・DAW

kHzとbitの関係

2014/10/17

DAWに生音を録音する時は、オーディオインターフェイスを
使用します。この時、A/Dコンバーターでアナログをデジタルに
変換しているのですが、この変換処理の時にkHzとかbitが用いられます。

では、下の図を見てみましょう。アナログなので、もちろん無段階です。

アナログ入力の波形
これを低いkHz(サンプリング周波数)とbit(レート)で
変換すると下の図のようになります。

デジタル録音後の波形 低サンプリングレート
基のオリジナルサウンドの原型は何とかとどめています。
高いサンプリング周波数とビットレートで変換すると下の図のようになります。

デジタル録音後の波形 高サンプリングレート
基の波形に近いですね。

低サンプリング周波数&低ビットレートと高サンプリング周波数&高ビットレートの
差を視覚的に表現すると上の図のようになる訳です。


今度はサンプリング周波数とビットレートについて。

サンプリング周波数は、「標本化」とも呼ばれ、1秒間に何回のサンプリング
(標本化)するか(したか)を表します。

ビットレートは、「量子化」とも呼ばれ、音の大きさを無音から最大音量までを
何段階で再現するか(したか)を表します。

下の図がそのイメージとなります。
44.1kHz 16bit録音
48kHz 24bit録音
「16bitと24bit」見かけの差は 24-16 = 8 ですが、
実際は16,777,216段階 - 65,536段階 =「16,711,680段階」もの
段階差があるわけです。16bitと24bitの差は実に256倍となります。

ちなみにサンプリング周波数は、48kHz ÷ 44.1kHz = 1.088倍 です。

音の善し悪しを数字で判断することはナンセンスですが、サンプリング周波数と
ビットレートの関係は無視できない差のような気がします。

もうひとつ音に関係があるのが「規格・特性」です。

オーディオCDは、44.1kHz,16bitで作成されていますが、
周波数特性は20Hz~20kHzなので、正確には基となる音の
20Hzから20kHzの間を、1秒間に44,100回サンプルし、
その音量を65,536段階で記録したものが我々が聞いている
「CD」というわけです。

ちなみに、ビットレートは 1411.2kbps です。


データにした時の容量について参考までに少しだけ。
実際はヘッダやタグ等の情報が付加されるので、少し大きくなります。

WAVを例にすると、
Data size = サンプル周波数(Hz)×ビット数×ch数×時間(秒)
44.1kHz,16bitで記録された1秒のステレオ(2ch)音源を

WAVに変換すると、
44,100(Hz)×16bit×2ch×1秒 = 1,411,200bit
Byteに変換=1,411,200bit ÷ 8 = 176,400Byte
KBに変換=176,000Byte ÷ 1024 = 172KB

1秒のWAVデータは172KBということになります。

それでは、CD-Rに何分のWAVデータを記録できるか。

CD-R 650MB = 665,600KB ÷ 172KB(1秒)=3,869秒
分に換算=3,869秒÷60=64分

データ形式でWAVをCD-Rに記録できる時間は64分となる訳です。
※ CD-DAフォーマットによる記録時間とWAVデータによる記録時間は
記録形式の違いにより異なります。

参考:
1Byte=8bit
1KB=1024byte
1MB=1024KB=1,048,576Byte
1GB=1024MB=1,073,741,824Byte
1TB=1024GB=1,099,511,627,776Byte


いつもの事ですが、計算上の端数処理の省略や説明内容に細かな間違いが
あるかと思いますが大筋合っていればOKというレベルでご理解ください。

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