A-D変換シミュレーター

現実世界の音や光などの滑らかな「アナログ信号」を、コンピュータが扱えるカクカクした「デジタル信号」に変換する。それがA-D変換です。その仕組みをスライダーを動かして体験してみましょう。

16 Hz

3 bit (8段階)

生成されたデジタルデータ (一部):

A-D変換の3ステップ

1. 標本化 (Sampling) - 横方向を区切る

連続的なアナログ信号(薄い赤線)から、一定の時間間隔で値を抜き出す作業です。この間隔が細かいほど、元の波形を忠実に捉えられます。
スライダーを動かしてみよう: 「標本化周波数」を上げると、抜き出す点(赤い点)の密度が高くなります。低すぎると、元の波の形がわからなくなってしまいます(エイリアシング)。

2. 量子化 (Quantization) - 縦方向を区切る

抜き出した点の値(高さ)を、決められた段階(レベル)のうち最も近いものに近似(丸め込み)する作業です。この段階の細かさが、音質や画質の精度を決めます。
スライダーを動かしてみよう: 「量子化ビット数」を上げると、レベル(薄い灰色線)の数が増え、デジタル信号(青線)が元の波形に近づきます。ビット数が少ないと、波形がカクカクになり、元の信号との誤差(量子化誤差)が大きくなります。

3. 符号化 (Encoding) - 数字に変換する

量子化された各レベルに、コンピュータが扱える2進数のコードを割り当てる作業です。例えば、3ビットなら 2³ = 8段階のレベルがあり、それぞれに 000 から 111 までの番号が振られます。
上のデータ表示エリアには、この符号化されたデータが表示されています。