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標本化

索引 標本化

標本化(ひょうほんか)または英語でサンプリング(sampling)とは、連続信号を一定の間隔をおいて測定することにより、離散信号として収集することである。アナログ信号をデジタルデータとして扱う(デジタイズ)場合には、標本化と量子化が必要になる。標本化によって得られたそれぞれの値を標本値という。 連続信号に周期 T のインパルス列を掛けることにより、標本値の列を得ることができる。 この場合において、周期の逆数 1/T をサンプリング周波数(標本化周波数)といい、一般に fs で表す。 周波数帯域幅が fs 未満に制限された信号は、fs の2倍以上の標本化周波数で標本化すれば、それで得られた標本値の列から元の信号が一意に復元ができる。これを標本化定理という。 数学的には、標本化されたデータは元信号の連続関数 f(t) とくし型関数 comb(fs t)の積になる(fs はサンプリング周波数)。 これをフーリエ変換すると、スペクトルは元信号のスペクトル F(ω) が周期 fs で繰り返したものになる。 このとき、間隔 fs が F(ω) の帯域幅より小さいと、ある山と隣りの山が重なり合い、スペクトルに誤差を生ずることになる(折り返し雑音)。.

70 関係: AIFFAMR-WB+Apple ProResくし型関数差分パルス符号変調信号 (電気工学)ナイキスト周波数ハリー・ナイキストラスタースキャンリサンプリングローパスフィルタプチコンBIGパルス変調パルス符号変調ディジタルフィルタデジタル信号デジタル信号処理デジタル制御デジタルオーディオデジタル画像デジタイズフラッシュADCフレームレートベクトル空間ベクトル量子化アナログアナログ-デジタル変換回路アンチエイリアスアイパターンエイリアスオーディオマニアグレースケールスペクトログラムタイミング図タイムストレッチ/ピッチシフトサンプリング (曖昧さ回避)サンプリング周波数サンプリング周波数変換サンプル (グラフィックス)再生回路CMYK秘話Direct Stream TransferE回線音声圧縮音声ファイルフォーマット音響信号処理量子化離散信号離散化誤差...離散フーリエ変換離散時間フーリエ変換連続信号GSM-FRITホワイトボックスΔΣ変調LTIシステム理論MIDIMPEG-4 CELPMPEG-4 Part 3NTSCReaktorSIGSALYSuper Audio CD折り返し雑音標本標本化定理波形有限インパルス応答情報学 インデックスを展開 (20 もっと) »

AIFF

AIFF (Audio Interchange File Format、読みは後述) は、アップルにより開発された音声ファイルフォーマットである。 AIFFは主としてMacintoshやAmiga上で使われ、ファイルに格納した場合の拡張子は、.aiff、.aif、.aifc、.afc。これより、読み方にはエーアイエフエフや、エーアイエフが用いられている。。.

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AMR-WB+

AMR-WB+ あるいは Extended Adaptive Multi-Rate Wideband は、AMR-WB を拡張しより広帯域化した音声符号化方式である。AMR-WB の持つ全てのモードを含み、さらに音楽を含む一般的な広帯域のオーディオ信号を符号化できるよう拡張されている。モノラル/ステレオの両方をサポートし、モノラルでは 5.2 ~ 36 kbps 、ステレオでは 6.2 ~ 48 kbpsのビットレートで符号化ができる。 AMR-WB+ は 3GPP で定義された携帯電話向けの各種マルチメディアサービスやデジタルビデオブロードキャスティングで使用することができる。.

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Apple ProRes

ProRes は 不可逆 映像圧縮フォーマットである。アップルによりポストプロダクションのために作られた。5Kまでの解像度をサポートする。これはApple Intermediate Codecの後継として2007年にFinal Cut Studio 2と共に発表された。 4:4:4 RGBとYCbCrは可逆圧縮である。.

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くし型関数

周期Tのくし型関数。 くし型関数(くしがたかんすう、comb function)は、デルタ関数を一定の間隔で並べた超関数。英語からコム関数とも。概形をキリル文字の「Ш」にたとえてシャー関数(しゃーかんすう、)とも呼ばれる。またわかりやすく周期的デルタ関数とも呼ばれる。 連続関数との積を取ることにより、一定間隔で離散化(サンプリング)した数値列を得ることができる。このため理想的なサンプラーのモデルとしても扱われる。.

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差分パルス符号変調

差分パルス符号変調(さぶんパルスふごうへんちょう、differential pulse-code modulation、DPCM)あるいは差分PCM(differential PCM)とは信号間の差分を PCM 符号化する方式である。単純な処理で情報の圧縮ができるため、差分PCMの応用である ADPCM と共に音声符号化や画像符号化の分野で古くから使われている。.

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信号 (電気工学)

信号(signal)は、電気通信や信号処理、さらには電気工学全般において、時間や空間に伴って変化する任意の量を意味する。 実世界では、時間と共に測定可能な量や、空間において測定可能な量を信号という。また人間社会では、人間の発する情報や機械のデータも信号とされる。そのような情報やデータ(例えば画面上のドット、紙上にインクで書かれたテキスト、あるいはこれを読んでいる人が見ている単語の列)は全て、何らかの物理的システムや生体的システムの一部として存在している。 システムの形態は様々だが、その入力と出力は時間または空間に伴って変化する値として表すことが可能である。20世紀後半、電気工学はいくつかの分野に分かれ、その一部は物理的信号とそのシステムを設計および解析する方向に特化してきた。また、一方では人間や機械の複雑なシステムの機能動作や概念構造を扱う分野も登場した。これらの工学分野は、単純な測定量としての信号を利用したシステムの設計/研究/実装の方法を提供し、それによって情報の転送/格納/操作の新たな手段が生み出されてきた。.

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ナイキスト周波数

ナイキスト周波数(ナイキストしゅうはすう、Nyquist frequency)とは、ある信号を標本化するとき、そのサンプリング周波数 fs の 1/2 の周波数を言う。ナイキスト周波数を超える周波数成分は標本化した際に折り返し (エイリアシングとも言う) という現象を生じ、再生時に元の信号として忠実には再現されない。ハリー・ナイキストにより1928年に予想されたこの再現限界の定理は、標本化定理と呼ばれる。.

