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もともとPCオーディオ(有線LAN)でしたが、音質に限界があることが判明したので、それに代わるものとして、SSD再生に転向しました。これに関していろいろ情報交換をお願いしたいです。

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16畳のエアボリュームで音楽を楽しんでいます。ほとんど1:2の長方形形状で、定在波問題を克服することは困難なため、FostexのSWで低音を補強しています。 好きなジャンル:クラシック全般(ジャ…
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日記

16bitと24bitの違いについて

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2015年07月11日

前々回のハイパーソニック・エフェクトの前段部分のエピソード、つまり高田英男さん(ビクター)の苦労話に関してちょっと考えてみたいと思います。

そのまえに、世の中にはやはり博識の人がおられ、日記公開のあと、「山城氏の合唱曲は、聴いていても理解するには高度の知識と教養が必要です。それほど難解な曲造り・構成ですが、聴き終わった後の奥の深さと透き通った超高音域感と霊感的な感性は彼にしかできない技、能力、天性でしょう。CDも出ているけれど、やはり音源はLPでないと、この空気感という厚み、懐の深さ感は出ないはずですし、あの超高音域の澄み渡る声量と伸び方はCDでは絶対に出せません」という懇切なご説明のメールを頂きました。

このコミュにもさすがな人がいらっしゃいますね。

何のことかと申しますと、高田英男さんの苦労話(下記再掲)というのは、山城組の「輪廻交響楽」のCD化にまつわる話なんです。



なお、「輪廻交響楽」の評価については、アマゾンのカスタマー・レビューがひとつの参考になるでしょう。次のURLを訪ねてみてください。

http://www.amazon.co.jp/輪廻-りんね-交響楽-芸能山城組/dp/B00005GXAF


さて、本題のCD化の際の分解能の話です。

yohineさんのご指摘のポイントをご本人の日記から抜粋します。

「そもそも整数16bitは領域が狭く、0dBフルの波形であれば65536段階で表現できますが、-6dBするたびに情報量が半分になってしまいます。レコーディングの生データは音割れを防ぐために通常やや低めの音量で録音しますから、-20dB、-40dBのあたりに波形が存在することも珍しくはないです。これが-60dBですとわずか64段階(65536の1/1024)で表現することになってしまいます。音量が下がると16bitでは弱音の表現力がとたんに失われていくわけです。

上(下図参照)のように16bit=96dBです。0dBからみてこれ(-96dB)以下の信号は表現できません。そして16bitでは非常に低い音量レベルの波形は荒い階段状の情報しか持てないということです。あとからの増幅が大きいほど階段が目立ちやすいということになります。

録音の元データが16bit(65536段階)では、入れるべき器のCDが16bitであったとしても十分とはいえないのはこのような理由からです。

これが24bit素材であれば、同じ音量でも256倍の情報量がありますから十分余裕があります。24bitならば-48dBの音量で16bitの0dBと同じ情報量を持っているわけです。これなら録音レベルが多少低くても、編集で劣化が目立ちにくいですし、16bitの器に入れる際に粗は殆ど見えません。」


以上が引用ですが、四段落目の「これが24bit素材であれば、同じ音量でも256倍の情報量がありますから十分余裕があります。24bitならば-48dBの音量で16bitの0dBと同じ情報量を持ってるわけです。」というところが、最初読んで、私にはすっと理解できない難しさがありました。


そこで、ここを理解すべく私なりに比較しました。次の画像をみてください。



左側は16bitにおける音量と表現段階数を、右側は24bitにおける音量と表現段階数を示しています。

ご覧のとおり、16bitでは、音量が-60dBですとわずか64段階でしか表現ができませんが、24bitですと、音量が-60dBでも16384段階で表現できます。つまり小音量の時でもそれだけ多くの情報量をもっています。

今度は逆に24bitで-48dBの音量のとき、65536段階の表現力(情報量)を持っていますが、これと同じ65536段階の表現力(情報量)があるのは、16bitのときは「0dB」の音量のときです。

yohineさんが、「24bitならば-48dBの音量で16bitの0dBと同じ情報量を持っている」と書かれているのは、こういうことですね。


「音量が下がると16bitでは弱音の表現力がとたんに失われていく」が、24bitであれば、かなりの弱音であっても細かく段階がつけられ、それだけ弱音が自然に聞こえる。その結果、全体の音が自然に聞こえる。音の奥行き感・立体感・陰影感がより良く出るが、裏を返せば、16bitのときは小音量での不自然感を免れず、このために全体としても不自然で奥行き感・立体感・陰影感が乏しくなる、ということになります。

ビクターの高田英男さんが「16bitではどのようにしても音が自然でない、20bitでデジタル化してみて、音の深さがちょっと改善されてきた、24bitに更に進化することによってようやくこれだ!と思う音が出てきた」と仰っているので、お二人(yohineさんと高田さん)の話が符合していると思うのです。

