16 Bit vs. 24 Bit Audio

Discussion of mysteries behind bit-depth, sample rates and sound quality

by Tweak

This article is gonna be keeping as simple as possible. 新しい人が問題点を把握し、何が本当に重要なのかを強く意識できるようにするためです。 これから、ビット深度とサンプルレートについて、これらがどのようにストレージ要件に反映されるのか、そして、音楽を録音する際の2つの方法の主観的な違いについてお話ししていきます。 要するに、24ビット録音と私たちが求める「音質」の関係はどうなっているのか、ということです。

私が初めてデジタル オーディオの世界に足を踏み入れたとき、それはもっとシンプルな世界でした。 デジタルオーディオを記録、生成する製品はすべて16ビットでした。 音楽配信の主流であるコンパクトディスクは、ビット深度16ビット、サンプルレート44.1kHzのデジタルオーディオを搭載しています。

18ビットのドラムマシン、20ビット、そして24ビットのエフェクトプロセッサと、徐々にビット深度の高い製品が登場するようになりました。 そして、レコーダーは24ビットへと飛躍していきました。 今日、オーディオ・インターフェースはおそらく24ビットで、44.1、48、88.2、96、さらには192khzと、好きなサンプルレートを選択することができるようになっています。 マルチトラックレコーダーは、16/44.1 と 24/96 の間です。

では、これらの数字は何を意味し、どれほど重要なのでしょうか。 そこがポイントです。 まず、これらの定義をしっかり押さえておく必要があります。

まず、私たちはデータについて話しているのだと知ってください。 1と0だ。 それが私たちが作っているものです、みなさん! 私たちが行っているのは、数字を良い音になるようにフォーマットすることです。 これをイメージする最も簡単な方法は、オーディオ エネルギーが時間の任意の時点でスライスできる一連のレベルとしてです。 16ビットオーディオでは、65,536のレベルが可能です。 解像度が1ビット上がるごとに、レベルの数は2倍になります。 24ビットになると、実際には16,777,216個のレベルがあります。 私たちが話しているのは、ある一瞬に止まったオーディオの一片であることを忘れないでください。

ここで、私たちの友人である「時間」を画像に追加してみましょう。

サンプルレートとは、1秒間に測定（サンプリング）されるオーディオの回数のことです。 つまり、CDの赤本規格では、サンプルレートは44.1kHz、つまり1秒間に44,100スライスということになります。 では、96kHzのサンプルレートは何でしょうか？ ご想像のとおりです。 1秒間に96,000スライスもの音声をサンプリングしているのです。

それでは、すべてをまとめてみましょう。 これは、ビットレート、つまり、ファイルを転送するために 1 秒間にどれだけのデータが必要かを示しており、ファイルの大きさに変換できます。 CDは16ビット、44.1なので、44,100スライスで、それぞれが65,536レベルです。 新しいオーディオインターフェイスでは、1秒間に96,000スライス、1スライスあたり約1700万レベルの録音が可能です。 これは大変なデータ量だと思われるかもしれませんが、確かにその通りです。 ビットレートは通常、Mbit/secで表現されます。 しかし、このような計算をする必要はありません。 私が代わりに計算します。 これはレコーディングのプロセスにおいて、脇道にそれるような重要な分野ではありません。 あなたにとって重要なのは、これがハードディスクのストレージにどう反映されるかということです。

Space required for of stereo digital audio

96,000

Bit Depth	Sample Rate	Bit Rate	ステレオ1分間のファイルサイズ	3分間の曲のファイルサイズ
16	44.1	44.1	44.1	44.1	44.1	4	1.35メガバイト／秒＜1437＞＜6907＞10.1メガバイト＜1437＞＜6907＞30.3メガバイト＜1437＞＜1742＞＜3865＞＜3401＞16＜1437＞＜3401＞48000＜1437＞＜3401＞1．46メガバイト	11.0 メガバイト	33 メガバイト
24	4.0 メガバイト	4.39メガバイト／秒	33.0 メガバイト	99 メガバイト
mp3 ファイル	128 k／ビットレート	0.13 Mbit/Sec	0.94 メガバイト	2.82 メガバイト

つまり、24/96 で録音すると、ファイル サイズが 3 倍以上になることがおわかりいただけると思います。 3分間のマルチトラック曲で、数字を計算してみましょう。 上記をより明確にするために、標準的なMP3ファイルのスペックも載せておきます。