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ハリー・ナイキスト

ハリー・ナイキスト(英語: Harry Nyquist, スウェーデン語: Harry Theodor Nyqvist, 1889年2月7日 - 1976年4月4日)はスウェーデン生まれの物理学者で自動制御理論および情報理論の発展に貢献した。スウェーデンでの名はハリー・テオドール・ニュークヴィスト。 スウェーデン・ヴェルムランド地方ヴェルムランド県シール市のNilsbyに生れた。1907年に一家でアメリカ合衆国に移住して帰化した。ノースダコタ大学とイェール大学で学んだ後、1917年から1934年までAT&T研究所に勤め、その後ベル研究所に移った。 ベル研究所では熱雑音、フィードバック増幅器の安定性などの研究を行った。ナイキストが研究した雑音は、同じくベル研究所で熱雑音の研究に取り組んだジョン・バートランド・ジョンソンに因み、ジョンソン-ナイキスト雑音と呼ばれる。 情報の伝送に必要な帯域の決定に関する理論は Certain factors affecting telegraph speed Nyquist (1924).として発表され、これは後にクロード・シャノンによって発展させられる情報理論の基になった。 1927年にナイキストはアナログ信号をデジタルサンプリングして、再現するのにアナログ信号の周波数の 2 倍が必要であることを Telegraph Transmission Theory Nyquist (1928).の中で示した。ナイキスト-シャノンの標本化定理と呼ばれる。 1960年にIRE栄誉賞(IEEE栄誉賞の前身)を受賞。 晩年はテキサス州で隠居し、1976年にハーリンジェンで死去した。.

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ラスタースキャン

ラスタースキャン (Raster scan) とは、2次元の画像を、まず点で1次元的にスキャン(日本語では走査と言う)して線(走査線 (scan line) と言う)を得て、次いでその直角方向にその線でスキャンして、2次元の面で画像を得る方法である。テレビにおける撮像と受像、ファクシミリ、多くのコンピュータシステムでのイメージスキャナやプリンターやディスプレイなどなどで使われている。イメージスキャナなどでは一列に並んだセンサによりいっぺんにスキャンがおこなわれるがラスタースキャンの一種である。アナログ複写機はスキャンはしているが写真的な処理でありラスタースキャンではない。Raster とはラテン語で熊手を意味するrastumに由来する言葉で、熊手のようなもので面を線上になぞることを示す。すなわち、ラスタースキャンにおける走査線の動きを指している。 SEM・SPM・レーザー走査顕微鏡といった走査型顕微鏡における「走査」も一種のラスタースキャンである。 入力においては、画像は走査線に沿って読み取られ、ディジタル機器であれば標本化され、ピクセルまたは画素と呼ばれる、点の情報に分解され配列に格納される。テレビ放送システムでは、読み取られた走査線が転送される。 出力においては、同じ順番で点を戻しながら走査し走査線が表示される。各走査線の最後の位置に来たとき、次の走査線に移る。このような処理を繰り返して一枚の画像が入力/転送/保存/表示される。 まずある方向に並べられ、次いでそれがその直角方向に並ぶ、という順序付けは、表記体系における2次元的な書字方向(縦書きと横書き参照。たとえば伝統的な日本語における、まず上から下へ、次いで右から左へ、というような)の規則と同様なものであるが、画像処理などではこのような順序付けをラスター順、またはラスタースキャン順と呼ぶ。 動画において、フレームレートを上げずに、すなわち必要な通信路容量を増やさずに、リフレッシュレートを上げる手法として、1枚のフレームを、たとえば、偶数番目の走査線を走査するフィールド(:en:Field (video))と奇数番目の走査線を走査するフィールドとに分けるというように、櫛の歯状にスキャンする手法があり、インターレースと言う。インターレースに対し、全走査線を順番に処理するものをプログレッシブ(:en:Progressive scan)あるいはノンインターレースと言う。 インクジェットプリンターなどのヘッドを左右に動かす装置では、一方向に動かす時のみ作動させると、戻りがけで空送りする時間が無駄に費やされるため、牛耕式に、一行おきに一行分を逆転させながら戻りがけにも処理をおこなうものもある。.

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リサンプリング

リサンプリング (英:resampling)、再標本化(さいひょうほんか)は、ある標本点系列でサンプリングされた信号を、別の標本点系列でサンプリングされた信号に変換すること。 通常はデジタル信号間の変換だが、サンプリングされていればアナログ信号でもかまわない。音声のような1次元信号に対してもビットマップ画像のような2次元信号に対しても使われ、基本原理は同じだが、用途は異なる。.

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ローパスフィルタ

想的なフィルタ回路の周波数特性(実際にはこのような周波数特性は取れない) ローパスフィルタ(、低域通過濾波器)とは、フィルタの一種で、なんらかの信号のうち、遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させるフィルタである。ハイカットフィルタ等と呼ぶ場合もある。電気回路・電子回路では、フィルタ回路の一種である。 ローパスフィルタはハイパスフィルタと対称の関係にある。こういったフィルタには他にバンドパスフィルタとバンドストップフィルタがある。.

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プチコンBIG

『プチコンBIG』(プチコンビッグ、以下「BIG」)は、スマイルブームより配信されているWii U用ソフト。公式のプレスリリースで初めてタイトルが公示された 。 スマイルブームではこれまでにも、BASIC言語を用いたプログラムを作れるソフトとして『プチコン』シリーズを3作品展開しており2016年9月現在、日本国内で発売されている(されていた)プチコンシリーズが、『プチコン』、『プチコンmkII』、『プチコン3号』の3作。海外では、『Petit Computer』(プチコンmkIIの海外版)、『Smile BASIC』(プチコン3号の海外版)の2作が展開されている。、これが4作目に当たる。 スマイルブームによる自社製品としては初のWii Uソフトである。.

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パルス変調

パルス変調(パルスへんちょう)は、パルス、すなわち矩形波に関する変調方式である。.

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パルス符号変調

4ビットPCMにおける信号の標本化と量子化(赤) パルス符号変調(パルスふごうへんちょう、PCM、pulse code modulation)とは音声などのアナログ信号をパルス列に変換するパルス変調の一つである。.

