音声ビットレートを理解する

音がどのようにデジタルに変換されるのか、高品質の音とは何なのかについて学びましょう。ビットレートと呼ばれるデジタル音楽と音声ファイルの特質が、どのように聴く人の音楽体験に影響を与えるのか見ていきます。

ヘッドホンで音楽を聴いている男性の画像

音楽、スピーチ、音を音声データに変換する

デジタル音声はデジタルによる情報です。情報の中には密度が濃い、薄い、高品質、低品質いなどまちまちです。ビットレートとは、音声に取り込まれたデータの量を表す用語です。通常、ビットレートが高いと音質が良くなります。「ビットレートが音のフィデリティ(忠実度)を決めます。最高に素晴らしい音を録音しても、低いビットレートで再生すると、ひどい音で出てきます」とプロデューサーでエンジニアのガス・ベリーさんは言います。

 

ビットレートの理解は、音声の録音、プロデュース、配信に必要不可欠です。ビットレートを真に理解するには、音声ファイルが何から構成されているか、どのようなタイプの音声ファイルがあるのかを知らなければなりません。

 

非圧縮、可逆、圧縮の音声ファイル

「音は波からできていて、音声ファイルはその波を表しています。個別のサンプルを介して音声ファイルにエンコードされる波形は、一定期間での波形とそれがゼロポイントからどれだけ離れているかによって異なります。そのゼロポイントとは無音を意味し、音声ファイルは無音の状態から音がどれだけ離れているかを測定します。つまり、これは音波のスナップショットなんです」とプロデューサーのピーター・ロドッカーさんは語ります。

 

それらのスナップショットはそれぞれ、かなり異なっています。画質や明瞭さがそれぞれ異なるように、音声ファイルも、ファイルのサイズ、情報量、その役割によってまちまちです。例外もありますが、非圧縮ファイルは情報量が一番多く、そのためビットレートも一番高くなります。圧縮非可逆性ファイルは通常、情報量が一番少なく、そのためビットレートは低くなります。

ビットレートの動きを描いた画像ワイヤーフレームのイラスト

画像提供:ジョナサン・ピーターセン

  • 非圧縮ファイル:このタイプの音声ファイルはサイズが非常に大きく、オーディオ機器が検知できる可能な限りの情報を含んでいます。非圧縮ファイルにはWAV、AIFF、PCM といった形式があります。

  • 圧縮可逆性ファイル:このタイプのフィアルは圧縮されていますが、情報は失われません。これにはFLAC、WMA、ALAC といったタイプが含まれます。こうしたファイルは、圧縮ファイルより大きく非圧縮ファイルよりは小さなサイズです。

  • 圧縮または非可逆性ファイル:圧縮ファイルは通常、一番小さなファイル形式でさほど必要でないと思われる情報は削除してファイルを圧縮します。人気のある非可逆性音声ファイルの形式には、MP3 AAC などがあります。「Apple Music Spotify でストリーミングされているのはこの形式です」とロドッカーさんは語ります。

 

サンプルレートとビット深度

サンプルレートとは、1秒間に音声サンプルを何回取得したかを表します。:1秒間に録音機器が音をデータに変換する回数です。ほとんどのデジタル音声はサンプルレートが44.1kHzで、これは音声CDのサンプルレートでもあります。これは録音中、音声が1秒間に44,100 回、サンプルとして取得されたことを意味します。音声が再生されると、オーディオ機器は音を1秒間に44,100 回再構築します。

 

こうしたサンプルはそれぞれ情報量が異なります。ビット深度とは1つのサンプルに含まれるビット数のことです。つまり、その 44,100個の1つの音声サンプルの情報量の多さを示します。

 

サンプルレートとビット深度が高ければ、音声ファイルの情報量が増え、ファイルのサイズも大きくなります。解像度の高い写真と同様に、音声ファイルもサンプルレートとビット深度の高いファイルにはより多くの情報量を含んでいます。通常、情報量が多ければ多いほど高いビットレートが必要です。

光の効果で表現された音波。

最良のビットレートは存在しません。あるのは適切なビットレートだけです

ファイルにとって適切なビットレートは、ファイルを何の目的で使うか、またどのような方法で音声を再生するかによって決まります。サンプルレートとビット深度が高い場合、通常、高いビットレートにより音質も良くなります。つまり、情報量が多いほど音の質が良くなということです。

 

オーディオ CD のビットレートは常時、1秒間に1,411キロビット(Kbps)です。MP3 形式は96 から320Kbpsで、Spotify などのストリーミングサービスはだいたい96から160Kbpsです。

 

オーディオファンは高いビットレートを好みますが、それがいつも良いとは限りません。デジタルオーディオ機器が膨大な情報量を受け入れなければならないことを考慮する必要があります。オーディオ形式をオーディオ機器でダウンロードしたり聴いたりする場合、高いビットレートでも対応できます。ストリーミングの場合は、少し低いビットレートの方が効果的にストリーミングできます。しかし、90Kbps以下になると、人間の耳には音質がかなり悪く聴こえます。聴覚のトレーニングをしても無理でしょう。

 

高性能のハードウェアを使用していない場合であっても、ビットレートと音のフィデリティ(忠実度)が高いかどうかは関係ありません。市販のイヤホンやヘッドフォンを使っている場合は、結局は原音をすべて忠実に再生することはできないからです。CD の高いビットレートの音は、1,411Kbps の中に含まれている非常に高い音から非常に低い音までを忠実に再生できる高性能ステレオシステムを使った時に、最高の音を再生することができます。ほとんどのイヤホンや多くのデスクトップPC のスピーカーは、そのような周波数を再生することはできません。 

 

適切なビットレートを見つける

新たに音声プロジェクトを始める時には、高いサンプルレートとビット深度で、できるだけ音質の良い録音をしたほうが良いでしょう。音声を作成する時には、音声が人にどのように聴こえるのか考慮する必要があります。

 

どのような種類の音声を作成する場合であっても、今後生まれるかもしれない新しいテクノロジーに対応できるよう常に高品質のファイルを保管するようにしましょう。未来の音声形式には、もっと高いビットレートが必要かもしれないし、未来のコネクションやハードウェアは、高いフィデリティ(忠実度)の音声を再生できるかもしれません。今後10年後に、市販のオーディオ機器でも160Kbps以上のビットレートを再生できるようになる可能性は十分あります。ですから、古くなった非圧縮ファイルは大事に保管しておきましょう。ちなみに、非圧縮ファイルはいつでも他の形式に変換できます。

 

オーディオ作成では、どのタイプのファイルを使うかを知っておくことが重要です。グラフィックイコライザーの使い方を覚え、音楽をミックスする方法を理解すれば、ビットレート数にかかわらず作成するオーディオの品質が向上します。

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