感想：ほぼ年刊weBlog：So-netブログ

	ブログをはじめるログイン

耳・・・・・のつづき　 [感想]

アナログ信号(音声)をデジタル信号(音声)に変換するというのは・・・・・

横軸→を時間、縦軸↑を音の大きさ、つまり振幅にとるグラフを考えると、
一定時間ごとにその瞬間の振幅をサンプリングすることですよね。

つまり、波、たとえば正弦波のグラフに等間隔な方形の網目を
オーバーラップさせたイメージで、
その網目の交点に一番近い値に
置き換えていくというイメージがわかりやすいでしょうか。

その一定時間→をサンプリング周期といい、
その逆数がサンプリング周波数ですね。
振幅方向の等間隔の分割↑を量子化などといったりします。

縦軸方向↑の話しですが、
図1の場合、鳥渡見難いですが、赤い線をよく見ると、
サインカーブを突き破ったり、足りなかったりと、
サイン波形に忠実ではなく、
一定間隔の階調↑(量子化深度っていったりします)に
合わせるとずれてきますよね。
これが、量子化誤差っていうやつです。
量子化の階調数(深度)が低いと誤差が大きくなるは想像し易いですね。
音声データで言えば量子化誤差はノイズとなってあらわれます。
量子化の深度が高い、深い、細かくなるほど
誤差によるノイズは小さくなります。
(吉野家みたいだね～　とかゆうとりますけど、全然違いますよぉ)
(って誰のフレーズ?)

音楽CDの場合、
リニアPCMなんて言葉をお聞きになったことがあるかもしれません。
リニアとは文字通り直線的ということで圧縮をしない状態を指します。
聞こえにくい部分も削らない、まったくもって削らない
とでも言った方がいいかもしれません。
PCMはPulse Code Modulationの略ですよね。
図1のように一定間隔のパルスに置き換え、
かつパルスがそれぞれの大きさにコード化されてますよね。
Mは変調ですが、対象物を
ある目的の為に加工変換することに他ならないですよね。

それ～から、こんどは横軸方向→についてです。
っでっ、サンプリング周波数が44．1kHzなので、
約100分の2．27秒のさらに1000分の1秒の間隔で
サンプリングしてるんですね。
めちゃめちゃ忙しいですね。

で～も、アナログ信号をデジタル信号にする際に、
アナログの情報を完全に取り込むためには、
アナログ信号の最高周波数の少なくとも2倍の周波数で
サンプリングしなければなりません。
これをナイキストの定理とかシャノン・染谷の定理といいます。
頭で考えて予想した方や証明した方ってエライですね。

そして、CDの量子化のビット深度数は16bitですよね。
これは2の16乗＝65536階調で振幅↑を区切っていることになるんですね。
たぶん、CDはsigned(符号付き)16bitなので、
正の値だとその半分の32768階調ですね。

音というのは空気の縦振動ですね。
つまり伝わる方向に空気が押されたり引かれたりして伝わりますね。
その大きさは、圧力として、だから音圧と呼ばれるんですね。
で音圧の単位はデシベル[dB]ですね。
なぜか基準が20μPa＝20μN/m²になってます。
μはマイクロで10^-6＝0．000001のことですね。
ちなみに、平均の大気圧はよく天気予報でも1013hPaといいますよね。
hはヘクト、10²＝100ですよね。
正確には標準大気圧は1013．25ｈPaで、
昔はmbar、ミリバールという単位を使っていたので、
大気圧の数字の桁を変更しない為にhを使ってるんですね。
この基準がギリギリ聞こえる音圧なんでしょうかね。

大きさが2倍の音というのを考えてみますと、

20×log₁₀(2倍)・・・・・・・・①

ここで、以前の記事『対数の暗算?』がお役に立ちます。
①は常用対数ですので、log₁₀2≒0．30103(覚え方：沢岩さん)です。
っでっ、20×0．30103≒6．02
よって2倍でかい音①はデシベルで表すと約6ｄBということになりますね。

よくダイナミックレンジ(DR)という言葉を聞いたことがあるかもしれません。
これはとにかく比較するものであれば定義できるんでしょうが、
音で言えば、やっと聞こえる音から、
これ以上は大きくなっても変わらないと感じるまでの音圧の範囲のことです。
って、どんなんでしょう?
大きすぎて感覚が麻痺するのか、鼓膜が破れて聞こえなくなるのか、
わかりませんが、その音圧の比のことですね。