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ディジタルフィルタ

電子工学において、デジタルフィルタ()は量子化および標本化してAD変換した信号(離散時間信号)をデジタル信号処理することにより働く、フィルタ回路の一つである。.

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デジタル信号

デジタル信号(Digital signal)は、離散信号の量子化されたもの、あるいはデジタルシステムでの信号の波形を指す。.

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デジタル信号処理

デジタル信号処理(デジタルしんごうしょり、Digital Signal Processing、DSPと略されることもある)とは、デジタル化された信号すなわちデジタル信号の信号処理のことである。分野としては、これとアナログ信号処理は信号処理の一部である。この分野の大きな研究・応用領域に音響信号処理、デジタル画像処理、音声処理の三つがある。 目的は実世界の連続的なアナログ信号を計測し、選別することである。その第一段階は一般にアナログ-デジタル変換回路を使って信号をアナログからデジタルに変換することである。また、最終的な出力は別のアナログ信号であることが多く、そこではデジタル-アナログ変換回路が使用される。 処理可能な信号のサンプリングレートを稼ぐ目的に特化したプロセッサを使うことが多い。デジタルシグナルプロセッサという特化型のマイクロプロセッサが使われ、よくDSPと略される。このプロセッサは、典型的な汎用プロセッサに見られる多種多様な機能の内の幾つかを除外し、新たに高速乗算器、積和演算器を搭載している。従って、同程度のトランジスタ個数の汎用プロセッサと比較した場合、条件分岐等の処理では効率が悪化するが、信号を構成するサンプルデータは高効率で処理する事が可能になる。.

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デジタル制御

デジタル制御(デジタルせいぎょ、digital control)は、デジタルコンピュータを制御システムとして使用する制御理論/制御工学の一分野である。デジタル制御システムには、マイクロコントローラや通常のパーソナルコンピュータ向けASICなどの形態もある。デジタルコンピュータは離散的システムであるため、ラプラス変換の代わりにZ変換を使う。 デジタルコンピュータが低価格化していくにつれ、デジタル制御は以下のような理由で重要性を増していった。.

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デジタルオーディオ

デジタルオーディオ (digital audio) とは、音をデジタル信号として録音再生、保存、伝送する方式のことをいう。 アナログ信号である音声データを数値に変換(標本化・量子化=アナログ-デジタル変換 )してデジタルデータとして記録保存し、再生時にデジタル-アナログ変換 (DA変換) してアナログ信号に変換してからスピーカーなどによって音として再生する。 デジタルオーディオにおいて使用されるデジタル信号変換方式として、パルス符号変調(PCM、マルチビットデジタル)およびΔΣ変調(いわゆる1ビットデジタル)がある。.

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デジタル画像

デジタル画像とは、2次元画像を1と0(二進法)を使って表したもの。解像度が固定か否かによって、ベクターイメージとラスターイメージに分けられる。特に断らない限り、「デジタル画像」と言ったときラスターイメージを指すことが多い。.

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デジタイズ

デジタイズ(digitize)は連続的な値を離散的な値に変換すること。その手法全般を含めてデジタイゼーション (digitaization)ともいう。離散値をデジタル値(digital value)といい、コンピュータを用いた手法では2値のビット(bit)を使った量子化が主流となっている。発展した情報理論を応用して、既存のオブジェクト・画像・信号(通常アナログ信号)などの情報をデジタイズすることを電子化 、またはデジタル化(digitalize)という。デジタイズの結果で得られた情報は、元の情報との対比として「デジタル表現」あるいは「デジタル形式」、画像であれば「デジタル画像」などと呼ぶ。 デジタル化された情報はビット量子化された単なる数列であるため、人間が知覚や認識ができるようにデータを画像としてディスプレイで表示させたり、文字列を割り当てて印字したり、電気信号へ変換してスピーカーから発音させたりなどの加工を行う。これをレンダリング(rendering)といい、レンダリングを行う仕組みや装置をレンダラー(renderer)という。 近年では、非デジタルの情報をデジタイズするだけでなく、情報そのものが作成された時点ですでにデジタル化されている場合が増えた。このような情報やコンテンツをボーン・デジタル (born-digital)という。書籍や出版では文章をワープロ、図版をデジタイザ (digitaizer)などで入力し、紙媒体への印刷を後から行う(デジタルファースト - digital-first、ペーパーレイター - paper-later) ことも一般化してきている。 以下ではデジタイズ、電子化の両方について述べる。.

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フラッシュADC

フラッシュADC(フラッシュAD変換器、直接変換ADC)は、入力電圧と連続する基準電圧を比較するために、ラダーの各「ラング(rung)」にコンパレータを取り付けた線形電圧ラダーを用いるアナログ-デジタル変換回路の一種。多くの場合、これらの基準ラダーは多くの抵抗から構成される。しかし近年、容量性の電圧分割で実装することも可能であることが示されている。一般的にこれらのコンパレータの出力はデジタルエンコーダに入力され、デジタルエンコーダは入力をバイナリ値に変換する(コンパレータから集めた出力は一進法の値であると考えられる)。.

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フレームレート

フレームレートは、動画において、単位時間あたりに処理させるフレーム数(静止画像数、コマ数)である。通常、1秒あたりの数値で表し、fps(frames per second=フレーム毎秒)という単位で表す。 映像に対するサンプリング周波数とも言え、単位にヘルツが使われる場合もある。連続しているものに対する標本化であることからストロボ効果を起こす。 走査がプログレッシブスキャンであればリフレッシュレートと同じ値になる。ただし、リフレッシュレートとは違うものである。特にアナログテレビ放送のNTSCなどインターレースの場合、フレームレートはリフレッシュレートとは一致しない。.

