量子化とは？

標本化とは？　

量子化とは？

画像や音声などのアナログ情報をデジタル情報に変換する処理をアナログ-デジタル（A-D）変換といいます。

A-D変換は、標本化と量子化という2つのプロセスで行われます。 量子化（quantization）とは、標本化のプロセスで計測されたアナログ値を、離散的なデジタル値（0と1で表現できるような値）に変換するプロセスです。量子化の精度を決める値のことを量子化ビット数といいます。

画像の場合、標本化のプロセスでアナログ画像を計測する精度（1つのピクセルに置き換える範囲）を決め、色の値を計測したとしても、次にその計測値をデジタル値として表現しなければなりません。その際に量子化ビット数を決めることは、1つのピクセルが表現できる色数（色深度）を決めることになります。量子化ビット数を増やすほど、つまりピクセルが表現できる色数が多いほど、アナログ画像を忠実に再現できます。（その分、データサイズが大きくなります。） 1つのピクセルの量子化ビット数を1bitとすれば、そのピクセルは2色を表現することができますし、2bitとすれば4色を表現することができます。例えば一般的にデジタル画像でフルカラーといわれる場合には、光の3原色RGBそれぞれに8bit（1Byte）を割り当てます。それは1つのピクセルの量子化ビット数が24bit（3Byte）になる24bitカラー画像であり、その場合、1つのピクセルは約1677万色を表現することができます。

音声の場合、標本化のプロセスで音波を計測する1秒間当りの回数を決め、値を計測するわけですが、計測された値をどの程度の量子化ビット数で表現するかを決め、デジタル値とするのが量子化のプロセスです。音楽CDでは16bitという量子化ビット数が用いられますが、これは標本化で計測した値を、65536段階の離散値で表現しているということです

以上のように、アナログ情報をデジタル情報とする場合、画像と音声は同じプロセスを経てデジタル情報に変換されていると捉えるのが良いでしょう。

標本化とは？

画像や音声などのアナログ情報をデジタル情報に変換することをアナログ-デジタル（A-D）変換といいます。A-D変換は、標本化と量子化という2つのプロセスで行われます。
標本化（sampling）とは、連続して変化するアナログ情報を一定の周期で計測するプロセスです。

画像の場合、アナログ画像は色が連続的に変化しています。それをデジタル画像であるビットマップデータにするには、まずどれぐらいの細かさで色の値を計測するかを決めなければなりません。その細かさを決めて色の値を計測するのが標本化のプロセスです。 ビットマップデータはピクセルの集合ですので、標本化ではアナログ画像を格子状に区切り、1つのピクセルとする範囲を定めることになります。細かく区切るほどアナログ画像を忠実に再現できます。（その分、データサイズが大きくなります。） 画像のデジタル化の場合、標本化の精度を決めることは、入力解像度を決めることです。一般的な印刷用途の場合、300dpi、350dpiという入力解像度が多く用いられますが、これはアナログ画像を1インチ当り300や350の格子に区切り、区切られた範囲を1つのピクセルにすることになります。
音声の場合、アナログ状態の音声とは媒質を伝播する波ですが、連続的に変化する音波をデジタルデータにする場合、どの程度の周期で音波を計測するかを決めなければなりません。その周期（1秒間当りの計測回数）を決め音波の値を計測するのが標本化のプロセスです。1秒間当りの計測回数を多くするほど、アナログ状態の波の形（波形）を忠実に再現できます。（その分、データサイズが大きくなります。） 音声のデジタル化の場合、標本化の精度を決めることは、サンプリングレートを決めることです。例えば音楽CDでは、44100Hzというサンプリングレートが用いられますが、これはアナログ状態の音声を1秒間当り44100回計測することになります。

以上のように、アナログ情報をデジタル情報とする場合、画像と音声は同じプロセスを経てデジタル情報に変換されていると捉えるのが良いでしょう。