ただ、yohineさんは「24bit素材であれば・・・・16bitの器に入れる際に粗(アラ)は殆ど見えません」とされているので、16bitのCD再生音自体のことを仰っている訳ではないようです。16bitの器たるCDに入れられた元の素材が何bitだったかが問題だというご指摘です。

でも、冒頭メールの通り、あるいはアマゾン・カスタマーレビュー(投稿者 楼蘭)でも似たような指摘があるように「(この空気感という厚み、懐の深さ感はCDでは)出ないはずで、超高音域の澄み渡る声量と伸び方はLPでないとCDでは絶対に出せません」とあります。

ここには二つのポイントがあり混乱を避けるために一つに絞ります。超高音域の問題はさて置き、「音が自然でない」「音の奥行き感・立体感・陰影感」「この空気感という厚み、懐の深さ感」という問題です。

ということは、やはり「16bitの器」自体に限界があるということだろうと思うのですが、そもそも、16bitもしくは24bitの素材が入ったCDを再生するときに、その素材bitの違いをどこで解析・判定するのでしょうか? それによってCD再生音質に違いがでるのでしょうか? 違いはないのでしょうか?

これが私にはよく分かりません(汗!)。この場をお借りして、お詳しい方のご教示を仰ぎたいです。

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レス一覧

  1. かもん!さん、こんにちは。

    CDには16bit素材か24bit素材かの識別情報はありません。

    24bitの素材から16bitのCDに入れる時、上位の16bitのみ入れたのでは24bitのおいしいところが落ちてしまいます。

    それでコンプレッションをかけて24bitのおいしいところを持ち上げて16bitに入れ込みます。

    これで微小音の量子化歪は減らせますが、24bitの持つダイナミックレンジは狭められてしまいます。

    でも微小な背景音や反響音が克明に聞き取れますので、これでたいていの場合問題無いと思います。

    byミネルヴァ at2015-07-11 16:22

  2. yamamoto2002 さん、こんにちは。

    なるほど、早速のご回示、ありがとうございました。

    いろいろ専門的な作業をしておられるようで、
    昨年8月までの日記を拝見しましたが、
    素人の私にはとてもついていけませんでした(笑)。

    ご回示頂いた内容について勉強していきたい、と思います。

    byかもん! at2015-07-11 17:35

  3. ミネルヴァさん、こんにちは。

    とても分かりやすいご説明を頂き、感謝しています。

    CDには単なる楽曲データ以外にも基礎データがいろいろ盛り込まれているらしいので、場合によっては、素データの氏素性も分かる仕組みになっているのかなあ、といっても、一般のCDプレーヤーがそれを読み解いて、自機のDAC部門で必要な24ビット成分の取り出しまでやっているとも思えないので、まずは、ないだろうというのが質問時点の素人考えでしたが、そんなに外れてはいなかったということですね。

    ただ、これは民生機レベルの話ですが、私が毎日録音している、NHKの業務用CDプレーヤーではどうなっているのだろう? というのが次の疑問ですが、これは、ここでお尋ねするのはいささか妥当性を欠きそうです。

    ともあれ、今後とも、よろしくお願いします。

    byかもん! at2015-07-11 17:37

  4. かもん!さん、こんばんは。

    NHKの業務用CDプレーヤーはどんなものか知りませんが、CDにはHDCDというのがあります。

    16bit信号の中にHDCDエンコード音源であることを示す隠しコードが埋め込まれ、再生時にはその隠しコードで識別してデコーダーで復調されます。

    昔、上海の百貨店のCD売り場や空港でCDを買ったら大半がこのHDCDでした。

    特殊なエンコーダーとデコーダーを用いることで、16bitの限界を超えて録音、再生ができます。

    そのデコーダーを搭載したCDプレーヤを持ち合わせず、普通のCDプレーヤーで再生できるとされてはいるが、音質の劣化が若干あるとのことで、実際高音にクセが感じられたので、ある時すべて処分しました。

    後になってソフトによってはHDCDから24bitWAVファイルがリッピング可能であると知りましたが、後の祭りでした。

    byミネルヴァ at2015-07-11 20:48

  5. ミネルヴァさん、こんばんは。

    またまたご親切に情報ありがとうございます。

    HDCDというのは耳にしたことがありますが、隠しコードが埋め込まれたものとはついぞ存じませんでした。「すべて処分」されたとは勿体ないことでしたね。私の今日の日記がそのようなご記憶を刺激してしまい、お許しください。

    本日、ミネルヴァさんから頂いた知識を元に、早速このようなことを申し上げるのもなんですが、私は日本の若いプログラマーには是非、市販CDから素の24bit成分を取り出すような、立派なリッピング・ソフトを作り、それを公開して頂きたいと思いました。