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ベクトル空間

数学、特に線型代数学におけるベクトル空間(ベクトルくうかん、vector space)、または、線型空間(せんけいくうかん、linear space)は、ベクトルと呼ばれる元からなる集まりの成す数学的構造である。ベクトルには和が定義され、またスカラーと呼ばれる数による積(「スケール変換」)を行える。スカラーは実数とすることも多いが、複素数や有理数あるいは一般の体の元によるスカラー乗法を持つベクトル空間もある。ベクトルの和とスカラー倍の演算は、「ベクトル空間の公理」と呼ばれる特定の条件(後述)を満足するものでなければならない。ベクトル空間の一つの例は、力のような物理量を表現するのに用いられる幾何ベクトルの全体である(同じ種類の任意の二つの力は、加え合わせて力の合成と呼ばれる第三の力のベクトルを与える。また、力のベクトルを実数倍したものはまた別の力のベクトルを表す)。同じ調子で、ただしより幾何学的な意味において、平面や空間での変位を表すベクトルの全体もやはりベクトル空間を成す。 ベクトル空間は線型代数学における主題であり、ベクトル空間はその次元(大雑把にいえばその空間の独立な方向の数を決めるもの)によって特徴づけられるから、その観点からはよく知られている。ベクトル空間は、さらにノルムや内積などの追加の構造を持つこともあり、そのようなベクトル空間は解析学において主に函数をベクトルとする無限次元の函数空間の形で自然に生じてくる。解析学的な問題では、ベクトルの列が与えられたベクトルに収束するか否かを決定することもできなければならないが、これはベクトル空間に追加の構造を考えることで実現される。そのような空間のほとんどは適当な位相を備えており、それによって近さや連続性といったことを考えることができる。こういた位相線型空間、特にバナッハ空間やヒルベルト空間については、豊かな理論が存在する。 歴史的な視点では、ベクトル空間の概念の萌芽は17世紀の解析幾何学、行列論、連立一次方程式の理論、幾何ベクトルの概念などにまで遡れる。現代的な、より抽象的な取扱いが初めて定式化されるのは、19世紀後半、ペアノによるもので、それはユークリッド空間よりも一般の対象が範疇に含まれるものであったが、理論の大半は(直線や平面あるいはそれらの高次元での対応物といったような)古典的な幾何学的概念を拡張することに割かれていた。 今日では、ベクトル空間は数学のみならず科学や工学においても広く応用される。ベクトル空間は線型方程式系を扱うための適当な線型代数学的概念であり、例えば画像圧縮ルーチンで使われるフーリエ展開のための枠組みを提示したり、あるいは偏微分方程式の解法に用いることのできる環境を提供する。さらには、テンソルのような幾何学的および物理学的な対象を、抽象的に座標に依らない で扱う方法を与えてくれるので、そこからさらに線型化の手法を用いて、多様体の局所的性質を説明することもできるようになる。 ベクトル空間の概念は様々な方法で一般化され、幾何学や抽象代数学のより進んだ概念が導かれる。.

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ベクトル量子化

ベクトル量子化(ベクトルりょうしか、Vector Quantization, VQ)は、情報理論における量子化の手法のことである。正確には一つの手法ではなく以下に述べる概念をもつ手法の総称である。.

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アナログ

アナログ(analog、 アナローグ)は、連続した量(例えば時間)を他の連続した量(例えば角度)で表示すること。デジタルが連続量をとびとびな値(離散的な数値)として表現(標本化・量子化)することと対比される。時計や温度計などがその例である。エレクトロニクスの場合、情報を電圧・電流などの物理量で表すのがアナログ、数字で表すのがデジタルである。元の英語 analogy は、類似・相似を意味し、その元のギリシア語 αναλογία は「比例」を意味する。.

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アナログ-デジタル変換回路

アナログ-デジタル変換回路(アナログ-デジタルへんかんかいろ、A/D変換回路)は、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する電子回路である。A/Dコンバーター(ADC(エーディーシー)、)とも言う。 また、アナログ-デジタル変換(アナログ-デジタルへんかん、A/D変換)は、アナログ信号をデジタル信号に変換することをいう。 逆はデジタル-アナログ変換回路である。 変調方式の一種として見た場合は、A/D変換はパルス符号変調である。A/D変換のような操作をデジタイズということがある。 基本的なA/D変換の操作は、まずサンプリング周波数で入力を標本化し、それを量子化することでおこなう。標本化にともなう折り返し雑音は、重要な問題である。また、量子化にともなう量子化誤差による量子化雑音もある。.

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アンチエイリアス

アンチエイリアス (anti-aliasing) は、サンプリングやダウンサンプリングでエイリアシングが起きないようにするための処理。画像に対して行なうと、ジャギー(ピクセルのギザギザ)が目立たなくなる。.

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アイパターン

アイパターン (eye pattern、アイダイアグラム、eye diagram)は、信号波形の遷移を多数サンプリングし、重ね合わせてグラフィカルに表示したものである。 パターンを組み合わせた表示がeye(アイ、英語で目)に見える事から、アイパターンと呼ばれるようになった。 波形が同じ位置(タイミング・電圧)で複数重ね合っていれば、品質の良い波形であり、「アイが開いている」と言う。逆に、波形の位置(タイミング・電圧)がずれている場合は、品質の悪い波形であり、ジッターが悪くなる。 アイパターンを確認することにより、縦の高さや横の幅からタイミングマージンや電圧マージンを一度に評価できる。.

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エイリアス

エイリアス (alias) は「別名」を意味する言葉である。; デジタル; エンターテイメント.

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オーディオマニア

ーディオは、本来音響機器を意味する英語であるが、日本では音響機器を使用しての録音や音楽再生、また音響機器そのものの収集や自作など趣味としての領域全般を「オーディオ」と呼ぶようになっている。本項では、こうした概念としてのオーディオについて述べる。.

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グレースケール

レースケール(またはgreyscale)とは、コンピュータ上及び写真での色の表現方法の一種。デジタル画像の中でも、ピクセルの標本値に光度以外の情報が含まれていない画像のことである。グレースケールでは、二値画像と異なり、画像を光が最も強い白から最も弱い黒まで間の灰色のも含めて表現する。 グレースケールの画像は観測した光が紫外線、可視光線、赤外線だった時、各ピクセルごとの電磁スペクトルの帯の光の強さを測定した結果としても得られる。またそれらは特定の周波数の光のみが捕捉された場合、単色であることが多い。また、グレースケールはフルカラーの画像から作り出すこともできる。詳細はカラーをグレースケールに変換するの節を参照。.