また、ダイナミックレンジとはちょっと違いますが、似たもので、
ダイナミックレンジと同じと考えてもいいかもしれませんが、
S/N比(Signal to Noise Ratio　SNR　信号対雑音比)
というのも聞いたことがあるかもしれません。
雑音など、ノイズに対しての目的の音などの信号の比です。

すんっごぉいマイクでS/N比が120dBぐらいだそうです。
人間の耳は優秀でございまして、
だいたいDRが120dB～130dB強or140dB弱ぐらいといわれています。
(後半はかなり幅があるなぁ

)

そしてCDは量子化深度1bitに対して音圧が2倍になる、
っといろんなサイトで書いてありましたが、
どうしてなんだろうと考えると、
2bitって2²＝4ですよね。
1bitって2¹＝2ですね。
ただ単に、2bit：1bit＝4：2＝2：1
とそれだけのことでした。
3bitと2bit、4bitと3bit…も2倍ですよね。
あたりまえかぁ～◎┳z
っでCDは、正の値の部分で
0～＋32768の範囲(＝2¹⁵)だとすると、15(bit)×約6dBで
約90dBのダイナミックレンジがあるということになります。

これは20×log₁₀Ⅹ≒90・・・・・・・・②
この②を変形すると、
Ⅹ≒10^{90／20＝4．5}
ということですよね。
このⅩを満たす値がだいたい32000倍ということですね。
あとの為に②の対数の底を変換しておきます。
log₁₀Ⅹ＝log₂Ⅹ／log₂10
∵log_BA＝log_CA／log_CB
よって②は

log₂Ⅹ	≒90／20×log₂10
	＝9／2×log₂10
	＝9／2×log₁₀10／log₁₀2
	＝9／2／log₁₀2

∵log_AA＝1
ここで、log₁₀2は以前の記事『対数の暗算?』より
沢井は憎く旧語呂無策や　または　沢岩さん
でしたから、

log₂Ⅹ	≒9／2／0．30102999566398・・・・・
	≒14．948676426993・・・・・
	≒14．95

∴Ⅹ≒2^14．95
となります。

って、これまたややこしくしてますが、
もともと90という数字は15(bit)×約6dBからきてます。
これをもとのくわしい値に直すと、
15(bit)×約6dB＝15×20×log₁₀2
これが②の右辺になりますね。
②⇔
20×log₁₀Ⅹ＝15×20×log₁₀2
⇔
log₁₀Ⅹ＝15×log₁₀2
⇔
log₁₀Ⅹ＝log₁₀2¹⁵
⇔
Ⅹ＝2¹⁵
∴量子化bit深度とダイナミックレンジはおなじ
ということですよね。
本末転倒のような感じですね。

ダラダラとつづきましたが、結局、
CDさんはやっと再生できる音の
約32768倍大きな音まで記録できるんですって。
これはこれでCDさん、すごいですね。
っがぁ、
DVDさんは24bitなので、23bitとすると約8388608倍になって
人間さんに肉薄しておりまして、もっとも～っとすご～いです。
っがぁ、
ここまで、DVDのスペックを余すところなく再現するor再現できる
機械が存在しないんじゃないのぉ?
っでぇ、
百万倍～一千万倍弱ものダイナミックレンジがある
人間さんのお茸耳もスゴぉすぎですね。

2010-03-12 06:00
共通テーマ：日記・雑感

耳・・・・・草冠　艸　付けたらきのこ　 [感想]

今日は耳の日ですね。
ひな祭りでもあり、金魚の日や他にもいろんな記念日ようです。
って、ほぼ毎日が何かしらの記念日ですけどね。
今年もあと残すところ今日コミで304日になりました。(早いですネッ‘＞^)
右のカスタムペインの曜日の計算で、
来年の1月1日にあわせると
計算当日を含む今年の残り日数が計算できます。

一時期、かなりテレビなどで流行りましたが、
どこかの国(イギリスだったかな?)で
実用化されたモスキート音をご存知ですか。

店先などで若者たちがたむろするのを
阻止しようと開発された不快音で
比較的ちょ～高い単調な音ですよね。

その若者にだけ聞こえるという不快なモスキート音を
流したところ、たむろや万引きが減ったとか…

逆に若者にしか聞こえないということで、
欧米で携帯の着信音などで一時期ブームになったとかという話です。

どこか有名なサイトにモスキート音が聴けるところがありますね。
しかもマイサイトだから
swfファイル(フラッシュ)を直にいじれてうらやましいです。
ソネブロは無料では限られたタイプのファイルしかアップできませんよね。
有料でも音声ファイルはmp3だけなんですかね。

という訳で、ってどういう訳かよく分かりませんが、
耳の日にちなんで、耳のテストでもしてみませんかぁ?
あなたもモスキート音にチャレンジ!

