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|30| 量子化

|30| 量子化

NO項目               計算主な出題番号集中ゼミの章別集中ゼミのページ番号
30量子化無し8・91.28

出題パターンは5種類

  1. 量子化の定義
  2. 量子化について
  3. 量子化雑音の影響を軽減するために用いられるもの
  4. 高能率符号化について
  5. 量子化誤差について

標本化・量子化・符号化の中で圧倒的に出題数が多いのが量子化です。
関連項目も踏まえて必ず点数に結び付けられるようにしましょう。

関連項目の |31| 標本化・量子化・符号化 と |32| パルスの変調方式 を一緒に覚えると効果的です。


パターン1

h18 6月 午後

h18 	6月 	午後

解答 3

h18 	6月 	午後


正しい解答 : アナログ信号を標本化パルスで切り取ったときの振幅を、何段階かに分けた不連続の近似値に置き換える。

なお、他の選択肢については以下のようになっています。

選択肢1 :「標本化」について述べたものである。
     :アナログ信号を一定の時間間隔で抽出し、それぞれの振幅をもつパルス波形列にする。
選択肢2 :「誤り制御」について述べたものである。
     :一定数のパルス列にパルス列を付加して、伝送時のビット誤り制御信号にする。
選択肢4 :「符号化」について述べたものである。
     :何段階かの定まったレベルの振幅をもつパルス列を、1パルスごとに2進符号に変換する。

標本化・量子化・符号化の定義については、以下の言葉に着目すると良いでしょう。
「標本化」 : { アナログ信号を一定の間隔で抽出 }
「量子化」 : { 標本化パルスで切り取ったときの振り幅を }
「符号化」 : { 1パルスごとに2進符号に変換する }

h21 10月 午前

h21 	10月 	午前

解答 1

h21 	10月 	午前


正しい解答 : アナログ信号を標本化パルスで切り取ったときの振幅を、何段階かに分けた不連続の近似値に置き換える。

なお、他の選択肢については以下のようになっています。

選択肢2 :「誤り制御」について述べたものである。
     :一定数のパルス列にパルス列を付加して、伝送時のビット誤り制御信号にする。
選択肢3 :「標本化」について述べたものである。
     :アナログ信号を一定の時間間隔で抽出し、それぞれの振幅をもつパルス波形列にする。
選択肢4 :「符号化」について述べたものである。
     :何段階かの定まったレベルの振幅をもつパルス列を、1パルスごとに2進符号に変換する。

標本化・量子化・符号化の定義については、以下の言葉に着目すると良いでしょう。
「標本化」 : { アナログ信号を一定の間隔で抽出 }
「量子化」 : { 標本化パルスで切り取ったときの振り幅を }
「符号化」 : { 1パルスごとに2進符号に変換する }

h25 10月 午前

h25	10月	午前

解答 2

h25	10月	午前


正しい解答 : アナログ信号を標本化パルスで切り取ったときの振幅を、何段階かに分けた不連続の近似値に置き換える。

なお、他の選択肢については以下のようになっています。

選択肢1 :「誤り制御」について述べたものである。
     :一定数のパルス列に余分なパルス列を付加して、伝送時のビット誤り制御信号にする。
選択肢3 :「標本化」について述べたものである。
     :音声などの連続したアナログ信号をの振幅を一定の時間間隔で抽出し、
      それぞれの振幅をもつパルス列にとする。
選択肢4 :「符号化」について述べたものである。
     :何段階かの定まったレベルの振幅をもつパルス列を、1パルスごとに2進符号に変換する。

標本化・量子化・符号化の定義については、以下の言葉に着目すると良いでしょう。
「標本化」 : { アナログ信号を一定の間隔で抽出 }
「量子化」 : { 標本化パルスで切り取ったときの振り幅を }
「符号化」 : { 1パルスごとに2進符号に変換する }

h28 2月 午前

h28	2月	午前

解答 1

h28	2月	午前


正しい解答 : アナログ信号を標本化パルスで切り取ったときの振幅を、何段階かに分けた不連続の近似値に置き換える。

なお、他の選択肢については以下のようになっています。

選択肢1 :「誤り制御」について述べたものである。
     :一定数のパルス列に余分なパルス列を付加して、伝送時のビット誤り制御信号にする。
選択肢3 :「標本化」について述べたものである。
     :音声などの連続したアナログ信号をの振幅を一定の時間間隔で抽出し、
      それぞれの振幅をもつパルス列にとする。
選択肢4 :「符号化」について述べたものである。
     :何段階かの定まったレベルの振幅をもつパルス列を、1パルスごとに2進符号に変換する。

