4.5 サンプリングレートはどう設定したらいいい？

Problem

デバイスから音響信号を入力する際に，どのようにサンプリングレート を決めたらいいか分からないときに読む．

Solution

特別な理由のない場合は，サンプリングレートは16kHzで良い． そうでない場合は，エイリアスが生じない範囲で最も低いサンプ リングレートを用いる．

サンプリングレートを設定する際には，エイリアスが発生しない ように考慮する必要がある．サンプリングレートを半分にした周 波数はナイキスト周波数と呼ばれ，このナイキスト周波数を越え る周波数成分をもつ信号はサンプリングを行う際にエイリアスが 生じる．そのため，入力信号にエイリアスが発生するのを防ぐた めには，可能な限り高いサンプリングレートを用いることが好ま しく，最も高いサンプリングレートを選んだとき最もエイリアス が起きにくい．

一方でサンプリングレートを高くすると，処理するデータの量も 増加し計算コストが増大する．そのため，サンプリングレートを 設定する際には必要以上にサンプリングレートを高くしない方が 良い．

Discussion

音声のエネルギーは帯域幅にして10kHz 以上に達するが，エネルギーは 低周波成分に多く存在する．そのため，たいていの 目的に対しては低い周波数帯域だけを考えれば充分な場合が多い． 例えば，電話の場合はおよそ500Hz から 3500Hz 程度であり，5kHz 程度までの帯域幅があれば，容易に理解できる音声信号を伝送する ことが可能である[1]． 16kHz サンプリングの場合は8kHz以下の周波数成分はエイリアスを 生じることなくサンプリング可能であり，音声認識などでは用いら れることが多い．

[1] 音声の音響分析，レイ・Ｄ・ケント，チャールズ・リード著，荒井　隆行，菅原　勉監訳，海文堂，2004．