Waveフォーマット・PCM・サンプリング周波数・ビット数・チャンネル数とは、SoundEngine・RadioLineを例にわかりやすく解説 【用語解説】

Waveフォーマットとは

Waveフォーマットとは、音声をデジタルデータとして記述するための標準的なフォーマットの一つで、このフォーマットで作られたファイルをWavファイルもしくはWaveファイルといいます。

Waveフォーマットにも種類があり、例えばSoundEngineなら、「PCM・8か16か24ビット・チャンネル数1か2・サンプリング周波数が音声デバイスが対応しているもの」を利用することができます。

これらPCM・サンプリング周波数・ビット数・チャンネル数が何を意味するのかそれぞれ説明していきたいと思います。

なお、Wavファイルについてのわかりやすい解説は、「WAVとは(1) ～ 「WAVファイル」について、音のデジタル化やファイル形式をやさしく解説 | 豆知識」をご覧下さい。また、SoundEngine・RadioLineが厳密に対応しているフォーマットについては、SoundEngineの仕様及びRadioLineの仕様をご覧下さい)。

PCMとは、連続的な変化を離散的な変化としてデータ化すること

音波の振幅は時間に関して連続的に変化しています。Waveファイルはこの連続的な変化を離散的な変化に変換(デジタル化)することにより音を記録しています。この方式は一般的にPCM(Pulse-Code Modulation)と呼ばれています。

時間に対してデジタル化するときの細かさを表すものをサンプリング周波数と言います。また振幅に対してデジタル化するときの細かさを表すものをビット数と言います。

サンプリング周波数とは、時間的にどれだけ細かくデータ化するか

時間に対してどれだけ細かくサンプリング(データ化)するかを決定します。サンプリング周波数が高いほど波形を細かく区切ることができるため高い周波数の音も録音できるようになります。音楽CDのサンプリング周波数は44.1kHzで、これは人間の耳の感度が20kHz程度であることに由来しています。

SoundEngineでは、サンプリング周波数についての制限は特にありませんが、再生することができるWaveファイルは音声デバイスが対応しているサンプリング周波数に依存します。

おそらく通常使われる8kHz〜48kHzあたりならほとんどの場合問題ないかと思います。環境によってはそれ以上96kHzや192kHzも再生可能な場合があります。

ビット数とは、振幅をどれだけ細かくデータ化するか

振幅の細かさを決定します。ビット数が大きいほど細かい音量の変化を記録することができます。ちなみに、音楽CDのビット数は16ビットです。

なお、プロの音楽制作現場では24ビットや32ビットのデータが用いられています。これは、エフェクトやミックスの過程で、計算誤差による値丸め込みからくるノイズを極力少なくするためです(SoundEngineでも24ビットの処理を行うことができます。また、音声デバイスが対応する場合24ビットの録音も行えます)。

チャンネル数とは、どれだけ空間的な広がりをデータ化するか

音がどの方向から聴こえてくるのかなど、音に空間的な広がりを持たせるためには、複数の音波発生源が必要です。音波発生源の数をチャンネル数と言います。

マイクや昔のラジオなどはモノラル(1チャンネル）、CDや一般的なオーディオはステレオ(2チャンネル)です。ホームシアターなどでは臨場感を表現するために5.1チャンネルなど多くのチャンネルが使われています。

なお、SoundEngineではサンプリング周波数やビット数、チャンネル数を変換することが可能です。詳しくは、SoundEngine 録音・編集・保存フォーマットの設定をご覧下さい。