ちなみにクロスブラウザで
(ブラウザ(ホームページ閲覧ソフト←くどい?)によらずに)
このテストを動作させるのにけっこうちょっぴり苦労しました。

しか～し、努力の甲斐もむなしく、動作するのは、
Tridentエンジン搭載のIE(動作確認はIE6のみ)、
Geckoエンジン搭載のFirefox(動作確認は3.5.8)、
Prestoエンジン搭載のOpera(動作確認は10.10)、
そして最初の2つを含むLunascape(6.0.2)で
何とか動くようになりました。

っがゃぁ、Lunascapeにも含まれており、
Google ChromeやWin版(Mac版も同じかな?)のSafariに
搭載されているWebkitエンジンでは、
ウン

ともスン

ともおっしゃりませんでした。

能書きじゃなく、グダグダはさておいて、
さっそくお耳のテストしてみましょうね。っね。

いちおうモスキート音というのは
17000Hz～18000Hzあたりの音を言うらしいです。
いちおう人間の耳は20Hz～20000Hzぐらいの
周波数特性があるといわれています。

19000Hz＝19kHzの音が聞こえれば、おおむね13～17歳ぐらい、
17000Hzで、だいたい18～24歳ぐらい、
15000Hzで、やく25～30歳、
13000Hzあたりで、まあ31～40歳相応ということらしいです。

っぎゃ、もちろん個人差などがありますので、
ザックリと考えればいいんじゃないでしょうか。

音データは一応、正弦(単波長)波のmp3です。
ってWAV(ウェーブ)やAIFF(アイフ)などの
高音質の非圧縮ファイルなどがアップできませんからね。
まあぁ、正弦波ぐらいのなら高音質も何もないですからOKですが。
いちおう正弦波なので他の周波数や倍音なども含まれていません。
mp3はMPEG1 Audio Layer3のことで非可逆圧縮の一種で、
1度圧縮してしまうと元のデータには戻せませんが、
CDと同等の音質で1／10位までデータを圧縮できると言われてます。
これは、人間の耳にはほとんど聞こえない部分などカットするなどして
データ量を抑えているんですね。
だから、もと音より軽くなったとか、厚みがなくなったと言われたりします。
Layer1よりも、最も高圧縮率なようです。
ただ、Layer1はほとんど使われていないようですけどね。

mp3は最高音質の320kbpsのビットレートで変換してありますが、
mp3の特性では最高音質でも
18000Hz～19000Hzあたりからそれ以降はカットされるようです。
音データはWAVで作成し、mp3に変換後、
もう一度WAVに変換して、18000Hz以降データが
減衰してないか調べてありますが、定かではありません。
たぶん大丈夫でしょう。
地獄耳良い耳をお持ちの方、是非ご報告をお願いします。

下にウィンドウズメディアプレーヤーWMPが埋め込まれています。
埋め込みが表示されてない方は残念ながら、体験できません。
知識がお有りなら、インストールなど色々試してみてください。
Windows7やVISTAは試してないのでわかり兼ねますが、
おそらくウインドウズパソコンならWMPが
予めインストールされてると思います。
(違ってたらごめんなさい。情報を頂けるとありがたいです。)
その他のOSプラットフォームをご使用の皆さん、
埋め込みがWMPなのでおそらく体験できないかもしれません。
Mac用のWMPはあるようですが。(ごめんなさい。勉強不足です。)

警告です

人間の耳の周波数別の感度、周波数特性は、
一般的に3000Hz～4000Hzぐらいが最も感度がいいとされ、
普段良く使われる音域は500Hz～2000Hzぐらいだと言われています。
低い周波数や高い周波数は聞き取りにくい傾向があり、
また、年を取るにつれて高い周波数から聞こえなくなっていくようです。

事前に管理人の環境ではある程度のチェックをしていますが、
WMPのシークバー
(曲などの再生箇所を表す、再生時に動いている部分)が
左から右へ動いていれば

、音は再生されています。
もし音が出ているのに、聞こえていなくても、
各機器には信号が流れ、耳には音のエネルギーが到達しております。
よって、以下に示す方法などで
PCやアンプ、スピーカーなどの機器の設定をして、お持ちの機器や
ご身体に影響のないようにくれぐれもご注意くださいませ。
と申し上げましても、
ごく普通に音楽を聴くような環境ではまず問題ないと考えますが、
常識の範囲でご利用くださいますようお願いします。