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スペクトログラム

バイオリンのスペクトログラム(縦軸は線形周波数、横軸は時間)。色の線(すなわち輝点の連続)が周波数成分の経時変化を表す。色の明度は対数的(黒は −120dBFS) スペクトログラム(Spectrogram)とは、複合信号を窓関数に通して、周波数スペクトルを計算した結果を指す。3次元のグラフ(時間、周波数、信号成分の強さ)で表される。 スペクトログラムは声紋の鑑定、動物の鳴き声の分析、音楽、ソナー/レーダー、音声処理などに使われている。スペクトログラムを声紋と呼ぶこともある。スペクトログラムを生成する機器をソノグラフ(sonograph)という。.

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タイミング図

タイミング図およびタイミングチャートとは、電子工学において複数の信号の関係や振る舞いを時間軸に表した図(ダイアグラム)である。他の信号とタイミング関係を比較するために、通常は複数行になりクロック信号を含んでいる場合もある。デジタル回路の基礎から、集積回路検査・デバッグなど幅広く使われている。 タイミング関係の全体的な説明をするだけでなく、組み合せからデジタルロジックのハザードを見つけることもできる。同期式データ転送の場合は、クロック信号に対しデータ信号がサンプリングされるタイミングが分かり、シリアル通信ならばデータの並び順も分かる。.

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タイムストレッチ/ピッチシフト

タイムストレッチ とは、オーディオ信号のピッチはそのままで、テンポ(持続時間)だけを変更する処理である。 ピッチシフト (またはピッチスケーリング) はその逆で、テンポ(持続時間)はそのままで、ピッチだけを変更する処理である。同様な方法で、テンポやピッチを個別もしくは両方同時に時間変化させる事もできる。 これらの処理はたとえば、(再演奏や再収録が不可能な)複数の録音済みクリップをミックスする時に、ピッチやテンポを合わせるのに使用される。(ピッチ感の薄いドラム・トラックは、適当にリサンプリング処理()でテンポ変更しても悪影響が出にくいが、ピッチのあるトラックでは難しい) またピッチシフト処理は、楽音の音域拡張(たとえばギター音を1オクターブ下で出す)などのエフェクト処理にも使われる。.

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サンプリング (曖昧さ回避)

ンプリング().

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サンプリング周波数

ンプリング周波数(サンプリングしゅうはすう)は、音声等のアナログ波形を、デジタルデータにするために必要な処理である標本化(サンプリング)で、単位時間あたりに標本を採る頻度。単位はHzが一般に使われるが、sps (sample per second) を使うこともある。 サンプリングレート、サンプルレートとも呼ばれる。.

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サンプリング周波数変換

ンプリング周波数変換 (sampling frequency conversion) または標本化周波数変換(ひょうほんかしゅうはすうへんかん)は、サンプリングされた信号に対するリサンプリングの1つで、あるサンプリング周波数でサンプリングされた信号を別のサンプリング周波数でサンプリングされた信号に変換する処理である。通常はデジタル信号間の変換だが、サンプリングされていればアナログ信号でもかまわない。 サンプリングレート変換 (sampling rate conversion) などともいう。単にレート変換 (rate conversion) ということもあるが、これはビットレート変換と紛らわしい。 サンプリング周波数を上げる変換をアップサンプリング (upsampling)、下げる変換をダウンサンプリング (downsampling) という。ただしこれらの語は、後述のとおり、サンプリング周波数変換の構成要素を指すこともある。.

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サンプル (グラフィックス)

ンピュータグラフィックスにおけるサンプル()または標本(ひょうほん)とは、あるピクセルに割り当てられた単一分の標本化された情報である。呼称はシステムによって異なり、OpenGLやGDI、DirectX、Quartz 2Dではこれはコンポーネント()または成分(せいぶん)と呼ばれ、「サンプル」がピクセル単位など一揃いの色情報を指し示す場合もある。 下図に24ビットRGBの、3つのサンプルからなるピクセルフォーマットを例示する。 1つのピクセルにおける異なるサンプル長 この図例では、赤は9ビット、緑は7ビット、青は8ビットを占めており、ピクセルあたり合計24ビットの情報量となっている。このピクセルフォーマット例はあくまで解説用であり、実際は8:8:8の配分の方が一般的であるが、このように各サンプルのビット長は等分でない場合もある。例えば、16ビットRGBでは輝度に最も影響する緑の品質を優先して5:6:5の配分が使われたりもする。また、16ビットRGBで5:5:5に配分された場合の余分の1ビットなど、どのサンプルにも属しない未使用領域を伴う場合もある。 ピクセルに含まれるサンプル数も様々であり、例えばRGBA色空間ではピクセルあたり4つのサンプルを含む。YUV色空間では隣接する複数ピクセルの情報をまとめる「マクロピクセル」の概念が利用され、例えば4:2:2に配分されたYUVでは、2ピクセル分のマクロピクセルに輝度2つとU・V色差1つずつの合計4つのサンプルを含み、色差情報が両ピクセルで共有されたりもする。 フレームバッファの内容といった、画像とディスプレイのチャンネル構成が一致する場面であれば、各サンプルは液晶ディスプレイなどのとも対応関係を持つであろう。.

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再生回路

自作の再生式短波ラジオの例。1930年代には多くのアマチュアがこのような受信機を自作した。 上のラジオを後ろから見たもの。再生回路は単純で部品点数が少ない。 再生回路(さいせいかいろ、regenerative circuit)、あるいは再生検波回路(さいせいけんぱかいろ、regenerative detector circuit)とは、正のフィードバックを加えて感度と選択度を高めた検波回路である。 再生回路は1912~1913年頃に発明され、この回路を検波回路として用いた再生式受信機(regenerative receiver)は簡単な回路で比較的優れた性能が得られたため、ラジオ受信機として1920年代から1940年代頃まで広く使用された。 この回路は帰還量を大きくしすぎると発振してしまう欠点があり調整が難しく、その後スーパーヘテロダイン方式が一般的になるとラジオ受信機に使われることは無くなった。 この方式を改良し意図的に発振を断続(クエンチング)させることでフィードバックの調整を不要にした超再生検波回路(super-regenerative detector circuit)は、単純でLSI化しやすく消費電力が低いため現在でも研究が行われ、低価格、超低消費電力が要求される近距離無線通信システムに用いられている。.

