音質

音質は、通常、電子機器からのオーディオ出力の正確さ、忠実度、または明瞭度を評価するものです。音質は、機器が元の音を再現する正確さを測定するツールが使用される場合など、客観的に測定できます。また、人間のリスナーが音に反応したり、別の音との類似性を知覚したりする場合など、主観的に測定することもできます。 [ ^1]

複製または録音の音質は、それを作成するのに使用された機器、^[2]録音に対して行われた処理とマスタリング、それを再生するために使用された機器、それを再生するために使用されたリスニング環境など、多くの要因によって決まります。^[3] 場合によっては、イコライゼーション、ダイナミックレンジ圧縮、ステレオ処理などの処理が録音に適用され、オリジナルとは大幅に異なるが、リスナーにとってより心地よいと感じられるオーディオが作成されることがあります。他の場合には、目標はオリジナルに可能な限り近いオーディオを再生することです。

スピーカー、マイク、アンプ、ヘッドフォンなどの特定の電子機器に適用される場合、音質は通常、正確さを指し、高品質の機器ほど、より正確な再生を提供します。マスタリング録音などの処理手順に適用される場合、絶対的な正確さは、芸術的または美的配慮よりも二次的なものとなる場合があります。ライブ音楽演奏の録音などの他の状況では、オーディオ品質は、部屋の音響を最適に利用するために部屋の周囲にマイクを適切に配置することを指す場合があります。

デジタルオーディオは、さまざまな形式で保存されます。最も単純な形式は非圧縮 PCMで、オーディオは、一定の時間間隔で配置された一連の量子化されたオーディオサンプルとして保存されます。 ^[4] サンプルを時間的に近づけるほど、より高い周波数を再現できます。サンプリング定理によれば、帯域幅が制限された信号（純粋な正弦波成分を含まない信号）である帯域幅B は、1 秒あたり 2B を超えるサンプルで完全に記述できるため、帯域幅が制限されたアナログ信号を完全に再構成できます。^[5] たとえば、人間の聴覚帯域幅が 0 から 20 kHz の場合、オーディオは 40 kHz 以上でサンプリングする必要があります。アナログ信号への変換によって生じる超音波周波数を除去する必要があるため、実際には 44.1 kHz（CD オーディオ）または 48 kHz（DVD）などのわずかに高いサンプルレートが使用されます。

PCM では、各オーディオ サンプルは、限られた精度で瞬間の音圧を表します。精度が限られているため、量子化誤差が発生します。これは、録音に追加されるノイズの一種です。量子化誤差を減らすには、サンプルを大きくすることで各測定の精度を上げることができます (オーディオ ビット深度を参照)。サンプルに追加されるビットごとに、量子化誤差は約 6 dB減少します。たとえば、CD オーディオはサンプルごとに 16 ビットを使用するため、量子化ノイズは最大音圧レベルより約 96 dB 低くなります (全帯域幅で合計した場合)。

PCM を保存するために必要な容量は、サンプルあたりのビット数、1 秒あたりのサンプル数、およびチャンネル数によって異なります。CD オーディオの場合、これは 1 秒あたり 44,100 サンプル、1 サンプルあたり 16 ビット、ステレオ オーディオの場合は 2 チャンネルで 1 秒あたり 1,411,200 ビットになります。ただし、オーディオ圧縮を使用すると、この容量を大幅に削減できます。オーディオ圧縮では、オーディオ サンプルはオーディオ コーデックを使用して処理されます。ロスレス コーデックでは、反復サンプルや冗長サンプルをより効率的に保存された形式にパックすることにより、オーディオ サンプルは情報を破棄せずに処理されます。その後、ロスレス デコーダーが、品質を変更せずに元の PCM を再生します。ロスレス オーディオ圧縮では、通常、ファイル サイズが 30～50% 削減されます。一般的なロスレス オーディオ コーデックには、FLAC、ALAC、Monkey's Audioなどがあります。

追加の圧縮が必要な場合は、MP3、Ogg Vorbis、AACなどの非可逆オーディオ圧縮を使用できます。これらの技術では、心理音響学の原理を使用して、人間の聴覚では認識できない、または認識できない詳細の精度を下げるようにオーディオを処理することで、可逆圧縮技術が強化されています。これらの詳細を削除した後、残りの部分に非可逆圧縮を適用して、ファイルサイズを大幅に削減できます。したがって、非可逆オーディオ圧縮ではファイルサイズを 75～95% 削減できますが、重要な情報が誤って破棄された場合は、オーディオ品質が低下する可能性があります。

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この音声ファイルは、2016 年 5 月 7 日付のこの記事の改訂版から作成されたもので、その後の編集は反映されていません。 (2016-05-07)

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