少しでも不快感や違和感を感じたりした場合は、
ただちに、ご利用を中止して頂きたく存じます。
さらに、ヘッドフォンなどはご使用にならなくても、
スピーカーで十分にご体験頂けますので、
ヘッドフォンなどはご使用にならない方がよろしいかと存じます。

またご環境によってはうまく動作しないかもしれません。
あしからず、ご了承願います。

す～こし、おどろおどろしい感じの注意喚起を書きましたが、
音量の上げすぎには注意してくだされ!!!!!っということです。
ノークレーム、ノーリターンメニーリポート、
メニーグッドレスポンスでお願いします。(ヤフオク風)

調整の説明です。
最初にブログをロード、読み込んだ時に、
WMPのボリュームが半分ぐらいになるようにしてあります。

まず、WMPのスライドボリュームは一切いじらずに、PCなど
ハード側の音量、ボリューム関係をかなり小さ目に調節してください。
そして下の緑の4000Hzのボタンを押してみてください。
10秒間、4000Hzの音が出ます。
その間にハード側の各音量、ボリューム関係を調節してください。
WMPのスライドボリュームはいじらなくても体験できると思いますが、
IEをお使いの方はWMPのスライドボリュームを触った場合、
おそらく一度調節した音量で固定されると思いますが、
それ(Trident)以外のブラウザの方は、
調節しても元の値に戻りますのでPCやハード側の方で調節してくださいね。

それでは、準備が整いましたら、早速、おみみチェックを始めましょう。
調整の時と同じく、10秒間信号が流れます。
低い周波数の8000Hzから順番に、
ボタン的には上から下にチェックした方がわかりやすいです。
WMPのPLAYボタン、STOPボタン、ミュートボタン、
そしてスライドボリュームはコントロールできます。
Operaだけ一度クリックしないとコントロールできないようです。
各周波数をテストする分はWMPをクリックしなくてもOKですよ。

周波数が高くなるにつれ音が出てないんじゃないか
と思われるかもわかりませんが、シークバーが動いていれば
信号は出ていますので、素直にあきらめましょう。
スピーカーに耳を近づけすぎたり、ボリュームを上げたりしても、
大きな音は耳によくないでしょうから。
もう一度申し上げておきますが、大音響の音は聞こえていなくても、
確実にお耳に音のエネルギーとして届いております。

聞こえない周波数でも再生開始時と終了時は、
生成信号の質が良くないためか、
プチッ　っという音が聞こえますが、それは本来の音ではありません。
おっ、ぜんぶ聞こえたと思われた方、ザンネンでした。
先ほども申し上げましたが、mp3の特性上、
18000Hzぐらいから上の音はあまりあてにはなりません。
また、ハード的な問題として、サウンドデバイスにもよりますが、
20000Hz以上の音はまともに再生されないことも多いようです。
これ以上の音はよりあてにならないでしょう。
10代の方や良い茸　耳をお持ちの方、
聞こえましたら、ご報告頂ければありがたいです。

こちらが調整用です→

←こちらが調整用です

ついでに、雑学でも…

アナログ信号(音声)をデジタル信号(音声)に変換するというのは・・・・・・・・・・

タグ：テスト AIFF 耳の日 MP3 wav モスキート音耳周波数特性

2010-03-03 06:00
共通テーマ：日記・雑感

品名即席和風めん　 [感想]

　早いものでもう9月もおわりですね

コメント等たくさん頂いており
まことにありがとうございます

その反応も楽しみにされていらっしゃるとは思いますが
ご期待に添えてなくて申し訳ございませんです

書かなくても読ませて頂いて
笑ったり

感心したり
ツッコんだり

させて頂いております

ところ、で　ところ、で　心太

　袋入りの即席焼きそばって
テフロン加工
あっ

商標だった

もとい
フッ素樹脂
(これ書いてる途中に)
(フッ素樹脂について)
(くわしく書こうと横道にそれました)
(また次回にでも)
などで調理面を処理した
焦げ付きにくい
こびりつきにくい
フライパンひとつで
うまくできますぅ～?

説明書きどおりにやると
絶対こびりつくんですけど

鍋とフライパン2つ使わないと出来ません

　いわゆる
鉄のフライパンで
うまくできる方法を知りたいです

もんだいにしていいですかぁ～

【問題】
焦げ付き防止加工されてない鉄のフライパンで
かつ
それを1つだけ用いて
袋入りの乾燥即席焼きそばを
フライパンにこびりつかせずに
上手に作る方法を示せ

って昔から思ってましたけど
よく考えたら
考えなくても
命令形で失礼な話しですよね

但し
問題の不備をつくような解答はナシヨ