ハイレゾリューションオーディオ
ハイレゾリューションオーディオ (High-Resolution Audio) とは、CD-DAのサンプリングパラメータ(44.1 kHz, 16bit)よりもレゾリューションが高い(デジタル)オーディオのこと。略して「ハイレゾオーディオ」、「ハイレゾ音源」または単に「ハイレゾ」と呼ばれることもある(高分解音質・高解像度音質)。広義には人間の聴覚の性能を超えるスペックのオーディオを指す。
具体的には、PCMの場合について言えば、サンプリング周波数および量子化ビット数のうち片方がCD-DAスペック(44.1 kHz, 16bit)、もしくはDATスペック(48 kHz, 16bit)相当 を超えている(かつもう片方も超えているか、同程度)ということ。広義には人間の聴覚の性能を超えるスペックのオーディオを指す。但し、DSDの場合は1bitの粗密波であり、1つのサンプルにマルチビットで振幅を記録するPCMとは根本的な原理が違うため、理論的に算出される周波数帯域とダイナミックレンジでハイレゾか否かが判断される。
2014年3月26日に、一般社団法人電子情報技術産業協会 (JEITA)によって呼称と定義について周知がされ、2014年6月12日には、一般社団法人日本オーディオ協会 (JAS)がハイレゾ音源の定義や推奨ロゴを発表した。
需要の観点からハイレゾリューションオーディオはオプション扱いに留まっており、既に広く普及している44.1kHz/16bitのフォーマットを廃止するまでには至っていない。
リニアPCM換算でサンプリング周波数、量子化ビット数の少なくとも一方がCDスペックを超えていて、もう一方がCDスペック以上であればハイレゾリューションオーディオの定義に合致する。なお、JEITAはCDスペックを44.1~48 kHz, 16bitと定義している(CD-DAスペックとは異なるので注意)。
ハイレゾ音源に該当するかを示す表は以下の通り。
JEITAによる定義に加え、日本オーディオ協会が示す付帯項目である「録音、及び再生機器並びに伝送系」で以下の性能と、生産および販売責任での聴感評価が確実に行われていることが追加されている。下記の定義に示されるリニアPCM(WAV)およびその可逆圧縮フォーマット(FLAC、Apple Lossless、AIFFなど)以外にも、DSDフォーマット(DSF、DSDIFF、WSD)によるデータもハイレゾ音源として扱われる。
推奨ロゴマークは、ソニーが2013年から使用していたハイレゾ音源再生・録音対応機器のロゴマーク、もしくはパナソニック(テクニクスブランド含む)、およびJVCケンウッド(ビクター〈HIS MASTER'S VOICE〉を除くJVC・ケンウッドの各ブランド)が2016年まで使用していたハイレゾ音源再生対応機器のロゴマークである。
アナログ機器
録音マイクの高域周波数性能 - 40nbspkHz以上。
アンプ高域再生性能 - 40nbspkHz以上。
スピーカー・ヘッドホン・イヤホンの各種高域再生性能 - 40nbspkHz以上。
デジタル機器
録音フォーマット - FLAC or WAVファイル 96 kHz / 24nbspbit以上。
入出力インターフェイス - 96 kHz / 24nbspbit以上。
ファイル再生 - FLAC / WAVファイル 96 kHz / 24nbspbitに対応可能。自己録再機は、FLACまたはWAVのどちらかのみでも良い。
信号処理 - 96 kHz / 24nbspbit以上の信号処理性能。
デジタル・アナログ変換 - 96 kHz / 24nbspbit以上。
2018年11月28日、日本オーディオ協会がスマートフォンやBluetoothを使用したワイヤレスヘッドホン、ワイヤレススピーカーなどのワイヤレス機器の普及に伴い、無線接続での音質を担保する新カテゴリーのライセンスとして「ハイレゾオーディオワイヤレスロゴ」を定義した。
「ハイレゾオーディオワイヤレスロゴ」ライセンスは、下記の条件を満たす無線接続を持ち、かつ無線接続以外は「ハイレゾオーディオロゴ」の規定を満たす、主にBluetoothを念頭において策定されており、Wi-Fi(無線LAN)は十分な帯域を持つため対象外としている。