標本化・量子化・符号化の定義については、以下の言葉に着目すると良いでしょう。
「標本化」 : { アナログ信号を一定の間隔で抽出 }
「量子化」 : { 標本化パルスで切り取ったときの振り幅を }
「符号化」 : { 1パルスごとに2進符号に変換する }

パターン2

h18 2月 午前

h18 	2月 	午前

解答 3

h18 	2月 	午前


正しい解答

(1) 量子化するときの信号のレベルの段階(量子化のステップ)を一定にすると、量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
したがって、入力信号電力が小さいときは、信号に対して雑音が相対的に「大きく」なる。

(2) 信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため、送信側において、信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に小さくなるように圧縮器を用いる。


(1)の補足
S/Nq = 信号電力/量子化雑音電力
 ↓
量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
 ↓
例 : 信号電力が大きい場合 → 信号電力 10 / 量子化雑音電力 1 → 信号10に対して雑音1
例 : 信号電力が小さい場合 → 信号電力 1 / 量子化雑音電力 1 → 信号1に対して雑音1
 ↓
入力信号電力が小さいときは、「信号に対して雑音が相対的に大きく」なる。

(2)の補足
1) 送信側においては伸張器を用いることはない。送信側では必ず「圧縮器」を用いる。
2) 信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に「小さく」なるように圧縮器を用いる。
3) 信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に「大きく」なるように圧縮器を用いる。
 ↓

信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため。

h18 2月 午後

h18 	2月 	午後

解答 1

h18 	2月 	午後


正しい解答

(1) 量子化するときの信号のレベルの段階(量子化のステップ)を一定にすると、量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に関係なく一定である。
したがって、入力信号電力が「小さい」ときは、信号に対して雑音が相対的に大きくなる。

(2) 信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため、送信側において、信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に大きくなるように「圧縮器」を用いる。


(1)の補足
S/Nq = 信号電力/量子化雑音電力
 ↓
量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
 ↓
例 : 信号電力が大きい場合 → 信号電力 10 / 量子化雑音電力 1 → 信号10に対して雑音1
例 : 信号電力が小さい場合 → 信号電力 1 / 量子化雑音電力 1 → 信号1に対して雑音1
 ↓
入力信号電力が小さいときは、「信号に対して雑音が相対的に大きく」なる。

(2)の補足
1) 送信側においては伸張器を用いることはない。送信側では必ず「圧縮器」を用いる。
2) 信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に「小さく」なるように圧縮器を用いる。
3) 信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に「大きく」なるように圧縮器を用いる。
 ↓

信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため。

h20 2月 午前

h20 	2月 	午前

解答 1

h20 	2月 	午前


正しい解答

(1) 量子化するときの信号のレベルの段階(量子化のステップ)を一定にすると、量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に「関係しない」
したがって、入力信号電力が「小さい」ときは、信号に対して雑音が相対的に大きくなる。

(2) 信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため、送信側において、「圧縮器」が用いられる。


(1)の補足
S/Nq = 信号電力/量子化雑音電力
 ↓
量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
 ↓
例 : 信号電力が大きい場合 → 信号電力 10 / 量子化雑音電力 1 → 信号10に対して雑音1
例 : 信号電力が小さい場合 → 信号電力 1 / 量子化雑音電力 1 → 信号1に対して雑音1
 ↓
入力信号電力が小さいときは、「信号に対して雑音が相対的に大きく」なる。

(2)の補足
1) 送信側においては伸張器を用いることはない。送信側では必ず「圧縮器」を用いる。
2) 信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に「小さく」なるように圧縮器を用いる。
3) 信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に「大きく」なるように圧縮器を用いる。
 ↓

