デジタル オーディオ圧縮の基本
最近、アナログからデジタルへの変換がどのように機能するかについて話し、デジタル オーディオ ファイルに関連する基本的な用語について説明しました。この記事では、さまざまなデジタル オーディオ圧縮アルゴリズムがどのように機能してファイル サイズを縮小し、ファイルをより簡単に共有できるようにするかを見ていきます。
デジタル オーディオの基礎
前に説明したように、CD 品質の解像度でアナログ オーディオ波形をサンプリングするには、16 の解像度で毎秒 44,100 サンプルが必要です。ステレオ チャネルのペアのビット。これにより、データ ストリームは 1,411 キロビット/秒になります。 1 分間の曲の場合、84,672,000 ビットの情報を保存する必要があります。 5 分間の曲で約 50 メガバイトです。
オーディオを非圧縮形式で保存すると、ファイル内の情報はファイルのサイズに影響しません。交響楽団の録音、オーディオ テスト トラック、またはローリング ストーンズの最後、最後、最後のパフォーマンスを含むトラックを作成できます。トラックの長さが同じ場合、ファイルのサイズは同じになります。
可逆オーディオ圧縮
ファイルを送信する場合、ファイル サイズの縮小は常に懸念事項です。ダイヤルアップ インターネット サービスがあった頃は、非圧縮形式で曲全体をダウンロードするには数時間かかりました。音響モデムの最適な転送速度は、毎秒約 300 ビットでした。高速アナログ モデムは、データ圧縮アルゴリズムを使用して 48 キロビット/秒のピークに達しました。高品質のオーディオを転送するには、音楽の 1 秒につき約 30 秒かかります。問題が見つかりましたか?
最も一般的でよく知られているファイル圧縮方法の 1 つは、ファイルを圧縮することです。ファイルを圧縮すると、ファイルの内容が分析され、繰り返されるデータの文字列が同一の情報へのショートカットに置き換えられます。ファイルを解凍すると、変更なしで元のファイルが返されます。
オーディオ圧縮形式に関しては、最も人気のあるロスレス形式は、Free Lossless Audio Codec (FLAC)、Apple Lossless Audio Codec (ALAC)、および Monkey's Audio (APE) 形式であり、3 番目に離れています。
圧縮に関しては、70.69 メガバイトのオーディオ ファイルを FLAC に変換すると、ファイル サイズは 37.5 メガバイトになります。これは、音質、精度、詳細を損なうことなく、約 50% の削減です。
非可逆音声圧縮
音声ファイルまたは写真のどちらを縮小しようとしているかにかかわらず、ファイル サイズを縮小する最も簡単な方法の 1 つは、元のファイルの詳細の一部を破棄します。オーディオ ファイルの場合、これは多くの場合、高周波情報を制限し、低レベル信号の詳細を削減または除去することを意味します。
元のオーディオ ファイルを 320 kbps の MP3 ファイルに変換すると、ファイルは驚くべき 16.0 メガバイトに縮小されます。聞き取りにくい音声情報を捨てることでそうしています。たとえば、一方のチャンネルに大きなギターのリフがある場合、圧縮アルゴリズムは、再生の知覚品質をあまり変えることなく、他方のチャンネルの比較的低レベルのオーディオ情報の詳細を大幅に削減できます。これは、アルゴリズムが聞き取り (または知覚) しにくい情報に特に影響を与えるため、知覚オーディオ エンコーディングと呼ばれます。
320 kbps の圧縮率では、ほとんどのリスナーは元のファイルと圧縮されたバージョンの違いを見分けることができません。圧縮が増加するにつれて、違いがより明確になります。高頻度の情報と詳細を失い始めます。
ファイルをさらに圧縮したい場合は、128 kbps の MP3 ファイルに変換できます。極端なデータ圧縮の利点は、オーディオ ファイルのサイズが 6.59 メガバイトになったことです。このサイズでは、最新のブロードバンド インターネット接続で帯域幅やダウンロード時間をあまり気にせずに、曲をメールに添付できます。
最も一般的な不可逆ファイル圧縮形式は、MP3 (以前の MPEG-1 Audio Layer III または MPEG-2 Audio Layer III)、Adaptive Transform Acoustic Coding (ATRAC)、Advanced Audio Coding (AAC)、および Windows Media Audio (WMA) です。
ファイル サイズは重要ですか?
前述のように、オーディオ圧縮アルゴリズムは、限られた帯域幅の接続でオーディオを送信できるようにするために作成されました。今日、データストレージは信じられないほど安価です。 128 GB の USB メモリ スティックは 25 ドル未満で購入できます。 128 GB のメモリ スティックには、高品質の FLAC オーディオを約 400 時間保存できます。同時に、インターネット帯域幅の速度は史上最高です。 LTE を搭載したほとんどのスマートフォンは、150 mpbs でデータをダウンロードできます。これは、ほとんどの人が自宅で使用している高速インターネットよりも高速です。このような接続で 37 メガバイトのファイルをダウンロードするには、約 5 秒かかります。
帯域幅が限られている場合を除き、少なくとも CD 品質の FLAC または非圧縮 WAV 形式で音楽をダウンロードすることをお勧めします。そうすれば、オーディオ システムから可能な限り最高の音質を得ることができます。メモリー スティックに保存できるトラックの数や、カー ラジオと互換性のあるデジタル メディア ファイル形式について質問がある場合は、お近くのモバイル エンハンスメント販売店にお問い合わせください。どんな質問にも答えてくれるはずです。