今朝も夜明け前の澄んだ星空が美しかったです。今日の東京の日の出は、6:51とのことです。
ありゃ、どうりで凍みるハズです。
昨日のランチ後自宅のリビングのガスストーブで使用するガスコードの交換のために、とある家電量販店に立ち寄りました。
今のガスコード:都市ガスもプロパンガスも兼用なんですね。以前は区別されていた様な。。。
たまたまオーディオコーナー前を通ったら、ハイレゾ製品の陳列とそのメカニズムの説明が目に留まりました。
今更、ハイレゾって話題もなになので、”アンチエイリアシング”に注目しました。
そこで、学生時代に習った制御工学(だったと思う)の知識で補完してみました。
先ず、おさらいからです。
【ハイレゾ:High-Resolution】A/D変換の際に、アナログ信号のサンプリング周波数と分解能を上げて標本化、量子化すること。
【アンチエイリアシング】
コンピュータで扱うデジタル画像ではピクセル単位より細かく描画することは出来ない。このため、物体の輪郭にジャギー(後述するエイリアシングのこと)と呼ばれるギザギザが発生してしまう。このジャギーを軽減し少しでも目立たなくするために、物体の輪郭を背景と融合するように、色を滑らかに変化させること(平滑化)をアンチエイリアスといい、その処理をアンチエイリアシングという。
【標本化 】
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。
【量子化】
アナログ信号などの連続量を整数などの離散値(デジタル信号)で近似的に表現すること。
【A/D変換】
【サンプリング定理】
アナログ信号の最大周波数(Fo)に対して、サンプリングする信号の周波数(Fs)が、Foの2倍未満で標本化するとFoの再現は不可能なこと。
Foが復元可能なサンプリング信号周波数の1/2 を「ナイキスト周波数:Fs=2Fo」と言います。
どの様に不可能かというとD/A変換の際にエイリアスが発生するからです。次の図を参照願います。
サンプリング信号周波数が3Hzになると、元の信号(2Hz)に無い、1Hz近傍の信号が現れます。エイリアシング
【エイリアシング】
折り返し雑音(おりかえしざつおん、(英: folding noise)またはエイリアシング(英: aliasing)
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。
なぜ折り返し雑音なのかと言いますと、元信号の最大周波数Foがナイキスト周波数を上回ると、ナイキスト周波数からその差分を減じた分がエイリアシングの周波数になるからです。
エイリアシングの周波数は、ナイキスト周波数以上にはなり得ないことを意味します。それはナイキスト周波数で折り返す様に発生して、それが本来の元信号の再生部分に混入するわけです。
上の図で説明すると、
サンプリング周波数 Fs:3Hz
ナイキスト周波数 Fs/2:1.5Hz
元信号の周波数 Fo:2Hz
とすると、1.5-(2-1.5) = 1 が、エイリアシング周波数 となります。
ところで、macOSとかを連想される場合は、自然な連想記憶かと。
===以上から、我々の日常の1例をあげます。===
例えば、あるブログをフォローしていたとします。ブロガーがブログを更新する回数の2回に1回以上で覗きに行けると、その話題についていける。
2回に1回未満(3回に1回とか)の周期で覗くと、その内容のフォロー(解釈)が不可能となる。もしくは誤解(エイリアシング)する ということかな。
連続ドラマの場合を観る場合も、同様なことが言えるかも。
かなり乱暴な例ですが、一応の目安にはなるかと。
私のブログみたいに思い付きで書かれている場合は、サンプリング定理は参考になりませんね。
一つ言えることは、デジタル化の際のコンテンツにはハイレゾ化(分解能/量子化誤差、標本化周期)が重要なカギになるってことですね。
どれだけ情報のソース(音楽、映像に限定しない)を忠実に再現できるか。
【参照記事】
【参考記事】