信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため。

h20 2月 午後

h20 	2月 	午後

解答 5

h20 	2月 	午後


正しい解答

(1) 量子化するときの信号のレベルの段階(量子化のステップ)を一定にすると、量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に関係なく一定である。
したがって、入力信号電力が「小さい」ときは、信号に対して雑音が相対的に大きくなる。

(2) 信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため、送信側において、信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に大きくなるように「圧縮器」を用いる。


(1)の補足
S/Nq = 信号電力/量子化雑音電力
 ↓
量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
 ↓
例 : 信号電力が大きい場合 → 信号電力 10 / 量子化雑音電力 1 → 信号10に対して雑音1
例 : 信号電力が小さい場合 → 信号電力 1 / 量子化雑音電力 1 → 信号1に対して雑音1
 ↓
入力信号電力が小さいときは、「信号に対して雑音が相対的に大きく」なる。

(2)の補足
1) 送信側においては伸張器を用いることはない。送信側では必ず「圧縮器」を用いる。
2) 信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に「小さく」なるように圧縮器を用いる。
3) 信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に「大きく」なるように圧縮器を用いる。
 ↓

信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため。

h21 6月 午前

h21 	6月 	午前

解答 3

h21 	6月 	午前


正しい解答

(1) 量子化するときの信号のレベルの段階(量子化のステップ)を一定にすると、量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に「関係しない」
したがって、入力信号電力が「小さい」ときは、信号に対して雑音が相対的に大きくなる。

(2) 信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため、送信側において、「圧縮器」が用いられる。


(1)の補足
S/Nq = 信号電力/量子化雑音電力
 ↓
量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
 ↓
例 : 信号電力が大きい場合 → 信号電力 10 / 量子化雑音電力 1 → 信号10に対して雑音1
例 : 信号電力が小さい場合 → 信号電力 1 / 量子化雑音電力 1 → 信号1に対して雑音1
 ↓
入力信号電力が小さいときは、「信号に対して雑音が相対的に大きく」なる。

(2)の補足
1) 送信側においては伸張器を用いることはない。送信側では必ず「圧縮器」を用いる。
2) 信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に「小さく」なるように圧縮器を用いる。
3) 信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に「大きく」なるように圧縮器を用いる。
 ↓

信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため。

h24 10月 午前

h24	10月	午前

解答 5

h24	10月	午前


正しい解答

(1) 量子化するときの信号のレベルの段階(量子化のステップ)を一定のとき、量子化雑音電力Nの大きさは、信号電力Sの大きさに「関係しない」
したがって、入力信号電力が「小さい」ときは、信号に対して量子化雑音が相対的に大きくなる。

(2) 信号の大きさにかかわらずS/Nをできるだけ一定にするため、送信側において、「圧縮器」が用いられる。


(1)の補足
S/N = 信号電力/量子化雑音電力
 ↓
量子化雑音電力Nは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
 ↓
例 : 信号電力が大きい場合 → 信号電力 10 / 量子化雑音電力 1 → 信号10に対して雑音1
例 : 信号電力が小さい場合 → 信号電力 1 / 量子化雑音電力 1 → 信号1に対して雑音1
 ↓
入力信号電力が小さいときは、「信号に対して雑音が相対的に大きく」なる。

(2)の補足
1) 送信側においては伸張器を用いることはない。送信側では必ず「圧縮器」を用いる。
2) 信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に「小さく」なるように圧縮器を用いる。
3) 信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に「大きく」なるように圧縮器を用いる。
 ↓

信号の振幅の大小にかかわらずS/Nをできるだけ一定にするため。

h21 6月 午後

h21 	6月 	午後

解答 1

h21 	6月 	午後


正しい解答

(1) 量子化するときの信号のレベルの段階(量子化のステップ)を一定にすると、量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に関係なく一定である。
したがって、入力信号電力が「小さい」ときは、信号に対して雑音が相対的に大きくなる。

(2) 信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため、送信側において、信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に大きくなるように「圧縮器」を用いる。