なお、左右独立イヤホンや2台1組で2chとして使用できるBluetoothスピーカーのような製品内部で無線通信を行うものについては、「技術的・音質的評価を行う方法や指標が検討しきれていない」として、ライセンス開始直後は認証の申請を受け付けず、今後、評価方法や指標の検討が完了次第、ライセンス対象に組み込むとしている。
ワイヤレス機器
機器間の信号伝送にあたり、「ハイレゾオーディオロゴ」で規定されているデジタル信号(96 kHz / 24nbspbitのFLAC or WAVファイル)を伝送するには十分な帯域を持たない無線方式を用いるものを対象とする。
上記伝送路上でJASが認証したオーディオコーデックを用いデジタル・オーディオ信号を伝送するもののうち、所定の性能、品質を有する製品にロゴ使用を許諾する。
認証コーデック
日本オーディオ協会が提供するテスト信号と評価ツールで検証し、十分な性能であることを検証する。
日本オーディオ協会が定める方法、評価者、場所において試聴評価を行い、十分な音質であることを確認する。
コーデックのライセンス条件などビジネス面での条件が明確であり、すべてのハイレゾオーディオのライセンシーにライセンス可能であること。
コーデックの提案者は、日本オーディオ協会会員であり、コーデックのIP保持者かその代理人であること。
ハイレゾリューションオーディオ音源を制作するためには様々な技術が使われている。
高性能アナログデジタルコンバータ (ADC)
高性能ADCは信号雑音比 (S/N比) を高くすることが可能となる。24bit出力や32bit出力の高性能ADCは数多くあるものの、アナログ段の回路の限界でS/N比が24bitの最大ダイナミックレンジである144dBに届いているものはなく、性能の良いADCでも130dB程度となっている。また、ADCのサンプリング周波数の高さもS/N比の改善に寄与するが、量子化ビット数ほどではない。ADCに入力される信号の振幅は非常に小さいため、外乱を受けやすい。
なお、S/N比はデシベル (dB) で表されるが、音圧レベルとは異なる。ハイレゾの録音は基準レベル -18dBFS付近で行われている。
=== 編集・ミキシング ===
いくつかのDAWには倍精度浮動小数点数 (64-bit float) 処理に対応するエンジンが搭載されており、高い演算精度での編集が可能となっている。特に、32bit整数音源を作成するためには64bit float演算が必須となる。SONAR、Logic Pro X 10.3以降、Cubase 9.5以降などが64-bit float処理のエンジンを搭載している。
また、オーディオプラグインにおいても64-bit floatでのやり取りに対応するものがある (VST3プラグインの一部など)。
サンプラープラグインなどのサンプリング音源は、ものにより収録時の量子化ビット数やサンプリング周波数が異なっている。そのため、音源の品質にも気を配る必要がある。
例えばSoundFont (*.sf2) の仕様では、2.04以降24bitサンプルに対応しているものの、50kHzより高いサンプリングレートは「再現できないハードウェアが存在することから避けるべき」とされている。Downloadable Sounds (DLS)では16bitより深い量子化ビット数のサンプリングデータを内包するためにDLS 2.2以降のWave Codec Extensionsが必要となる (対応するかは実装による)。
192kHzで録音・編集したものを96kHzにダウンサンプリングする場合などにリサンプラーが必要となるが、リサンプラーによって性能が異なっている。
リサンプラーの性能比較サイトとして「」が存在し、その比較結果においてFinalCD、iZotope RX、Voxengo r8brain PROが上位のリサンプリング性能となっている。
アプリケーションのオーディオ出力は通常、OS標準のミキサー (カーネルミキサー等) により劣化してしまう。そのため、OS標準のミキサーをバイパスする手法が存在する。WindowsであればASIOやWASAPIの排他モードがこれに当たる。
