【アパーチャ効果と思考実験】
アナログフィルタを使わないNOSをやるにあたって、エリアシングと共に問題とされるのがアパーチャ効果です。
アパーチャ効果とは、サンプリングされたデータを0次ホールド(階段波形にする)と理論的に高域が低下する効果で、44.1khzサンプリングなら20khzで2.4dBくらい低下してしまいます。
例えば20khzの正弦波を44.1khzでサンプリングする時、たまたまサンプリングのタイミングが信号の山に合えばフルスイングで記録できるし、そうでなければフルスイングで記録出来ないという事です。確率の問題ですね。正弦波の理論には時間の概念が無いというか平均化されるでそうなります。20khzの「正弦波」を記録するのにはサンプリング周波数44.1KHzは少し低過ぎるのです。
NOSでこれを解決するには、サンプリング周波数を上げるしかありません。ただし、それが音楽を再生する上で本当に必要かどうかは別です。つまり、音楽信号を忠実に再生することと20khz正弦波を再生することは別の話だと私は考えています。むしろサンプリングされたものを、そのまま出せば良いと単純に考えてます。
そもそも20khz正弦波は多くの人には聴こえません。しかし、100khzのアナログLPF(100khz以上をカットするフィルタ)のON/OFFによる音の違いは多くの人が感じることが出来ます。
＊D-2のフロントにこのLPFスイッチを付けたのは、この効果を多くの方に体験して頂くためです。（笑）
この事実は、正弦波だけで考えると矛盾する話ですが、
人は「鼓膜の瞬間的な立ち上がり(加速度)を敏感に感じ取る」と仮定するとイメージ出来ます。耳が過渡応答には敏感で連続波には鈍感って仮説は以前にも書きましたが、これは敵から身を守るための能力なんだろうと思います。つ
つまり言いかえると「連続波だと感じないのに、LPFで鈍った立ち上がり加速の違いは分かる」と言う仮説です。
これは、鷹の視力が動く物に対して非常に感度が上がるのと似ている気がします。
さて、ここからが思考実験です。
鼓膜を皮膚に置き換えます。手の甲を反対の手でパチンと叩けば痛みを感じます。しかし手袋をはめてその上から叩けば痛みは柔らぎます。インパクトの立ち上がり速度を落とすローパスフィルタですね。
次に、皮膚が感じない「早い振動」のみカットする特殊な薄い布で出来た手袋をはめて、パチンと叩きます。正弦波の理論では素手の時と同じ痛みを感じるはずです。でもやはり痛みが変わったとします。何故か？オカルトですか？もしかしたら、高周波の連続振動には皮膚が麻痺して感じないけど、衝撃の立ち上がり速度が微妙に落ちる効果は感じるのかもしれません。
人は生命維持に対してより危険なインパルス的な音に対して感度を上げるために、あえてあまり危険では無い正弦波は感度を落とす仕組みになってる可能性すらあると私は思ってます。だってGHzあたりまで聴こえたら、世の中うるさくて会話も出来ないと思います！（笑）
ついでに、フーリエ変換の話も少し。
これにより時間軸を周波数軸に変換できます。簡単に言うと、時間と共に刻々と変化する音楽信号を、様々な周波数の正弦波の重ね合わせで表現する変換です。例えばインパルスレスポンスでさえ、様々な正弦波の組み合わせで表現できるのです。数学的にはもちろん正しいのですが、それはある条件の元でのことで、全ての自然現象に適応できるのかは疑問です。
では、また思考実験しましょう。
手の甲に小さいバイブレーターを無数に取り付けます。それぞれのバイブレーターは異なる周波数で振動します。前もって測定しておいた、「手の甲をパチンて叩いた時のインパルス」波形をフーリエ変換し、その様々な周波数でバイブレーターを振動させます。
さて準備万端です。
バイブレーターのスイッチを全て入れます。
ぶるぶる振動を始めます。
果たして手の甲はパチンって瞬間的な痛みを感じるでしょうか？
なわけ無いですよね？その理由は、フーリエ変換には時間の概念(位相ではない)が抜けているからです。
ソウルノート FB 2019 1月投稿より引用