サンプリング周波数（Sampling Frequency）

サンプリング周波数（Sampling Frequency）とは、音などの連続した信号をデジタルのデータに変換するときに、1秒間に何回その値を測って記録するかを表す数のことです。単位はHz（ヘルツ）で、「サンプリングレート」とも呼ばれます。数が大きいほど、元の音をより細かく記録できます。

現実世界に例えると、サンプリング周波数はパラパラ漫画の1秒あたりの枚数のようなものです。枚数が多いほど動きがなめらかになり、少ないと速い動きがかくかくして、細かい様子が抜け落ちてしまいます。

音をデジタルにする仕組み

前提の話です。空気の振動である音は、本来なめらかに変化し続ける波です。コンピューターで扱うには、この波の高さを一定の間隔で測り、数値の並びとして記録します。この「測る」作業がサンプリング（標本化）で、1秒間に測る回数がサンプリング周波数です。たとえば44.1kHzなら、1秒間に4万4100回、音の波の高さを記録しています。

どこまで高い音を記録できるか

大切な決まりです。デジタルの音で記録できる最も高い音の周波数は、サンプリング周波数のおよそ半分までとされています。これは「標本化定理」と呼ばれる理論にもとづくもので、この上限の周波数を「ナイキスト周波数」と呼びます。人間に聞こえる音の高さの上限はおよそ2万Hzのため、その2倍を少し上回る44.1kHzがあれば、聞こえる範囲の音をおおむね記録できます。

用途ごとの代表的な値

よく使われる値です。サンプリング周波数は、用途によって使い分けられています。

低すぎると起こること

音質への影響です。サンプリング周波数が低すぎると、高い音が記録できなくなり、こもったような音になります。電話の声が少し聞き取りにくいのは、8kHzという低い周波数で、人の声の範囲だけを記録しているためです。また、上限を超える高い音がそのまま入ってくると、元にはなかった別の音に化けて記録される「エイリアシング」という現象も起こります。

ビット深度との違い

よく一緒に出てくる言葉です。サンプリング周波数が「1秒に何回測るか」を表すのに対し、ビット深度（量子化ビット数）は「1回の測定をどれだけ細かい段階で記録するか」を表します。音楽CDは、44.1kHz、16ビットという組み合わせです。サンプリング周波数は音の高さの範囲に、ビット深度は小さな音から大きな音までの幅に関わります。

ファイルの大きさとの関係

データの量の話です。サンプリング周波数を2倍にすると、記録する回数も2倍になるため、圧縮していない音のデータの大きさもほぼ2倍になります。音楽CDと同じ品質のステレオの音は、1分でおよそ10MBになります。ハイレゾの96kHz、24ビットで記録すると、その3倍以上の大きさになるため、保存する容量や通信の量とのつり合いを考えて選ぶ必要があります。

違う周波数を混ぜるとき

制作での注意点です。動画の編集などで、サンプリング周波数の違う音の素材を組み合わせると、変換が必要になります。設定が合っていないと、音の高さや速さが少しずれたり、映像と音がだんだんずれていったりすることがあります。動画を作るときは48kHz、音楽CD向けなら44.1kHzというように、最終的な用途に合わせて設定をそろえておくと安心です。

高ければよいとは限らない

選び方の考え方です。サンプリング周波数を上げれば理論上はより高い音まで記録できますが、聞く人の耳や再生する機器が対応していなければ、違いは感じにくくなります。ハイレゾ音源の良さについては、さまざまな意見があります。普段の音楽鑑賞には44.1kHzや48kHzで十分なことが多く、音楽の制作や加工では、余裕を持たせるために高めの値が使われます。

あわせて知っておきたい用語

• ハイレゾ：
  CDを上回る細かさで記録された、高音質の音源です。
• ビット深度：
  1回の測定で、音の大きさを何段階で記録するかを表す値です。
• PCM：
  音の波を一定の間隔で測り、数値の並びとして記録する方式です。
• WAV：
  音のデータを、圧縮せずにそのまま保存できるファイル形式です。