S/PDIF(光接続が多い)経由やHDMI経由でハイレゾ対応のAVアンプ・サラウンドシアターシステム等に接続。
USB-DAC(一部の低価格モデルを除きその大部分がハイレゾ対応)経由で対応ヘッドホンに接続するか、若しくはUSB-DAC本体の背面にあるアナログライン出力(RCA端子またはXLR端子)を利用して(ほぼ据置型がこれに該当)アンプやアクティブスピーカーに接続。
LAN上のDMS(サーバー)とDLNA接続。
対応ヘッドホンがあれば単体で可能。
AVアンプ・サラウンドシアターシステムについてはDVDビデオ世代以降であれば、プリメインアンプ単体についてはDVDオーディオ世代以降の一部のハイエンドクラスのD/Aコンバーター搭載であれば、概ねハイレゾオーディオの再生に対応している。ただし、再生可能なフォーマットや音源スペックは機器により異なる。また、NAPについてはDLNA経由で再生する場合に対応フォーマットや音源スペックに制限が掛かる場合もある。
なお、機器がハイレゾ音源に対応していたとしても、それが即ち音質を保証するという訳ではない。機器によってD/Aコンバータ (DAC)やアンプの方式などが異なるため、それぞれ再現できるダイナミックレンジや、再生で生じる全高調波歪+ノイズ (THD+N)が異なっている。
現在までの所、適正に制作された従来のCD-DA音源とハイレゾリューションオーディオ音源を明確に聞き分けることができなかったとする米国オーディオ技術者協会による試験結果も報告されている。
ボストンオーディオ協会による報告の論文によると、違いは聞き分けできないとの結果となっている。 ブラインドテストの結果作曲者やミュージシャンですら16ビット48 kHzの音とハイレゾリューション音源を区別できなかった。 2014年の論文では、時代遅れの古いディジタルフィルタやディザリング手法ではアーティファクトが聴覚できるとしている。 ただし、マスター音源からCDへマスタリングされる際などは、DAWによって適切な手法でディザリングが施されるため、この論文の示す通りにならない可能性があることに注意が必要である。
FLACやVorbisなどの開発元であるXiph.orgに所属している、クリス・モンゴメリーはオーディオ技術一般によく見られる、ある種のオカルト的効力を掲げた販売手法であると批判している。
実際にハイレゾリューションオーディオが標準的なオーディオと違いがあるか確認するために、二重盲検法の一種であるABXテストによる検定も有用である。
また、高いサンプリング周波数では、非可聴域の超音波が相互変調歪みの形で可聴域に影響を及ぼすことにより、元の音源にない音が再現されてしまう場合もあり、高すぎるサンプリング周波数は音質に悪影響を及ぼすこともある。このほか、イヤホンでハイレゾ音源を再生する場合(あくまでも架空の空間での鑑賞で)、スピーカーでハイレゾ音源を再生する場合と異なり、リアルな空間での体験は得られないとされる(ヘッドホンにおいてはそうはいいきれない)。
一般消費者は音質よりも作品自体の良し悪しに興味があるため、明瞭に聴こえるCD-DAの音質と2chステレオ音源が実現した時点で、これを超える質や量を伴うディスクの製造は可能でも需要の少なさは依然として解決できていない。
ビジネス誌、ブルームバーグ ビジネスウィークはハイレゾリューションオーディオに注意を促している。
マスター音源を標準音質とハイレゾリューション音質で作り分け販売する手法があるが、ハイレゾリューション音源であっても、ダイナミックレンジを無視したマスタリングがされることもある。
録音時にCD品質やDAT品質以下のフォーマットで作成されたマスター音源をアップサンプリングしてハイレゾ化する方法があり、市場でもそういった音源がハイレゾ音源として大々的に売り出されているが、この方法で作成されたハイレゾ音源は倍音成分が欠落しているか、あるいは推測で倍音成分が埋め合わせされているため、偽物のハイレゾという意味で俗に「ニセレゾ」と呼ばれる。下記のような現状から、ハイレゾを巡る現実は厳しいと言える。
CD品質のデジタルレコーディング
