領域を広げ続けている。 デジタル回路技術は設計上の多くの問題を解決してくれる。 たとえば、チップサイズはアナログ回路より急速に小型化が進んでいる。 デジタル線形化アルゴリズムがあれば複雑な回路を使わずに済む。 デジタルゲート回路のおけるノイズマージンは、アナログ回路やミックスドシグナル回路よりもずっと大きい。 エンジニアにとってアナログ設計で厄介なことの1つは、ノイズ削減に多大な時間を費やさなければならないということだ。 アナログ回路の設計者はノイズを削減することで回路の精度を上げなくてはならない。 実世界が消えてなくなることはないのだから、ノイズもなくなることはない。 システム回路のデジタル部分がアナログフロントエンドに近づくことは、ノイズに近づくことでもある。 この古くからあるアナログの問題に無関心だったエンジニア達は、システム内のアナログからデジタルへのインターフェースで起こるノイズが、精度の高い再現性を妨げる原因であることを知って驚いた。 アーキテクチャに関係なく、サンプリングA-Dコンバータではノイズと歪み(ひずみ)が発生する。 ここでkはボルツマン定数、Tはケルビン温度、Cはファラド単位のコンデンサ容量を表す。 その他、レジスタノイズ、アパーチャ・ジッタ、量子化ノイズ、微分非直線性、積分非直線性などがある。 デシメーションフィルタとデジタルインターフェースがあれば、この種のA-Dコンバータ回路は、ほぼ完全にデジタルといっていい。 一部のメーカーは、オーバーサンプリングA-Dコンバータのアーキテクチャでは、変換処理においてノイズがランダムに発生するとしている。 グランドなど、「ノイズのない」直流信号をオーバーサンプリング・コンバータの入力に送ると、理論的には複数のデジタル出力コードによってガウス分布が形成される。 サンプル数が十分であればデータの標準偏差は再現可能であり、コンバータに有効ビットを供給できる。 これらの条件と仮定に基づき、rms(root mean square)または標準偏差の計算を行なえば、時間当たりの性能の予測と同時に、ピーク・トゥ・ピークまたはノイズフリーのビット値を推定できる。 3)となる。 ここでlog 2(6. 723ビットである。 ちなみにこの式では標準的な波高因子を3. 3としている。 こうしてみると、オーバーサンプリングA-Dコンバータにおけるノイズ特性の理論は、実際のチップに見合ったものではない。 最良のオーバーサンプリングコンバータを開発するには、エンジニアリング上の洞察と近似解析、理論が必要である。 このようなタイプのコンバータのノイズ生成を裏付ける理論はまだ十分に発達していない。 したがって、メーカーはモデル化とテストによって、オーバーサンプリングコンバータで発生するノイズを規定している。 一般的に、オーバーサンプリングアーキテクチャではガウスノイズが生成されると仮定されている。 このことは数1000のサンプルをヒストグラムで表してみるとわかる。 実効値を計算して前述のピーク・トゥ・ピークの式に当てはめる場合は、サンプルの数を数100に減らしても問題ない。

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アダプティブサンプリングとオーバーサンプリングの違い

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この方式のDACには前段階にオーバーサンプリングが必須であり、その倍率も64倍以上、高音質を謳うものでは256倍以上と高く採られています。 DAC内でそこまで高速でオーバーサンプリングが行われるのに、その手前のPC内でせいぜい4倍にオーバーサンプリングする意義が本当にあるのか疑問に思った事はありませんか。 audithallは疑問に思っていました。 今回はそこの辺りをとりとめもなく検討してみたいと思います。 DA変換でのオーバーサンプリング DACでの整数倍のオーバーサンプリングの基本アルゴリズムは、元のコードの間に振幅なしを表すコードを必要な数だけ挿入した上でデジタルLPFに通すものです。 LPFの働きによって挿入された部分に新たな値が割り当てられ、元のコードを滑らかに接続するデータへと変換されていきます。 この処理で留意すべき点が2つあります。 オーバーサンプリングと言う本来は存在しないコードを内挿する過程で、 1 元の音声成分以外の音声が付け加わる事態を避けなければいけません。 そしてオーバーサンプリング後のデータに 2 新たなナイキスト周波数以上の音声信号成分が現れないようにしなければいけません。 さもなければそれらはいずれも歪みとして出力されます。 ここで 1 から最終的にオリジナルデータのナイキスト周波数以上の成分がコードとして出力されないようにすれば同時に 2 も達成できます。 つまりオーバーサンプリングによって十分な音質を確保するためには、オーバーサンプリングに用いるLPFの阻止帯域をオリジナルのフォーマットのナイキスト周波数以下にすれば良いわけです。 CD-DAフォーマットの場合で通過帯域に20. 0kHzが欲しいとなると阻止帯域の22. 05kHzは一見すると厳しい値に見えます。 もしもアナログLPFでこの特性を実現するとすれば、阻止帯域がイメージ信号の下限である24. 1kHzからであっても群遅延歪みは避けがたく、その影響は10kHz辺りから聞こえると言われています。 ところがデジタルドメインであれば通過帯域20. 0kHzかつ阻止帯域22. 05kHzで、通過帯域での群遅延歪みが聞こえないLPFが作成可能です。 しかも単に理論上だけでなく実装も十分に可能なので、既に有償・無償の製品として提供されています。 そしてその中の一つがPC上で動作するSoXの再サンプリングルーチンであり、それを利用したSoX Resamplerも同様の性能を発揮します。 SoX Resamplerの設定画面からCD-DAフォーマットでの通過帯域を20. 0kHzにするには、Passbandを20. Phase responseをlinearに取れば群遅延歪みは聞こえません。 SoXに限らずソフトウェアによる優秀なオーバーサンプリングプログラムは、データ補間アルゴリズムにいくつかの選択肢があるものの辿り着くところはどれも一緒です。 阻止帯域はナイキスト周波数で-140dBを下回り、付け加わる音声信号やエイリアス歪みも通過帯域の全域で-140dBを切ります。 このようなデジタルLPFはリンギングを生じる性質があり、プリエコーやエコーとして感覚されると言われます。 ただしそのような現象は音の波としての性質に忠実に従ってフィルタ処理を行う結果生じるものであって、LPFの構造上の不備によるものではないとされます。 実際にこのようなLPFをDACでのオーバーサンプリングに用いる場合に、リンギングを人間が聞き取れるのは通過帯域と阻止帯域を極端に接近させた場合に限られます。 逆に無駄に帯域を欲張らない設定にした上でこれらのデジタルLPFプログラムを使えば、人間に音の変化を全く感じさせないままにサンプル周波数を変換できます。 ハードウェアを使ったオーバーサンプリングデバイスには音質の変化を選べるものがあるかもしれませんけど、オーディオ用の真に優秀なオーバーサンプリング処理はどんなアルゴリズムを用いるかに関係なく人間には同じ音質を持って聞こえます。 そしてそのような処理は実現可能かつ実装も可能です。

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