    そうすれば、24bit音質の良さが広く世間に知れ渡り、現行のCD資産(素が24bit)を有効に次の時代に引き継げることと思います。

    自分にその腕があれば、ひそかにそれに取り組むところですが、文系の身では無理です(笑)。

    いずれにせよ、こと音質問題一本に絞った議論をするのであれば、24bitが本命だ、ということは日記本文で取り上げた皆さんのコメント、ミネルヴァさんのご意見、すべて認識が統一されたと思います。

    おかげさまで概念整理に一区切りがつきました。ありがとうございました。

    byかもん! at2015-07-11 21:50

  6. かもん!さん、

    こんばんは。
    別なところでいろいろお世話になっています。

    CDのソフトの入れ物としてのポテンシャルの低さは、生録をするものとしてはいつも悩ましく思っています。
    最近は96KHz/24bitでの録音が多いのですが、これをCDで焼くために44.1KHz/16bitのフォーマットにするとかなり質が落ちるので…。

    24bitと16bitの違いについては古い童謡のLPのデジタル化をした時に衝撃的な経験をしました。ダイナミックレンジも狭く、帯域幅は明らかに10KHzをはるかに下回るLPなのに96KHz/24bitでサンプリングした後にCDに焼くために44.1KHz/16bitに落とすと明らかに音質が落ちるのです。
    こんなLow Fi のソースも完全に納められないCDのキャパシティっていったいなんだろうと思いました。

    詳しくは以下のURLで。

    http://37282.diarynote.jp/201302231410517603/

    この場合、ソースの周波数帯域が狭いのでサンプリング周波数の問題ではなく、量子化の24bitと16bitの差が原因だと思っています。

    DVDオーディオが滅びてしまったことが残念です。
    今となってはハイレゾの配信に期待するしかないのでしょうか?

    byK&K at2015-07-11 22:18

  7. K&Kさん、こんばんは。(ちょっと照れますが)

    レスありがとうございます。そうなんですね。K&Kさんは正にあのイビツな場所に落とし込む、その側の方だったんですね。

    CDが発明された当時はいろいろな議論があり、当然、24/48も検討対象だったと思うのですが、当時の技術では、CD全面にデータを書き込む技術上の制約があったのではないかと思います。CDの容量が700MB程度ですと、44.1k/16bit baseなら、65 分程度の曲が収まりますが、48k/24bit baseですと、40 分にしかなりません。これでは、LPの片面と変わらない演奏時間になることも、48k/24bitの選択肢を捨てた理由ではないか、と思います(全くの素人考えです)。

    いずれにせよ、16bitはダメ、少なくとも24bitでなければお話にならないことについては、ますます共通の認識になって行くようで、その点は私としてはとてもありがたいです。

    貴重な情報、ありがとうございました。

    ご紹介頂いたURLはこれから勉強させて頂きます。まずは、お礼ということで。

    今後も、よろしくお願い致します。

    byかもん! at2015-07-11 22:40

  8. yamamoto2002 さん、こんばんは。

    なるほど、特許切れを待つという手があるんですね。さすがです。

    ところで、図書館で例の雑誌の昨年9月号を借り出し、「ウィーンはウィーン」を読んでいますが、これを読んで聞き方が変わった、というのも、さすがですね。この面でも私はついていけません。もう一度、いや二、三度読み返しますが、あの楽譜が邪魔をしてどうにも手強いです(笑)。

    今後もよろしくお願いします。

    byかもん! at2015-07-11 23:01

  9. 自己レスです。


    「16bitと24bitの音の違いを正確に理解すること」と「その違いを正確に反映するシステム」が肝要です。では、16bit音と24bit音とでは、どのように違うのか?「自然感」が異なるとか、「奥行き感」が深まるとか抽象的なことをいっても分かりにくいので、私流のとらえ方をご紹介します。

    素材としてはクラシック音楽の協奏曲を聴いて頂くのがよろしいと思います。

    手前、中心位置にソリストが居て、バックにオーケストラが配置されている構図です。ソロに合わせてオーケストラの弱音伴奏が聞こえるときに、

    ①その伴奏音が後方のドーム型(もしくはスクリーン型)の(透明の)面にべたーっと貼り付いて聞こえ、伴奏音の音源がソロ楽器よりも上の方に位置するときは、16bit、これに対して、

    ②そのような貼り付き感は全くなく、オーケストラを組成する個々の楽器音が個別的に聞こえ、音源の位置もソロ楽器とほぼ同じ高さにあるのが、24bitと捉えて頂けばよいかと思います。

    実際には①のようなことはあり得ないので、「16bitでは不自然な音がする」ということがお分かり頂けると思います(お化けバック・オーケストラ)。

    ジャズなどは元の音がかなりミキシング(編集)されていますので、「16bitと24bitの音の違い」を探ろうとするには不向きな素材だと思います。

    byかもん! at2015-07-12 05:59

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