見本 PDF 第 13 章量子化，サンプリングからΔΣ変調までディジタル・オーディオのキーワード河合一基本特性 ● 量子化とダイナミック・レンジ振幅方向への離散化が量子化です．信号V S ［V］を分解能M ［ビット］で量子化すると，量子化ステップ N と量子化ノイズ N q が求まり，これにより理論的なダイナミック・レンジ DR が決定されます． N q ＝V S /（N − 1）＝V S /（2M − 1）う）ですが，最近のコンバータ IC では高性能化のために量子化器を多値化しているものも多く見られます．理論特性，すなわち量子化雑音の振幅と周波数分布は， ΔΣ変調器のステージ数（次数）と動作サンプリング・レートnf S で決定されます． ΔΣ変調器のサンプリング・レートには，基準サンプリング・レート f（に対して S 例えば f S ＝ 44.1 kHz） 64f S ，128f S などが用いられています． SACDでは64 f S の動作サンプリング・レート（44.1 k × 64 ＝ 2.8224 MHz）を SACD のサンプリング・レートと称しています．量子化された信号のダイナミック・レンジDR はN q のサイン波に対する分布と電力から計算できます． DR ［dB］＝ 6.02 ×M ＋ 1.78 これはあくまでもディジタル領域での理論値で，アナログ性能のダイナミック・レンジは，これより悪くなります． ● サンプリング・レート時間方向への離散化がサンプリングで，サンプリング周波数のことをサンプリング・レートともいいます．サンプリング周波数 f S［Hz］と，再生可能最大周波数f A ［Hz］は， f A ＝ f S/ 2 の関係があります．サンプリング周波数はメディアごとに標準化されており，その代表的なものは次の通りです． ● サンプル・レート変換サンプル・レート変換は，入力サンプリング・レート f S 1 を変換器で出力サンプリング・レートf S 2 に変換する機能です．これを実行するデバイスはサンプル・レート・コンバータと呼ばれています．パソコン内部のオーディオ・コーデックなどでは，多くの音楽ファイルに対応するためにサンプル・レート変換機能が用いられています． ▶例 1：f S 1 ＝ 44.1 kHz →f S 2 ＝ 192 kHz D−A コンバータ機器で，内部 D−A コンバータを入力フォーマット（サンプリング・レート）に関係なく固定のサンプル・レートで動作させる目的の変換 ▶例 2：f S 1 ＝ 96 kHz →f S 2 ＝ 44.1 kHz スタジオで 96 kHz サンプリングで録音した音楽データを CD−DA フォーマットのデータにするためマスタリング工程で変換 ● CD（CD−DA）：f S ＝ 44.1 kHz ● DVD （Audio）：f S ＝ 48 k/96 k/192 kHz ● BS ：f S ＝ 32 k/48 kHz アナログ信号加減算器（） Δ 積分器（Σ） ● ΔΣ （デルタ−シグマ）変調 ΔΣ変調は，現在のオーディオ用 A−D コンバータディジタル信号遅延や D−A コンバータ IC の基本アーキテクチャです． ΣΔ 変調と呼ばれることもあります．量子化ノイズの分布をシェープする動作から，ノイズ・シェーピングとも呼称されています．ブロック図を図 1 に示します．量子化器は通常 1 ビット（なので 1 ビット方式ともい量子化器 Z −1 サンプリング・クロック：nfS 図 1 1 次ΔΣ変調器のブロック図基本特性 129