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CMYK

right CMYK(またはCMYKカラーモデル)は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4成分によって色を表す色の表現法の一種である。 は、シアン()、マゼンタ()、イエロー()と、キー・プレート()から、頭文字1字を取ったものである。キー・プレートは、他の印刷の合わせになる版のことで、通常、文字や図の輪郭を表す黒で印刷される。CMYKの""が、ブルー()と混同しないようにブラック()の"K"を用いたものであるとか、日本語の黒()に由来するという説明は誤りである。ただし、CMYKはと表記されることもあり、この場合の はブラックを指す。.

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秘話

ブッシュ大統領。 通信における秘話(ひわ、Secure voice, Voice privacy, Cyphony)とは、音声通信において盗聴や傍受を防止するために音声を聞き取れなくするものである。よく知られている方式は音声の周波数スペクトルを反転させるもので、初期の無線電話やアナログ方式のコードレスフォンなどで使われた。音声をデジタル化した後に暗号化を行う方式は携帯電話、警察無線や軍用無線、政府高官用の暗号化機能付き電話機などで使われている。.

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Direct Stream Transfer

Direct Stream Transfer (DST) はオランダのフィリップスが開発したロスレス圧縮方式で、CDよりも高音質のステレオと5.1chサラウンドのオーディオ信号を扱うことができる。 Direct Stream Transferはソニーとフィリップスが規格化したスーパーオーディオCD (SACD) で使用されている。.

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E回線

E回線(イーかいせん、E-carrier)は、物理的に1つの導線対を使って複数の音声信号を同時に転送する電気通信規格の一種。先行するアメリカ合衆国のT回線規格を強化する形で欧州郵便電気通信主管庁会議 (CEPT) が策定し、現在では国際電気通信連合のITU-Tの規格として採用されている。アメリカ、カナダ、日本以外の世界各国で採用されている。 E回線規格は Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) の一部を形成しており、E1回線を束ねたE3リンクが電話交換機間や国家間の接続に使われている。電気通信事業者はこれを使って異なる国にある顧客の間に専用のE1回線を提供することができる。 実際には、E1(30回線)とE3(480回線)のみが使われている。物理的にはE1は32のタイムスロットで転送し、E3は512タイムスロットで転送する(ただし、1つはデータフレーム用、1つは呼制御用に使われる)。インターネットのデータサービスとは異なり、E回線システムは常に音声通話に全容量を割り当てている。そのため遅延(レイテンシ)と容量が常に変わらず、高い品質を保証できる。 E1回線は電話交換機でよく採用されており、特に交換機間の接続によく使われている。.

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音声圧縮

音声圧縮あるいはオーディオ圧縮(英語: audio compression)とは、音声ファイルのサイズを削減する目的で設計されたデータ圧縮の一種である。音声圧縮アルゴリズムは、「オーディオコーデック」として実装される。汎用データ圧縮アルゴリズムは音声データには適さず、オリジナルの87%以下に圧縮できることがほとんどなく、リアルタイムの再生にも適さない。そのため、音声向けの可逆圧縮アルゴリズムや非可逆圧縮アルゴリズムが生み出された。非可逆圧縮アルゴリズムは圧縮率が非常に高く、一般の音響機器によく使われている。 可逆でも非可逆でも、情報の冗長性を削減するために、符号化手法、パターン認識、線形予測などの手法を駆使して、圧縮を行う。音声品質は若干落ちるが、多くのユーザーはその違いに気づかず、必要なデータ量は大幅に削減される。例えば、1枚のコンパクトディスクで、高品質な音楽データなら1時間しか記録できないが、可逆圧縮すれば2時間ぶんを記録でき、MP3のような非可逆圧縮なら7時間ぶんの音楽を記録できる。.

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音声ファイルフォーマット

音声ファイルフォーマット(おんせいファイルフォーマット、Audio file format)は、音データをコンピュータシステム上で格納する際のコンテナフォーマットである。.

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音響信号処理

音響信号処理(おんきょうしんごうしょり、Acoustic signal processing)または音声信号処理(おんせいしんごうしょり、Audio signal processing)は、音または音を表す信号を処理することを指す。その表現形態はアナログの場合とデジタルの場合がある。 音響信号や音声信号は最終的に音として人間の耳で聴くものである。従って音響信号処理で最も重視されるのは、信号の中のどの部分が可聴であるかを数学的に解析することである。例えば、信号に様々な変換を施すときも、可聴域の制御が重視される。 信号のどの部分が聞こえて、どの部分が聞こえないかは、人間の聴覚系の生理だけで決まるものではなく、心理学的属性も大きく影響する。そのような面を解析する学問分野を音響心理学と呼ぶ。.

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量子化

量子化(りょうしか、quantization)とは、ある物理量が量子の整数倍になること、あるいは整数倍にする処理のこと。.

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離散信号

離散信号(Discrete signal)もしくは離散時間信号(Discrete-time signal)は、連続信号を標本化した信号の時系列である。連続信号とは違い、離散信号は連続信号の関数ではないが量の系列である、つまり離散的な整数の範囲の関数である。これらの系列の値を「標本値(sample)」という。 離散信号が均一に間隔を置かれた回に対応する系列である場合、それは関連する標本化周波数を持っている、標本化周波数はデータ系列ではわからないので、別のデータ項目として関連付けられるかもしれない。.

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離散化誤差

数値解析、計算物理学およびシミュレーションで、離散化誤差(英:)あるいは切り捨て誤差(英:)は、連続変数の関数をコンピューターで有限個数(たとえば上)の計算で表現することに起因する誤差。一般的に、格子の間隔を狭くすることなどによって離散化誤差を減らすことができるが、計算量は増加する。.

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離散フーリエ変換

離散フーリエ変換(りさんフーリエへんかん、discrete Fourier transform、DFT)とは離散化されたフーリエ変換であり、信号処理などで離散化されたデジタル信号の周波数解析などによく使われる。また偏微分方程式や畳み込み積分を効率的に計算するためにも使われる。離散フーリエ変換は(計算機上で)高速フーリエ変換(FFT)を使って高速に計算することができる。 離散フーリエ変換とは、複素関数 f(x)を複素関数F(t)に写す写像であって、次の式で定義されるものを言う。 ここで、Nは任意の自然数、 e はネイピア数、i は虚数単位 (i^2.

