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みなさん、音楽は好きですか?

最近ではCDなどではなく、ダウンロードやストリーミング再生で音楽を楽しんでいる人も多いかと思いますが、データとして保存されている音楽はいったいどんな形式になっているのでしょうか?

それぞれの形式の違い、メリット、デメリットを調べてみました。

音声圧縮の種類

音楽ファイル形式には「非圧縮」「非可逆圧縮」「可逆圧縮」の3つの種類があります。

ファイルベースでの圧縮によりファイルサイズを軽減し、ダウンロードによる時間や保存容量を減らすことができます。


『非圧縮形式』


その名の通り圧縮されていないファイル。要はオリジナルのデータです。

メリットはデータの正確性。しかしそれゆえファイルサイズが大きいというデメリットもあり、1分の音声ファイルで約10MBも使用します。

よく使われるのは「WAV」と「AIFF」。Windowsだと「WAV」、Machintoshだと「AIFF」を使用するのが一般的です。


『非可逆圧縮形式』


この圧縮形式が皆さんがもっとも利用している形式でしょう。

個人差はありますが人間の可聴域は20Hz~20000Hzだと言われています。このファイル形式はそれ以外の判別しにくい部分を排除し圧縮することで、ある程度の音質を保ちながらもファイルサイズを抑えられるというメリットがあります。

それでもオリジナルのデータに比べると音質が劣るのがデメリットです。中でも「MP3」は1番認知度の高いファイル形式と言っても過言ではないでしょう。その後継として、より高音質を実現させるために生まれた「AAC」の2つがよく使用されます。他にも「WMA」、「Vorbis」などもこの形式です。


『可逆圧縮形式』


この形式はオリジナルのデータを保ったまま圧縮します。

再生時は解凍され元の非圧縮形式に戻ることができるので、音質面ではオリジナルのデータと変わらないということになります。非圧縮形式よりもファイルサイズは軽減できますが、それでも約半分程度なので、非可逆圧縮形式に比べるとファイルサイズは大きめで、エンコード・デコードの時間も要します。

また、現在主流の音楽配信サイトで扱われていないことが多く、再生出来る機器も非圧縮形式に比べると少ないです。この形式で最も一般的なのは「FLAC」、Appleでは「ALAC」という独自のフォーマットを採用しています。

ビット深度、サンプリングレート、ビットレートの関係

音楽データにはビット深度、サンプリングレートという1秒間の音楽データ量を示す数字が存在します。

そしてその2つを掛け合わせたものが「ビットレート」になるのです。


・サンプリングレート


別名サンプリング周波数。1秒あたり何万分割して音を採取するかを示します。

大きければ大きいほど分割数は増え、滑らかな音となり音質は向上します。

ちなみにCDは44100Hzです。


・ビット深度


別名量子化ビット数、ビッドデパス、サンプルビット数。

こちらは分割されたデータにどれだけの容量を与えるかを示します。

大きければ大きいほど音の細かさ、大小などが細かく表現され音質は向上します。

CDは16bit。


・ビットレート


bpsと表示されるもので、1秒あたりのデータ量を示します。

先ほどの「サンプリングレート」と「ビット深度」を掛け合わせたものです。

ステレオファイルの場合音は2つなので、式にすると…

サンプリングレート(Hz) × ビット深度(bit) × 2 = ビットレート(bps)

「ビットレート」が大きいということは、「サンプリングレート」と「ビット深度」が大きいということになり、音質は良いということになります。

ちなみにCDの場合は、

44100(Hz) × 16(bit) × 2 =1411200(bps)

ということになります。

今回の記事では、具体的にファイルサイズの差を比較してみました。

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