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標本化定理とは?ひょうほんかていり

標本化定理とは、連続した信号を一定間隔で拾ってディジタル化するとき、元の波形を復元できる標本化周波数の下限を与える定理。下限は信号に含まれる最高周波数の2倍で、これを超えていれば標本と標本の間の値も理論上は復元できる。どこまで間引いてよいかが決まるため、伝送速度や記憶容量の見積りもここから導ける。

最終更新:2026-10-06

試験情報

応用情報技術者試験の過去問では1回出題されています。

応用情報技術者試験の頻出用語/テクノロジ系

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背景

標本化の間隔を細かくするほど元の波形に近づくが、データ量は比例して増え、伝送も保存も高くつく。逆に粗くすればどこかで元の形が分からなくなる。どこまで間引いてよいかという問いに理論上の答を与えたのがこの定理で、これがあるからこそ電話やCDの仕様を「必要十分」として決められる。応用情報ではデータ量の見積り計算とセットで問われる。

具体例

4kHzまでを扱う電話音声は8kHzで標本化し、1標本を8ビットで量子化すると8,000×8=64kビット/秒になる。CDは20kHz程度までを扱うため44.1kHzで標本化している。データ量は標本化周波数×量子化ビット数×チャネル数で見積もれるので、ステレオなら2倍になる。

試験での引っ掛け

2倍未満で標本化すると、高い周波数の成分が低い周波数に化けて復元される折返し雑音(エイリアシング)が生じる。これは標本化してしまった後の処理では取り除けないため、標本化の前に低域通過フィルタで帯域を制限しておく必要があるという順序が問われる。量子化ビット数を増やしても折返し雑音は減らない点も混同されやすい。

関連用語

出た過去問

解説は資格暗記が独自に作成しています。過去問の出典は各問題に記載のとおりです。

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試験での特徴
  • 試験では1回出題
  • 分野:テクノロジ系
  • 2倍未満で標本化すると、高い周波数の成分が低い周波数に化けて復元される折返し雑音(エイリアシング)が生じる。