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離散時間フーリエ変換

離散時間フーリエ変換(英: Discrete-time Fourier transform、DTFT)はフーリエ変換の一種。したがって、通常時間領域の関数を周波数領域に変換する。ただし、DTFTでは元の関数は離散的でなければならない。そのような入力は連続関数の標本化によって生成される。 DTFTの周波数領域の表現は常に周期的関数である。したがって1つの周期に必要な情報が全て含まれるため、DTFTを「有限な」周波数領域への変換であるということもある。.

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連続信号

連続信号(Continuous signal)または連続時間信号(Continuous-time signal)は、実数値の定義域(通常、時間)の関数として表される変化する値(信号)である。その時間の関数は連続とは限らない。 連続信号が定義されている定義域は、有限の場合もそうでない場合もあり、定義域から信号の値への関数写像が存在する。実数の密度の法則に関連して、時間変数の連続性は、信号の値がどんな任意の時点についても見つかることを意味している。 無限持続信号の典型例は以下のようになる。 f(t).

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GSM-FR

GSM-FR 、GSM Full Rate、あるいは GSM 06.10 は GSM デジタル携帯電話システムで利用された最初の音声符号化方式である。コーデックのビットレートは 13.0kbps(VoIPなどでは 33バイト/20 ms に丸められ 13.2kbps)である。その後の GSM 用のコーデックである GSM-EFR(GSM Enhanced Full Rate)や AMR(Adaptive Multi-Rate)と比べると音質は劣るが、符号化に必要な演算量が少ない。 GSM の初期の頃から使われていたため多くの携帯電話でサポートされており、また VoIP 用のコーデックの1つとして使われている。.

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ITホワイトボックス

『ITホワイトボックス』(アイティ- )は、2009年4月2日からNHK Eテレで放送された情報技術(IT)をテーマにした教養番組である。 2010年4月1日より放送された『ITホワイトボックスII』と2011年4月3日より放送された第3シリーズについても本項にて記述する。.

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ΔΣ変調

ΔΣ変調(デルタシグマへんちょう)とは、音声などの信号の、パルス変調の方式の一種である、パルス密度(PDM)ないし幅(PWM)による方式そのもの、ないしその実用的な構成法である、積分器とフィードバックとコンパレータといった要素から成る方式を指す。あるいは、PCMのAD/DA変換においてそのような方式によって、高速で標本化した量子化雑音のパワースペクトル密度(PSD)分布の形状を整形し、通過帯域のダイナミックレンジを向上させることによって、より小さな量子化語長数で符号化するシステム全体や、量子化雑音を整形する(ノイズシェーピング)部分を特に指す場合もある。古典制御工学におけるPI制御に分類される。 半導体技術の発達や精度の必要なアナログ的な部分が少ないなどの点からAD変換及びDA変換で多用されている。 1960年代初めに当時大学院生で、後に早稲田大学理工学部教授などを歴任する安田靖彦が、Δ変調(差分パルス符号変調)のオフセットの問題が回避された方式として考案・開発し、「Δ-Σ変調」と命名した。以上の経緯もあり日本ではほぼ「ΔΣ」の順で呼ばれるが、再生側の処理構成を数式的な順序で書くと「ΣΔ」の順になるためか、日本国外を中心にΣΔ変調と書かれることもある。.

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LTIシステム理論

LTIシステム理論(LTI system theory)は、電気工学、特に電気回路、信号処理、制御理論といった分野で、線型時不変系(linear time-invariant system)に任意の入力信号を与えたときの応答を求める理論である。通常、独立変数は時間だが、空間(画像処理や場の古典論など)やその他の座標にも容易に適用可能である。そのため、線型並進不変(linear translation-invariant)という用語も使われる。離散時間(標本化)系では対応する概念として線型シフト不変(linear shift-invariant)がある。.

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MIDI

MIDI(ミディ、Musical Instrument Digital Interface)は、日本のMIDI規格協議会(JMSC、現在の社団法人音楽電子事業協会)と国際団体のMIDI Manufacturers Association (MMA) により策定された、電子楽器の演奏データを機器間でデジタル転送するための世界共通規格。物理的な送受信回路・インタフェース、通信プロトコル、ファイルフォーマットなど複数の規定からなる。.

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MPEG-4 CELP

MPEG-4 CELPは、MPEG-4 オーディオ(MPEG-4 Part 3)で採用された音声符号化方式である。音声符号化アルゴリズムとして良く知られている CELP(code excited linear prediction)をベースとし、様々なアプリケーションで使えるよう2つのサンプリング周波数と複数のビットレートとをサポートする。人間の音声を 3.85 kbps ~ 23.8 kbps に符号化できる。 MPEG-4 CELP は、デジタル放送、携帯電話、インターネット電話、音声データベースなどの様々な用途に使うことができる。.

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MPEG-4 Part 3

MPEG-4 Part 3(エムペグフォー パート 3)は Moving Picture Experts Group(MPEG)が規格化した国際標準である MPEG-4 の第3部で、オーディオ符号化方式が定義されている。一般的にはMPEG-4オーディオ(MPEG-4 Audio)の名称で呼ばれ、JISではMPEG-4音響の訳語が使われる JIS, JIS X4332-3 - 音響映像オブジェクトの符号化-第3部:音響, 2002.

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NTSC

NTSCを採用している、またはデジタル放送移行まで採用した国(緑色) NTSCとはNational Television System Committee(全米テレビジョンシステム委員会)の略であるが、もっぱら同委員会が策定したコンポジット映像信号(特に1953年に定められたカラーテレビ)とそのテレビジョン放送方式の仕様及び標準規格を指して使われることが多い。正確には標準規格としては、RS-170 (A) やSMPTE-170Mといった名称により規格票となったものがあるのだが、その名称を見ることは専門書等以外ではまずない。日本のアナログテレビシステムも、NTSCを採用していた。.

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Reaktor

Reaktor(リアクター)は、独ネイティヴ インストゥルメンツ社が開発した、グラフィカルな統合開発環境(ビジュアルプログラミング言語)で、音響合成、音響効果、数式処理などを、あらかじめ用意されたモジュールを組み合わせることによって、視覚的に構成できるソフトウェアである。.

