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mp3などのビットレートとサンプリング周波数とは何か?

00トップ画像音楽形式だとよくエンコードするときにサンプリング周波数とビットレートを設定できると思います。
多くの人は”値を上げれば音が良くなるもの”と認識していると思います。
実際そのとおりです。
しかし、どういう原理で音質が向上しているかをきちんと理解している人はすくないのではないでしょうか?
今回はその説明です。

まずサンプリング周波数から説明。
サンプリングとは取得することです。
なにを取得するかというと、もちろん音データです。
そして、周波数は簡単に言うと1秒間の回数です。
サンプリング周波数をこれに当てはめると取得する1秒間の回数です。
具体的にはCDのサンプリング周波数は44.1KHzです。
これは1秒間に44100回音を取得することになります。
デジタルの世界では全てがパラパラ漫画のようになっていて、動画も1秒間に数十枚の静止画からできていますよね?
音も同じように1秒間に膨大な量の音が切り替わりなっています。
CDの場合は1秒間に44100個の音が切り替わり鳴って音楽に聞こえるわけです。
ここで、なぜ音質が上がるの?という質問ですが、パラパラ漫画は静止画を早く切り替えるとスムーズに動きますよね?
それと同じで音も1秒間の音の数が多くなると1枚当たりの音の時間が短くなり、スムーズに動くようになるわけです。


次はビットレートです。
ビットレートの単位はbpsですよね?
これの意味は「ビット/秒」
1秒間に何ビット(容量)の音が記録されているかを表しています。
デジタルでは曲線というものはありません。
すべて直線です。
ディスプレイも四角い点が集まっていますよね?
四角い点ということはまるではありません。
ですが、丸い物の写真は丸く見えますよね?
これは多くの小さい四角い点も集まれば丸く見えるのです。
また、さらに小さい点を多く使った画像を見るとさらに丸が奇麗に見えるようになります。
ピンと来ない方は画像を拡大してみてください。(次第に点が大きく少なくなり、だんだん四角くなっていきます。)
ですが、点が多くなるということは情報量が多くなり、容量が大きくなるのはわかると思います。

48s-flac.jpg音の場合、サンプリングしたのを無理やり画像化すると右のグラフのようになります。
これはグラフで横軸が音の周波数、縦軸が音量になっています。
アナログであれば拡大すると綺麗な曲線になっています。
しかし、デジタルにした時点で曲線というのはありえないです。
なので情報量を増やし、曲線に近付けていくわけです。



これが大まかなサンプリングとビットレートの話です。

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