標本化と量子化 (20221007_sampling_and_quantization)

2022年10月7日にVoicy社内のエンジニア発表会で話した内容です。

関連した話
https://speakerdeck.com/thousanda/20221111-32float

Transcript

1. 標本化と量子化 
 2022/10/07 千田 航己 

2. ©2022 Voicy, Inc. はじめに
 背景
 • デジタル化された音データの話がしたかった
 • が、前提知識を揃えておかないとおもしろい話にならない気がした
 • たぶん全3回くらいのシリーズになります
 今日の内容
 • 音声のデジタル化についての話
 ◦ 標本化 (Sampling)
 ◦ 量子化 (Quantization) 
 
 標本化と量子化 

3. ©2022 Voicy, Inc. 標本化の元の意味 
 • たくさんあるものから一部を取り出すこと
 Sampling 

4. ©2022 Voicy, Inc. 標本化の元の意味 
 • 例: 国民全員にアンケートをとるのは大変
 Sampling 

5. ©2022 Voicy, Inc. 標本化の元の意味 
 • 例: 国民全員にアンケートをとるのは大変
 ◦ 一部の人を代表として選ぶ 
 Sampling 

6. ©2022 Voicy, Inc. 標本化
 • 音のデジタル化の文脈の場合
 ◦ 信号を時間方向に離散化する 
 ◦ 無限の連続性があるものの一部を取り出すイメージ 
 Sampling 

7. ©2022 Voicy, Inc. 標本化
 • 音のデジタル化の文脈の場合
 ◦ 信号を時間方向に離散化する 
 ◦ 無限の連続性があるものの一部を取り出すイメージ 
 Sampling 

8. ©2022 Voicy, Inc. 標本化
 • 音のデジタル化の文脈の場合
 ◦ 信号を時間方向に離散化する 
 ◦ 無限の連続性があるものの一部を取り出すイメージ 
 Sampling 

9. ©2022 Voicy, Inc. 標本化
 • 音のデジタル化の文脈の場合
 ◦ 信号を時間方向に離散化する 
 ◦ 無限の連続性があるものの一部を取り出すイメージ 
 Sampling 

10. ©2022 Voicy, Inc. 量子化
 • 得られた信号を振幅方向に離散化する
 Quantization 

11. ©2022 Voicy, Inc. 量子化
 • 得られた信号を振幅方向に離散化する
 Quantization 

12. ©2022 Voicy, Inc. 量子化
 • 得られた信号を振幅方向に離散化する
 ◦ 各値はintの配列に入れるイメージ 
 ◦ CD音源なら16 bit signed integer 
 Quantization 

13. ©2022 Voicy, Inc. 量子化
 • 量子化ビット数
 ◦ 量子化するときに使うデータ量 
 ◦ N ビットのとき 2^N 段階に離散化する 
 
 • 量子化の方法
 ◦ データを格納する変数の型みたいなイメージ 
 ◦ 整数表現を使うと一定間隔になる 
 ◦ 浮動小数点表現を使ってもいい 
 Quantization 

14. ©2022 Voicy, Inc. PCM
 • 一定間隔でサンプリングする方法
 ◦ 「一定間隔でサンプリングしたデジタル音源なんだな〜」と思えばいい 
 パルス符号変調 (Pulse Code Modulation) 
 

15. ©2022 Voicy, Inc. リニアPCM 
 • リニア (Linear) = 線形
 ◦ 量子化の間隔も一定 
 ◦ 「データをIntで持ってるんだな〜」と思えばいい 
 パルス符号変調 (Pulse Code Modulation) 

16. ©2022 Voicy, Inc. むすび
 今日の発表
 • 音声のデジタル化についての話
 ◦ 標本化 (Sampling)
 ◦ 量子化 (Quantization) 
 次回
 • 続きを話します
 ◦ 「デジタルの波形ってギザギザでしょ？サンプリング周波数が大きくすればするほどそれがなめらかになって音質が良 くなるんだよ！」という誤解
 標本化と量子化 

17. 音声×テクノロジーでワクワクする社会をつくる