121 メガ5メガ

Hard disk requirements for a multiトラック3分の曲

Bit depth/sample rate	number of mono tracks	size per mono track	size per song	songs per 20 gigabyte hard disk	songs per 200 gigabyte hard disk
16/44.Bits	songs per 20 gigabyte hd	songs for 200 gigabyte hd	songs per 20 gigabyte hd	songs per 200 gigabyte hd	8	15.1 メガ	121 メガ	164	1640
16/48	8	16.1 メガ	16 メガ	132 メガ	150	1500
24/96	8	49.5メガ	396 メガ	50	500
16/44.1	16	15.1メガ	242meg	82	820
16/48	16	16.0	16.5メガ	264 メガ	74	740
24/96	16	49.0	16.5メガ	792 メガ	24	240

なお、これらのサイズは、録音したが削除しなかったアウトテイクを考慮しておらず、すべてのトラックで曲の先頭から最後までの線形録音方法を仮定したものです。 また、ハード ディスクのセクター サイズも考慮されていないため、ドライブの多くの領域が空になってしまいます。 実際の使用環境は異なるかもしれません。

では、次の 2 つのことに注意してください。 24/96 での録音は、16/44.1 での録音に比べ 250 倍以上もの解像度をもたらします。 24/96 での録音は 16/44.1 での録音に比べ約 3 1/4 のスペースを必要とします。

以上、技術に関する説明を終了します。 まだ付き合ってくれますか？ さあ、本題に入りましょう。

高いビット深度とサンプル レートで録音すべきか？

さて、これらの異なるビット深度とサンプル レートで音楽がどのように聞こえるかという主観的な側面に入りましょう。 24/96 で録音された曲がどれだけ良く聞こえるか、誰も実際に数値化することはできません。 24/96のファイルが250倍のオーディオ解像度を持っているからといって、それが250倍良い音になるとは限りませんし、2倍のクオリティになるとも思えません。 実際、音楽に詳しくない友人たちは、その違いに気づかないかもしれません。 あなたはおそらく気づくでしょうが、劇的な何かを期待しないでください。 MP3とWaveファイルの違いを聴き分けられますか？ もしそうなら、おそらくサンプルレートの違いを聞き分けることができるでしょう。 例えば、22.05kHzと44.1kHzの違いは、ほとんどの音楽愛好家にとって非常に明確です。 訓練された耳なら32khzと44.1の違いを聞き分けることができます。 しかし、44.1kHzと96kHzを比較した場合、本当の意味で主観的になってしまいます。

Use 32 bit float if available

サンプル レートとナイキスト理論について説明しましょう。 この理論は、デジタル オーディオの実際の上限閾値は、サンプル レートの半分で頂点に達するというものです。 つまり、44.1 で録音する場合、発生する最も高い周波数は約 22kHz になります。 これは、優れた聴覚を持つ典型的な人間が聞き取ることができる周波数よりも2kHz高い周波数です。 さて、ここからが本当のブードゥー教です。 オーディオマニアは、デジタルオーディオの登場以来、アナログシステムで聴くレコードはデジタルオーディオより音が良いと主張してきました。 実際、アナログの録音・再生機器は、人間の聴覚の閾値の2倍以上である50khzまで測定できることが証明されています。 ここに大きな謎がある。 オーディオのエネルギーは、私たちには聞こえないけれども、私たちが聞いている低周波に影響を与えるものとして存在しているという理論です。 ナイキスト理論に戻ると、96khzのサンプルレートは、48khzの潜在的なオーディオ出力に変換され、アナログサウンド再生の最高峰からそれほど遠くない。 このことから、同じ原理が働いていると推測されます。 私たちが知覚できない閾値でオーディオが改善され、それによって私たちが聞くことができるものが「より良く」なるのです。 さっきも言ったが、ブードゥー教だ。

アドバンストクラスです。 32ビット浮動小数点演算とは？ ほとんどの主要なシーケンサーや優れたマルチトラックレコーダーの多くは、オーディオを一時的に32ビット浮動小数点フォーマットでレンダリングします。 これは、32ビットレコーディングと混同してはいけません。 基本的に、余分なビットは、録音後にファイルに追加され、デジタル領域でのオーディオ数学のための余裕のあるヘッドルームを可能にします。 ファイルが出力される前に、インターフェイスの24ビットコンバータを通過します。 私は、「浮動小数点」は、計算におけるスケーラブルな小数点と考えています。 24個のレジスタで計算するよりも32個のレジスタで計算したほうが、より正確な結果が得られます。 また、24個の数値の列では理論的に不可能な計算も可能になります。

16 チャンネルのオーディオ ミキサーが、毎秒 44,100 回、32 個の数値の 16 セットを合計、すなわち「加算」し、マトリクス化していると考えてみてください。 これは膨大な数の計算です。 今、各チャンネルの上で計算を行うすべての気の利いたプラグインと、チェーンの最後にある超硬いレンガ壁のリミッターを追加してください。 よーし！ 俺たちはすごい数字を叩き出しているんだ!

