ＭＳＸでＰＣＭ（１）

■ ＰＣＭとは何か？

どうせ自分用のメモと言いながら、親切なぼくはＰＣＭの解説から入る。
ウィキペディアによれば、
「パルス符号変調（パルスふごうへんちょう、PCM、英語: 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。」
だそうである。なんか、英語を日本語に換えただけの気がするなあ。

百聞は一見にしかず。右図をご覧いただきたい。
ヨコ方向が時間軸。タテ方向が音の振幅（音の大きさ）を示す。赤い滑らかなカーブは実際の音だと思ってほしい。いわゆるサイン・ウエーブである。自然界の音は、一般にこのように連続的に変化する。
しかし、デジタル機器は、このような連続的変化を扱うのが苦手なので、扱いやすい形に変換する。デコボコの階段状になったのがＰＣＭ化された波形である。

時間軸方向で区切るのが標本化回数（サンプリングレート）、そのときの振幅を示すのが量子化ビット数（図では0〜15の16段階なので4ビット）。
サンプリングレート・量子化ビット数とも多いほうが良質な再生結果が得られるが、そのためには高速な装置が必要となる。データ数も膨大となり、費用も高くなる。したがって、用途によって、おのずとサンプリングレートと量子化ビット数は決まってくる。
固定電話はサンプリングレート8kHz・量子化ビット数8ビット、音楽用ＣＤは44.1kHz・16ビット、ＤＶＤは96or48kHz・24or20or16ビットが規格化されている。

サンプリングレートは、対象となる音源の周波数によって規定される。結論から言うと、対象周波数の2倍以上でないと再現できなくなる（ナイキスト・シャノンのサンプリング定理）。音楽用ＣＤの場合、上限20kHzをターゲットにローパスフィルタの減衰率を勘案して44.1kHzが選択された。このサンプリングレートと量子化ビット数は先行して開発されたＳＯＮＹのＰＣＭマスターテープレコーダーに合わされた（共同開発社のフィリップスは44.0kHz又は44.5kHz・14ビットを主張→却下）。

ついでにいうと、ＣＤの12cmというサイズはベートーヴェンの「第九交響曲」が入るサイズとして採用されたというのが定説であるが、これもそう簡単なハナシではなかったようである（くだくだしいので割愛。詳細は以下URL参照。ただし英文）。
もうひとつついでにいうと、ＤＶＤのサンプリングレート48kHzは、高音質化もさることながら、サンプリングレートの異なる音楽用ＣＤへの録音を困難にするためでもあった。

いろいろとあるのですねえ（・∀・）♪

リンク：Shannon, Beethoven, and the Compact Disc