PCMとは？

PCMの意味

アナログ信号をディジタル化する基本方式。一定間隔で振幅を取り出す標本化、その値を離散的な段階に丸める量子化、値をビット列に変換する符号化の3段階からなる。標本化周波数と量子化ビット数がデータ量と品質を決める。

PCMの具体例

標本化周波数44.1kHz・量子化16ビット・ステレオなら、1秒当たり44,100×16×2＝約1.41Mビット。3分の曲では非圧縮で約32MBになる。この計算はデータ量を問う出題の定番で、時間・周波数・ビット数・チャネル数の掛け算で求める。

PCMは試験でどう引っ掛けられる？

量子化で生じる誤差（量子化雑音）は、ビット数を増やせば減るがゼロにはならない不可逆な劣化である。一方、標本化周波数を上げても量子化誤差は減らない。どちらのパラメータが何に効くのかの対応が問われる。

PCMと関連する用語

• 標本化定理
• 可逆圧縮と非可逆圧縮
• コーデック

PCMが出た過去問

• PCM方式によって音声をサンプリング（標本化）して8ビットのディジタルデータに変換し，圧縮せずにリアルタイムで転送したところ，転送速度は64,000ビット／秒で…

  正解：125

  要点：標本化周波数＝転送速度÷量子化ビット数。間隔はその逆数

  1回の標本化で8ビットのデータが生じ、それを圧縮せずに毎秒64,000ビットで送っているので、1秒あたりの標本化回数は64,000÷8＝8,000回である。サンプリング間隔はその逆数なので1÷8,000秒＝0.000125秒となる。マイクロ秒は100万分の1秒なので、0.000125秒は125マイクロ秒である。

  出典：平成28年度 春期 基本情報技術者試験 午前 問4（IPA）

• 音声などのアナログデータをディジタル化するために用いられるPCMにおいて，音の信号を一定の周期でアナログ値のまま切り出す処理はどれか。

  正解：標本化

  要点：PCMは標本化→量子化→符号化の順に処理する

  PCMは標本化・量子化・符号化の3段階でアナログ信号をディジタル化します。このうち標本化は、一定の周期でアナログ波形の値をそのまま取り出す処理です。取り出した値を離散的な段階値に丸めるのが量子化、それを2進数のビット列にするのが符号化です。

  出典：平成29年度 春期 基本情報技術者試験 午前 問24（IPA）