しかし、データが24ビット・コンバーターに到達すると、8ビットが「切り捨て」られるか、切り落とされます。 しかし、それでも数学的な結果はより正確なのです。 これはすべてあなたの背後で起こっていることで、あなたはそれを考える必要はありません。

しかし、高いサンプルレートで録音すべきなのでしょうか？ 大丈夫です。 サンプルレートはビット深度と大きく異なることを覚えておいてください。 それは、誰に尋ねるかによって異なります。 CDを焼くときに「どうせ44.1になってしまうんだから」と言う人もいます。 また、オーディオインターフェイスが96kHzで音を処理しミキシングする場合、結果はより良く、最終的に44.1に変換した後でもより良いままだと言う人もいます。 そして、他のあらゆる立場も同様です。 ある人は16/44.1がCDには十分であり、私にも十分だと言います。 また、24/44.1にした方が容量がそれほど増えないし、S/N比が上がるからと言う人もいます。 24/88.2は44.1に戻る偶数変換なので、24/96より優れているという議論もあります。

Bit Depth。 よし、これはツイキャスによる福音書だ! この機能があれば、すべての録音に24ビットを使いましょう。 私は過去10年間、16ビットが望ましいと信じていましたが、絶対に考えを改めました。 何を録音しているかに関わらず、これは真実です。 良いマイク、非常に良いプリアンプ、クリーンなオーディオシステムを持っていて、アコースティックギター、クラシックオーケストラ、アカペラボーカルのような非常にダイナミックな楽器を録音する場合、その差は歴然としています。 しかし！24ビットのデータで音が良くなるわけではありません。 実はそうではありません。 デジタルオーディオの数値の領域で、オーディオに余裕を与えてくれるものなのです。 アナログの波形ではなく、数字や計算の話をしていることを忘れないでください。 24ビットのデータがあれば、非常にダイナミックな音楽を録音することができ、非常に静かで柔らかいパッセージや、非常に大きなパッセージを録音することができます。 静かな部分は、システムのノイズフロアの上に留まる可能性が低くなります。 圧縮せずに録音することも可能です。 より低いレベル、より広いヘッドルームで録音することができます。 これにより、時折のピークが上部で切り捨てられることがなくなり、コンバーターに余裕を与えることができます。 帯域の限界に挑戦しているわけではないので、楽器の音がクリアになり、ボーカルも「きれい」に聞こえ、曲のミキシングも良くなり、ノイズも少なくなります。 ですから、24ビット録音の方が音が良いというわけではありません。 実際、16ビットと同じかそれ以上に悪い音が出るかもしれません。 しかし、24ビットであれば、レコーディング担当者はノイズフロアとヘッドルームを確保し、優れたレコーディングを実現することができます。

Korg MR1000 1-Bit 5.6MHz Mobile Recorder

1-bitテクノロジーの原音忠実性と究極の柔軟性を備えた、新しい、驚くほど手頃なMR-1000は、最終ミックスやロケ録音を決して時代遅れにしないよう保証してくれます。 トゥイーク 新しいDSDフォーマットは、どんなサンプルレートでも私たちのマスターレコーディングのコピーをスピンオフできることを約束します。 Korg

によるこの記事を読んでください。

サンプル レートについては、そうしない正当な理由がない限り、44.1 のサンプル レートを使用します。 ビデオ用のオーディオを作成している場合、多くのエディターがそのレートしか使用しないため、48Khz を使用するとよいでしょう。 音楽の種類によっては、88.2あるいは96Khzの高い解像度が少し役に立つようです。 ギターやパーカッションなどのアコースティック楽器、そしてもちろんボーカルなど、繊細な高音域を持つものは恩恵を受けるようですが、その効果は微妙なようです。 例えば、399ドルのオンボードプリアンプ付きオーディオインターフェイスを持っていたとしましょう。 プリアンプとコンバーターをより良いものに交換すれば、44.1では96khzでの録音よりも音の違いが出てきます。

