68AM097｜第68回 臨床検査技師国家試験 過去問

正答

4（量子化）

この問題のポイント

アナログ・デジタル変換〈A/D変換〉の3段階を、「時間軸」「振幅軸」「2進表現」のどこを離散化するかで区別する問題です。

解説

アナログ信号は時間も振幅も連続的に変化します。A/D変換では、まず一定の時間間隔で信号の値を取り出す標本化を行い、時間軸を離散化します。次に、取り出した各標本の振幅を最大値と最小値の間で一定幅に分けた有限個の段階へ丸めます。これが量子化です。たとえばnビットなら原則として2ⁿ個の量子化レベルを表せ、ビット数が多いほど量子化幅は細かくなって元信号に近づきますが、有限段階へ丸めるため量子化誤差は避けられません。最後に、各量子化レベルを0と1のビット列へ対応させる操作が符号化（コード化）です。標本化周波数が低すぎると折り返し雑音、量子化幅が粗すぎると量子化誤差が大きくなるため、異なる原因として整理します。

選択肢の確認

1．誤り。正規化は値を所定の範囲や基準値に合わせて変換する一般的処理で、振幅を有限段階へ分ける操作名ではありません。
2．誤り。標準化は平均0・標準偏差1など、統計的な尺度をそろえる処理を指し、A/D変換の量子化とは異なります。
3．誤り。標本化は連続時間信号を一定時間間隔で取り出し、時間軸を離散化する操作です。問題文は振幅の分割を述べています。
4．正しい。最大値と最小値の間を一定幅に分け、各標本値を有限個の振幅レベルへ割り当てる操作が量子化です。
5．誤り。コード化（符号化）は、量子化後の各レベルを2進数などのデジタル符号へ対応させる次の段階です。

覚えるポイント

• A/D変換＝標本化（時間）→量子化（振幅）→符号化（ビット列）。
• nビットでは原則2ⁿ段階、ビット数が多いほど量子化幅は細かい。
• 標本化不足は折り返し、量子化の粗さは量子化誤差を生む。