(1)の補足
S/Nq = 信号電力/量子化雑音電力
 ↓
量子化雑音電力Nqは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
 ↓
例 : 信号電力が大きい場合 → 信号電力 10 / 量子化雑音電力 1 → 信号10に対して雑音1
例 : 信号電力が小さい場合 → 信号電力 1 / 量子化雑音電力 1 → 信号1に対して雑音1
 ↓
入力信号電力が小さいときは、「信号に対して雑音が相対的に大きく」なる。

(2)の補足
1) 送信側においては伸張器を用いることはない。送信側では必ず「圧縮器」を用いる。
2) 信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に「小さく」なるように圧縮器を用いる。
3) 信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に「大きく」なるように圧縮器を用いる。
 ↓

信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため。

h22 10月 午後

h22 	10月 	午後

解答 5

h22 	10月 	午後


正しい解答
(1) 量子化とは、アナログ信号を「標本化」して取り出した振幅を、所定の幅ごとの領域に区切り、それぞれの領域を「1個」の代表値で近似することをいう。

(2) 量子化雑音は、振幅を区切る領域の幅が「小さい」ほど少ない。

h24 10月 午後

h24	10月	午後

解答 3

h24	10月	午後


正しい解答

(1) 量子化するときの信号のレベルの段階(量子化のステップ)を一定にすると、量子化雑音電力Nは、信号電力Sの振幅の大小に関係なく一定である。
したがって、入力信号電力が「小さい」ときは、信号に対して量子化雑音が相対的に大きくなる。

(2) 信号の振幅の大小にかかわらずS/Nをできるだけ一定にするため、送信側において、信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に大きくなるように「圧縮器」を用いる。


(1)の補足
S/N = 信号電力/量子化雑音電力
 ↓
量子化雑音電力Nは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
 ↓
例 : 信号電力が大きい場合 → 信号電力 10 / 量子化雑音電力 1 → 信号10に対して雑音1
例 : 信号電力が小さい場合 → 信号電力 1 / 量子化雑音電力 1 → 信号1に対して雑音1
 ↓
入力信号電力が小さいときは、「信号に対して雑音が相対的に大きく」なる。

(2)の補足
1) 送信側においては伸張器を用いることはない。送信側では必ず「圧縮器」を用いる。
2) 信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に「小さく」なるように圧縮器を用いる。
3) 信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に「大きく」なるように圧縮器を用いる。
 ↓

信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため。

h27 6月 午前

h27	6月	午前

解答 4

h27	6月	午前


正しい解答

(1) 直線量子化では、どの信号レベルに対しても同じステップ幅で量子化される。このとき、量子化雑音電力Nの大きさは、信号電力Sの大きさに「関係しない」
したがって、入力信号電力が小さいときは、信号に対して量子化雑音が相対的に大きくなる。

(2) 信号の大きさにかかわらずS/Nをできるだけ一定にするため、送信側において、「圧縮器」を用い、受信側において「伸張器」を用いる方法がある。


(1)の補足
S/N = 信号電力/量子化雑音電力
 ↓
量子化雑音電力Nは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
 ↓
例 : 信号電力が大きい場合 → 信号電力 10 / 量子化雑音電力 1 → 信号10に対して雑音1
例 : 信号電力が小さい場合 → 信号電力 1 / 量子化雑音電力 1 → 信号1に対して雑音1
 ↓
入力信号電力が小さいときは、「信号に対して雑音が相対的に大きく」なる。

(2)の補足
1) 送信側においては伸張器を用いることはない。送信側では必ず「圧縮器」を用いる。
2) 信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に「小さく」なるように圧縮器を用いる。
3) 信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に「大きく」なるように圧縮器を用いる。
 ↓

信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため。

h27 6月 午後

h27	6月	午後

解答 5

h27	6月	午後


正しい解答

(1) 直線量子化では、どの信号レベルに対しても同じステップ幅で量子化される。このとき、量子化雑音電力Nの大きさは、信号電力Sの大きさに関係しない。
したがって、入力信号電力が「小さい」ときは、信号に対して量子化雑音が相対的に大きくなる。