一度シーケンサーの中で、オーディオ ファイルは処理のために 32 ビットに変換され、出荷時に 24 または 16 に変換されることがあります。 ですから、私のアドバイスは、最低でも 24 ビット/44.1 で録音し、素材がそれに値すると思えば、サンプル レートを 88.2 または 96 に上げることです（そしてディスク容量もあります）

192kHz レートはどうでしょう? さて、オーディオインターフェイスメーカーがどのように製品を買わせようと計画しているのか考えてみましょう。 ある会社が192を発表すると、すべての会社はそうしなければ売れなくなると思うのです。 私の考えでは、それは誇大広告です。 ハードディスクを早くいっぱいにしたいのなら、どうぞ使ってみてください。 このことは、フォーラムで長い間議論されてきました。 結局のところ、誰もその違いを見分けることができないのです。

では、どのようにして音質を実現するのでしょうか。

よく聞かれるのですが、そのたびに私はうろたえます。 「どのような機材 (サウンドカード、プリアンプ、ケーブル、レコーダー、シーケンサーなど) を使えば、「最高の」音質が得られるのか? 500ドルのプリアンプを買ってスタジオに置き、マイクをつないでみて、「同じような音」「少し良くなったかもしれない」「よくわからない」とがっかりしている人を想像して、私はがっかりしてしまいます。 なぜでしょう？ その主な理由は、すべてが大きなシステムであり、その最も汚いパンポットと同じくらい純粋でしかないからです。 たった一本のケーブルの異音で、せっかく良い音を出している機材が台無しになってしまうのです。 ジッターのあるサウンドカードにデジタル接続された原始的なマイクプリアンプは、敗北することになります。 プリアンプからコンバーター、そして最高品質のモニターに至るまで、チェーン全体がプロ品質でなければならないのです。 しかし、もし素晴らしいシグナルチェーンがあれば、16ビットのレコーディングでも、平均的なプリアンプと一般的なコンバーター、モニターを使えば、24/96よりも良い音で聴くことができます。

Lynx Studio Technology Aurora 16 16-Channel Digital Audio Converter

Lynx Studio Technologyの新しいAuroraラインのデジタルオーディオコンバータは、シングルラックスペース8および16チャンネルモデルで前例のないオーディオ品質と制御を提供します。 Aurora 16は、192kHzアナログ-デジタル変換とデジタル-アナログ変換を特徴とし、すべてのルーティングとサンプルレートのオプションをフロントパネルで制御します。 Auroraの拡張機能は、Lynx AES16を使用してコンピュータから、または互換性のあるラップトップやハンドヘルドポケットPCを使用して赤外線でアクセスすることができます。

（*SNRは信号の量に対するノイズの量で単位はdB[デシベル]で表されます。 それは技術です。 2,700ドルのNeumann U87と最高級のGreat Riverプリアンプを持つ人でも、マイクがうまく配置されていなかったり、部屋が好ましくない特性を引き出すと、ひどい録音になります。 また、ボーカルに過度なコンプレッションをかけると、どんな機材であっても悪い音になります。 つまり、EQやプロセッサー、プラグインの使い方がわかっていれば、高音質なミックスを実現することができるのです。 ここからが本題です。 自分の機材のことを本当によく知っていて、それを使いこなしている人は、ただ単に24/96の最高級レコーダーに接続する人よりも、少ない機材で16ビットの音質を実現することができるのです。 テクニックは機材と同じくらい重要であり、ビット数やレートよりも重要なのです。 そして、技術や機材よりも重要なことはただひとつです。

最も重要なポイントは最後に取っておきますが、私は以前にも言いましたが、もう一度言います。 くだらないカセットデッキで録音された素晴らしい音楽は、24/192で磨かれたウンコよりも多くの人々の心をつかむでしょう。 あなたの才能は何よりも重要であり、それを買うことはできないのです。 だから、練習すること、テクニックを磨くこと、余裕があるときはシグナルパスをアップグレードすることを忘れないでください。

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Cool Quote:

“Music at its best is not need in novelty; indeed, the more old is used to it, the strength of effect.” (古ければ古いほど、慣れているほどその効果は強い)

ゲーテ（1749-1832）、ドイツの詩人、劇作家。

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