サンプリング

(sampling)
入力信号を一定の周期で測定し、デジタルデータをつくること。連続信号(時間的に連続)をサンプリングすると、離散信号(時間的に”とびとび”の値)になる。マルチメータやオシロスコープ(オシロ)などの、現在のほとんどの計測器はサンプリングの機能がある。針が値を示すアナログのメータ(指示計器)ではなく、サンプリングで得られたデジタル値を表示するので、デジタルマルチメータという。A/D変換器でサンプリングして測定値をデジタルで扱うデジタルオシロスコープは現在のオシロの主流である(それ以外がほとんどないので、デジタルオシロを単にオシロと呼んでいる)。
自然界の現象も含めて、電気信号もアナログ値(連続した値)が多い。音や振動、温度の変化などは連続したアナログ値である。コンピュータは0と1の2種類のデジタル値(離散した値)しか扱えない。そこで計測器はサンプリングの手法によって測定データ(アナログ)をデジタルデータにしてメモリに格納している。別のいい方をすると、サンプリングはアナログーデジタル変換の手法である。連続したアナログ値をサンプリングレート(サンプリングする時間間隔)で間引いて、とびとびの値をデジタル値として取り出している。サンプリングの機能があるADコンバータは現在の電子機器には必須の電子部品となっている。
テクトロニクスの冊子「オシロスコープのすべて」(2017年4月発行)には次の解説がある。「サンプリング:入力信号の一部を多数の不連続の電気的な値に変換し、オシロスコープでストレージ、処理、また表示できるようにすること。リアルタイム・サンプリングと等価時間サンプリングの2つの方式がある。」

サンプリングされたデジタルデータから元のアナログデータを再生する場合、元データの信号に含まれる周波数とサンプリング間隔の関係を示しのがサンプリング定理である。速い信号を遅いサンプリング間隔でサンプリングすると正しいデータにならないで、エリアシング(折返しひずみ)が発生する。観測したい信号の周波数によってサンプリング時間の設定を決めることは、オシロやFFTアナライザの使い方の初歩である。
sample(サンプル)は標本なので、サンプリングは標本化である。サンプリング定理は別名、標本化定理といわれる。物理や数学の世界では「標本化」だが、計測器の世界では「サンプリング」である。計測器のサンプリングはAD変換(デジタル化)の手法で、「アナログ(連続)情報をある時間間隔で間引いてデジタルデータをつくること」と解釈され、標本をつくっているという感覚は無い。計測器では「サンプリング」があたりまえのように日本語として使われる。

オシロスコープのサンプリングの例