A/D変換

A/D変換（Analog-to-Digital Conversion）は、時間と振幅が連続するアナログ信号を、標本化、量子化、符号化の順でデジタルのビット列へ変換する処理です。

■ 試験で押さえるポイント

• 標本化は一定時間間隔で振幅を測り、量子化は各振幅を有限段階へ丸め、符号化はその段階番号を二進数等で表します。

• 標本化定理では、最高周波数fmaxの信号を理想的に再現するには標本化周波数$f_s\ge2f_{\max}$とし、実際は余裕とアンチエイリアスフィルタを設けます。

• 量子化ビット数をn、標本化周波数をfs、チャネル数をcとすると、非圧縮のデータ速度は$f_s\times n\times c\,\text{ビット/秒}$です。

• 標本化周波数不足では高周波が低周波に見えるエイリアシングが起き、量子化段階不足では量子化雑音が増えます。原因と対策を分けます。

■ 選択肢での判断ポイント

処理順序と、標本化定理、データ速度の式を使い分けます。圧縮後の速度を求める場合はさらに圧縮率を適用します。

例: 44.1kHz、16ビット、ステレオ2チャネルなら、$44{,}100\times16\times2=1{,}411{,}200\,\text{ビット/秒}$、すなわち約1.4112Mビット/秒です。