ゲイン【gain】
概要
ゲインは入力に対する出力の比率を表し、これをそのまま倍率で表す場合と、対数を用いた「デシベル」（dB）という単位で表す場合がある。例えば、入力が1で出力が10であればゲインは10倍であり、デシベルでは20dBとなる。ゲインが0dBの場合は入力と出力の信号レベルが等しく、増幅も減衰も行われていない状態を意味し、プラスの値であれば増幅、マイナスの値であれば減衰を表す。
音響機器においては、マイクやアンプの入力感度を調整する際にゲインの概念が用いられる。ゲインを上げると小さな音でも大きく拾えるようになる一方、周囲の雑音も同時に増幅されるため、適正な値への設定が求められる。出力後の音量そのものを表す「ボリューム」と混同しないよう注意が必要である。
通信分野では、アンテナの性能を表す値としてゲインが用いられる。これは特定の方向へ電波を送受信する効率を示すものであり、アンテナ自体が電力を増幅するわけではなく、電波を特定方向へ集中させることで見かけ上の強度を高めている。高ゲインアンテナは、長距離通信や衛星通信、無線LANなどで利用されている。
カメラなどの画像処理では、暗い場所での撮影時に、イメージセンサーが捉えた光の電気信号を内部で増幅する処理を「ゲイン調整」と呼ぶ。画面全体の輝度を底上げして明るく写すことができるが、増幅の過程で本来存在しないノイズ信号も同時に拡大されるため、ゲインを上げ過ぎると画質が粗くなる傾向がある。
ゲインを制御する技術は、20世紀初頭に真空管を用いた増幅回路が開発されたことで確立された。その後、トランジスタや集積回路の発展により、音響機器から通信機器、コンピュータの映像処理に至るまで、様々な電子機器の内部にゲインの制御技術が組み込まれるようになった。現代のデジタル機器では、物理的な回路の調整に加え、ソフトウェア上で数値を乗算することでゲインを制御する方式も普及している。
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