LV Power Report No.4

ハイレゾとは?

2015年2月27日

LV-2.0にはUSB-DACモジュールが用意されています。単体使用も可能なこのLV2-USBDACMは、DSD64,DSD128,PCM192KHzに対応しており、いわゆるハイレゾ対応DACです。
世間ではハイレゾだから音が良いと言われてますが、そもそもハイレゾは物理的に何が良いのか、またハイレゾの定義は何なのかをここにまとめてみました。

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 ■ ハイレゾとは

音のハイレゾリューション(High Resolution: 高精細) とは一般的にCD/DVD仕様(44.1KHz/16bit あるいは 48KHz/16bit)を超えるディジタル音源です。ハイレゾを再生するにはハイレゾ対応のオーディオ機器が必要です。ハイレゾには2つの指標があります。

(1)サンプリング周波数
サンプリング周波数が高くなり、よりきめ細かく音を表現でき、20KHz 以上の高音も再生できます。同じ 1KHz の正弦波であってもハイレゾの方がより滑らかに再現できます。

(2)量子化ビット数
量子化ビット数が 16 ビットから 24 ビットになり、ダイナミックレンジが 96dB から約144dB に広がりました。ダイナミックレンジとは音の強弱の表現力です。簡単に言えば SN比(信号ノイズ比)であり、従来の CD は 96dB を超えることはできませんでした。

■ ハイレゾの定義

意外に思われるかもしれませんが、音の「ハイレゾリューション」が定義されたのは 2014
年です。2014 年はハイレゾ元年ともいえます。

JEITA(電子情報技術産業協会)の定義
http://home.jeita.or.jp/page_file/20140328095728_rhsiN0Pz8x.pdf

日本オーディオ協会の定義
http://www.jas-audio.or.jp/jas-cms/wp-content/uploads/2014/06/doc14061201.pdf
両者のハイレゾ定義は少し異なります。どちらも CD 音源(44.1KHz/16 ビット)を基準にし
ています。

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現状、量子化ビット=32 ビットのハイレゾ音源は販売されていません。
同様にサンプリング周波数=384KHz のハイレゾ音源も販売されていません。
なお、厳密性に言えば、DSD はハイレゾとして定義されていません。DSD ははじめからハイレゾ音源を前提にしており、定義するまでもないからでしょう。DSD を再生できる機器が少なく、普及はこれからです。

● PCM とは
PCM:Pulse Code Modulation はパルス符号変調と呼ばれ、アナログ信号を一定間隔でディジタルに変換したデータ。代表例はサンプリング周波数 44.1KHz、量子化ビット数 16 のCompact Disk。

● DSD とは
DSD:Direct Stream Digital はパルス密度変調方式でアナログ信号をディジタルに変換したデータ。1 ビット・オーディオとも呼ばれる。サンプリング周波数は 44.1KHz を基準として DSD64(64 倍)=2.8224MHz、DSD128(128 倍)=5.6448MHz と呼ばれる。

 

■ PCM の比較
CD 音源(44.1KHz,16 ビット)とハイレゾ音源(192KHz,24 ビット)を比べてみましょう。正弦
波 1KHz で CD 音源とハイレゾ音源の違いをグラフ化しました。CD 音源は正弦波 1KHz を
44 個のデータで表現します。一方、ハイレゾ音源は正弦波 1KHz を 192 個のデータで表現
します。

 

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さて正弦波 10KHz で CD 音源とハイレゾ音源の違いを比べてみましょう。 CD 音源は正弦波 10KHz を 4.4 個のデータで表現します。一方、ハイレゾ音源は正弦波 10KHz を 19.2 個のデータで表現します。CD 音源の 10KHz はもやは正弦波とはいえないくらい崩れています。

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■ ハイレゾの意味
ハイレゾは人間の聴覚能力を始めて超えますが、これは規格上の余裕を持たせたと考えることもできます。今までのローレゾは聴覚能力を最低限確保するための仕様だったといえます。何事にも多少の余裕は必要です。
たとえば、人間の聴覚が 20Hz から 20KHz の範囲だからといって、アンプに少し超えた20,001Hz を入力すると壊れては困ります。そのため、一般的に設計余裕(倍以上)を持たせます。人間の聴覚が 20Hz から 20KHz であるなら、10Hz から 40KHz を再生できる余裕が必要ともいえます。もちろん、余裕にも常識的な限度がありますが、今までは全く余裕がありませんでした。
人間のダイナミックレンジ(小さい音と大きい音を聞き分けられる能力)も 120dB くらいといわれています。CD の 96dB では少し足りませんでした。体重計に例えてみましょう。従来は体重を知るのに最低限必要な精度=1Kg 単位だったのに対し、ハイレゾ体重計は高精度の 0.1Kg 単位にしたようなイメージです。確かに 0.1Kg の精度も必要のない方もいるでしょう。しかしあっても不都合はありません。日本人男性の平均体重は 65Kg くらいですが、体重計の最大計量は倍以上の余裕を持たせ150Kg くらいです。

● 人間の聴覚能力
一般的に可聴周波数は 20Hz から 20KHz、ダイナミックレンジは 120dB といわれています。これは若者で最良なときの状態です。年齢と共に聴覚能力は低下していきます。統計によれば 24 歳以上で 15KHz 以上は聞こえなくなります。ダイナミックレンジも実際には100dB くらいです。

 

■ ファイル形式
ハイレゾ音源は一般的にファイルをダウンロードする方法で提供されます。
主なファイル形式を表にしました。

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