デジタルレコーディング黎明期の1978年~1983年の期間には、3M社のDMSや三菱のX800等の様々なデジタルMTRが現れた。その後は生産中止が相次いだアナログMTRからの置き換えで利便性の高いソニーのPCM-1610やPCM-3324+Uマチックの組み合わせが主流になり、CD最盛期の1989年から2000年代前半にかけてのスタジオレコーディングにおいては世界的にソニーのPCM-3348(16ビット/48kHz対応)がデファクトスタンダードとなり、CD品質に合わせて録音されたマスター音源が数多く作成された。従って、CD最盛期にデジタルレコーディングされた作品にはハイレゾ品質のマスター音源がほとんど存在しないことから、ハイレゾのオーディオシステムに合わせて数多くの倍音補完技術が開発されている。最先端では機械学習も導入されており、CD全盛期に残された限られたデータに膨大な楽器の特徴を当てはめて、より正確に倍音を補完できるように技術開発が行われている(例・ソニーのDSEE HXやJVCケンウッドのK2テクノロジー、デノンのウルトラAL32プロセッシング、パイオニアのマスターサウンドリバイブ等)。
アナログマスターテープの劣化
オーディオマニアが好むクラシック音楽にしても、デジタル化以前の名演についてはアナログマスターテープの劣化によって高音域の減衰やダイナミックレンジの低下が起きており、最新のハイレゾデータよりも過去に発売されたCDやレコードの方がデータ品質として良好な場合もある。
制作環境の限界と音圧競争
但し、最新のハイレゾ作品であっても、レコーディング時に超高音域が収録出来ない従来型のマイクを使用したり、レコーディング部屋や機器の構造が悪くて外来ノイズが混入したり、データ編集の手間の問題でサンプリングレートを抑えたりすれば、倍音の正確性と言う意味でニセレゾと同等の品質になる場合もある。これらの音質劣化原因を本格的に改善するには、ADCより前のアナログ段階で様々な工夫が必要になり、高額なコストが必要であるため、改善が難しい面がある。特に低予算で作られたスタジオや宅録におけるノイズ対策は非常に難しい。また新作になる程、ダイナミックレンジが限られた安いオーディオ機器で迫力を出すため強烈なコンプレッサーが掛けられる場合が増えており(音圧競争)、特に人気のポップス作品ではダイナミックレンジも犠牲になっている場合が多い。そうした作品がハイレゾで販売されたとしても高性能な再生機器で聴くと粗が目立つ劣悪な(空間を感じない平板で歪んだ聴き疲れする)音として再生される場合が多い。
つまり一口にハイレゾと言っても、完全対応するには制作者側では録音時のノイズ除去を含めた制作工程全体の見直しが必要で、消費者側においても20kHz以上の高音が忠実に再生できる超高品質な再生デバイスと、モスキート音などの高音が聴き取れる劣化していない聴覚が必要であるため、ハイレゾが登場して10年以上経過した時代においても、真のハイレゾを容易に体感できる状況にはないという現状がある。それどころか、オーディオマニアの間では環境を整えればCDからでも生々しい音が再生できるとの評判もあり、オーディオに疎い一般消費者においては、CD品質の音源すらも真価を発揮出来ていない可能性が高い。そのようなゼネラルオーディオでも不満を覚える一般消費者は少ない状況である。
ハイレゾ対応を謳う再生装置にしてみても、再生音源のフォーマットの数値(サンプリング周波数,量子化ビット数)が高い場合にDACがデジタルフィルタの処理を簡略化したり、DACの処理負荷が高くなる結果として電源回路や周辺のコンデンサにも負荷が掛かって電力供給が乱れるような場合があり、それがノイズやジッターの増加に繋がるため、むしろフォーマットの数値を下げた方が高音質になる場合もある(ハイレゾ初期の時代にこうした問題が多く発生していたが、その後は改善されてきている)。また、量子化ビット数が24bitでデータ上は144dbのダイナミックレンジを確保できるが、DAC以降のアナログ回路が123db程度を上限としているため、ハイレゾフォーマット通りのダイナミックレンジを持つ再生装置は存在しない(抵抗の熱雑音を減らすことが出来ないため、既に物理的な限界に到達している)。従って、フォーマット上の数値ばかりに頼るのは問題である。