問題
アナログ信号をデジタル化する際のサンプリング定理(標本化定理)に関する記述として、適切なものはどれか。
ア)サンプリング定理によれば、元の信号に含まれる最高周波数成分の2倍以上のサンプリング周波数で標本化すれば、元の信号を理論上復元できる。
イ)サンプリング周波数は、元の信号の最高周波数成分と同じ値であれば、常に元の信号を正確に復元できる。
ウ)サンプリング定理は、標本化の際の量子化ビット数を定めるための定理であり、周波数とは無関係である。
エ)サンプリング周波数を元の信号の最高周波数成分より低く設定しても、情報の欠落は一切発生しない。
解答・解説を見る
正解: ア)
解説:
- ア)サンプリング定理(標本化定理、ナイキストの定理)によれば、元のアナログ信号に含まれる最高周波数成分の2倍以上のサンプリング周波数(標本化周波数)で標本化すれば、理論上、元の信号を完全に復元できるとされています。正解です。
- イ)サンプリング周波数が最高周波数成分と「同じ」値では条件を満たさず、元の信号を正確に復元することはできません。定理が要求するのは「2倍以上」であるため誤りです。
- ウ)サンプリング定理は、標本化の頻度(サンプリング周波数)と元の信号の周波数成分との関係を定める定理であり、周波数に関する定理です。量子化ビット数(振幅の分解能)に関する内容ではないため誤りです。
- エ)サンプリング周波数が最高周波数成分の2倍未満(定理の条件を満たさない)である場合、「エイリアシング(折り返し雑音)」と呼ばれる現象が発生し、元の信号を正しく復元できなくなり情報が欠落します。「情報の欠落は一切発生しない」は誤りです。
重要キーワード
| 用語 | 説明 |
|---|---|
| サンプリング定理 | 最高周波数の2倍以上で標本化すれば復元可能とする定理 |
| サンプリング周波数 | 1秒間にアナログ信号を標本化する回数 |
| エイリアシング | サンプリング周波数不足で生じる信号の歪み |
| 量子化 | 標本化した値を離散的な数値に変換する処理 |