(2) 信号の大きさにかかわらずS/Nをできるだけ一定にするため、送信側において、「圧縮器」を用い、受信側において「伸張器」を用いる方法がある。


(1)の補足
S/N = 信号電力/量子化雑音電力
 ↓
量子化雑音電力Nは、信号電力Sの振幅の大小に「関係なく一定である」
 ↓
例 : 信号電力が大きい場合 → 信号電力 10 / 量子化雑音電力 1 → 信号10に対して雑音1
例 : 信号電力が小さい場合 → 信号電力 1 / 量子化雑音電力 1 → 信号1に対して雑音1
 ↓
入力信号電力が小さいときは、「信号に対して雑音が相対的に大きく」なる。

(2)の補足
1) 送信側においては伸張器を用いることはない。送信側では必ず「圧縮器」を用いる。
2) 信号の振幅が「小さい」ときは量子化ステップが相対的に「小さく」なるように圧縮器を用いる。
3) 信号の振幅が「大きい」ときは量子化ステップが相対的に「大きく」なるように圧縮器を用いる。
 ↓

信号の振幅の大小にかかわらずS/Nqをできるだけ一定にするため。

パターン3

h20 6月 午前

h20 	6月 	午前

解答 5

h20 	6月 	午前


正しい解答
対数「圧縮器」 = 小振幅の信号に対する「量子化雑音の影響を軽減する」ために用いられる。

h20 6月 午後

h20 	6月 	午後

解答 1

h20 	6月 	午後


正しい解答
対数「圧縮器」 = 小振幅の信号に対する「量子化雑音の影響を軽減する」ために用いられる。

h23 10月 午前

h23 	10月 	午前

解答 1

h23 	10月 	午前


正しい解答
対数「圧縮器」 = 小振幅の信号に対する「量子化雑音の影響を軽減する」ために用いられる。

h23 10月 午後

h23 	10月 	午後

解答 4

h23 	10月 	午後


正しい解答
対数「圧縮器」 = 小振幅の信号に対する「量子化雑音の影響を軽減する」ために用いられる。

パターン4

h21 2月 午後

h21 	2月 	午後

解答 4

h21 	2月 	午後


正しい解答 : 高能率符号化方式には、量子化ステップ「幅が信号の振幅によって変化する適応量子化」が採用される。

適応量子化 = ADPCM

Adaptive Differential Pulse Code Modulation(適応的差分パルス符号変調、ADPCM)とは、音声を符号化する手法の1つ。
ADPCMは、現在の信号の値を予測し、実際の値との差分をとり、その差分を符号化する方法である。
ADPCMは、信号の性質によって変化する適応予測と、差分信号の量子化ステップ幅が信号の振幅によって変化する適応量子化の両方を用いることを特徴とする。

http://it-words.jp/w/Adaptive20Differential20Pulse20Code20Modulation.html

h21 2月 午前

h21 	2月 	午前

解答 1

h21 	2月 	午前


正しい解答 : 高能率符号化方式には、量子化ステップ「幅が信号の振幅によって変化する適応量子化」が採用される。

適応量子化 = ADPCM

Adaptive Differential Pulse Code Modulation(適応的差分パルス符号変調、ADPCM)とは、音声を符号化する手法の1つ。
ADPCMは、現在の信号の値を予測し、実際の値との差分をとり、その差分を符号化する方法である。
ADPCMは、信号の性質によって変化する適応予測と、差分信号の量子化ステップ幅が信号の振幅によって変化する適応量子化の両方を用いることを特徴とする。

http://it-words.jp/w/Adaptive20Differential20Pulse20Code20Modulation.html

パターン5

h25 6月 午後

h25	6月 	午後

解答 1

h25	6月 	午後


正しい解答
(1) 量子化誤差とは、アナログ入力信号(原信号)の値と、量子化信号の値の「差」をいう。

(2) 量子化誤差は、量子化のステップの大きさが大きいほど「大きく」なる。

量子化誤差

量子化誤差(Quantization Error)とは、アナログ信号をデジタル化するA/D変換の過程において生じる誤差のことである。
アナログ信号をデジタル信号に変換する場合、ある範囲内のデータの中で近似する量子化が行われる。
つまり、A/D変換においてアナログの数値は丸められてデジタル化するため、実際の値との誤差が生じる。

http://it-words.jp/w/E9878FE5AD90E58C96E8AAA4E5B7AE.html

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