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SIGSALY

SIGSALYとは第二次世界大戦中にアメリカ合衆国のベル研究所で開発された秘話装置で、イギリスのウィンストン・チャーチル首相とフランクリン・ルーズベルト大統領との秘密会談など、アメリカと他の連合国間の重要な通信のために使用された。 SIGSALYの名称はこのシステムを扱ったアメリカ陸軍通信隊(US Army Signal Corps)でのコードネームで特別な意味はない。ベル研究所では X システム や プロジェクト X の名称で呼ばれた。ニックネームはグリーン・ホーネット(Green Hornet)で、通信時の蜂の羽音に似たデジタル変調音が当時有名だったラジオ番組の主題歌に出てくる音に似ていたためそう呼ばれたA History of engineering and science in the Bell System: National Service in War and Peace (1925 - 1975), p.296.

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Super Audio CD

ーパーオーディオCD(スーパーオーディオシーディー、Super Audio CD, SACD, SA-CD)は、1999年にソニーとフィリップスにより規格化された、次世代CD規格の1つ。製品の発売日は1999年5月21日 CDと同じサイズの120mm光ディスクに、オーディオデータをCD以上の高音質で記録したものである。規格書はその表紙の色からScarlet Bookと呼ばれる。.

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折り返し雑音

正しく標本化されたレンガの壁の画像 空間折り返しひずみ(モアレ)が生じている例 折り返し雑音(おりかえしざつおん、Folding noise)またはエイリアシング(Aliasing)とは、統計学や信号処理やコンピュータグラフィックスなどの分野において、異なる連続信号が標本化によって区別できなくなることをいう。エイリアス(aliases)は、この文脈では「偽信号」と訳される。信号が標本化され再生されたとき、元の信号とエイリアスとが重なって生じる歪みのことを折り返しひずみ(aliasing distortion)という。折り返しひずみのことをエイリアシングまたは折り返し雑音ということもある。 デジタル写真を見たとき、ディスプレイやプリンタ機器、あるいは我々の眼や脳で再生(補間)が行われている。再生された画像が本来の画像と違っている場合、そこには折り返しひずみが生じている。空間折り返しひずみ(spatial aliasing)の例として、レンガの壁をピクセル数の少ない画像にしたときに生じるモアレがある。このようなピクセル化に際しての問題を防ぐ技法をアンチエイリアスと呼ぶ。 ストロボ効果(時間折り返し雑音)は、ビデオや音響信号の標本化での重大な問題である。例えば、音楽には高周波成分が含まれていることがあるが、人間の耳には聞こえない。それを低すぎるサンプリング周波数で標本化し、デジタル-アナログ変換回路を通して音楽を再生した場合、高周波がアンダーサンプリングされて低周波の折り返し雑音になったものが聞こえることがある。従って、標本化の前にフィルタ回路を使って高周波成分を取り除くのが一般的である。 (必要に応じて)低周波成分を排除したときにも似たような状況が発生し、高周波成分が意図的にアンダーサンプリングされて低周波として再生される。デジタルチャネライザには、計算を効率化するためにこのような折り返し雑音を利用するものもある。低周波成分を全く含まない信号は、バンドパスあるいは非ベースバンドと呼ばれる。 ビデオや映画撮影では、フレームレートが有限であるためにストロボ効果が生じ、例えば車輪のスポークがゆっくり回転しているように見えたり、逆回転しているように見える。すなわち、折り返し雑音が回転の周波数を変えているのである。逆回転は負の周波数で説明できる。 ビデオカメラも含めて、標本化は一般に周期的に行われ、サンプリング周波数と呼ばれる性質が(時間的または空間的に)存在する。デジタルカメラでは、画面の単位長当たりの標本(ピクセル)数が存在する。音響信号はアナログ-デジタル変換回路でデジタイズされ、毎秒一定数の標本を生成する。特に標本化対象となっている信号自体に周期性があるとき、折り返し雑音の影響が強く生じることが多い。.

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標本

標本(ひょうほん)は、全体の中から取り出し観察・調査を行う一部分をいう。分野によって特定の意味を持つ場合がある。 ()鉱物、生物、化石などの全体(個体、群体など)または一部(組織、細胞など)を、繰り返し観察し、データが取得できるように保存処置を講じたものを標本と呼ぶ。しばしば必要に応じて固定・染色等の処置を施し、研究目的に沿った観察に適するようにする。次の項目を参照。.

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標本化定理

標本化定理(ひょうほんかていり、sampling theorem: サンプリング定理とも)はアナログ信号をデジタル信号へと変換する際に、どの程度の間隔で標本化(サンプリング)すればよいかを定量的に示す定理。情報理論の分野において非常に重要な定理の一つである。 標本化定理は1928年にハリー・ナイキストによって予想され、1949年にクロード・E・シャノンと日本の染谷勲によってそれぞれ独立に証明された。そのためナイキスト定理、ナイキスト・シャノンの定理、シャノン・染谷の定理とも呼ばれる。.

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波形

波形(はけい、英語:waveform)とは、.

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有限インパルス応答

有限インパルス応答(ゆうげんインパルスおうとう、finite impulse response, FIR)は、デジタルフィルタの一種である。クロネッカーのデルタ入力に対するフィルタの応答特性であるインパルス応答が「有限」であるとは、有限個の標本でゼロに安定することを意味する。対照的に無限インパルス応答フィルタでは、内部フィードバックがあり、無制限に応答し続ける可能性がある。N次FIRフィルタは、インパルスに対して N+1 個の標本まで応答が持続する。.

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情報学

情報学(じょうほうがく)という語が指す学術分野は、基本的には情報に関する分野であるが、歴史的な事情により、特に英語と日本語の対応があいまいである。もともとは図書館学の一部である、書誌情報の管理・検索を由来とする情報や知識を扱う分野がコンピュータの発展などで大きくなったため、図書館情報学(Library and Information Science)と呼ぶようになった分野があり、その場合の「情報学」は「Information Science」である(Library and Information Scienceという成語に気付かず、「図書館と情報科学」と訳されている場合がある)。一方、社会情報学(social informatics)やバイオインフォマティクス(生命情報学)等といった「~informatics」=「~情報学」と呼ばれている分野もあるが、その場合の「情報学」は「Informatics」である(インフォマティクスも参照)。.

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