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デジタル音楽とは何か?

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昨今の音のデジタル化の技術により、世の中ではMP3、WAV(ウェーブ、ウェブ)、PCM、AAC、WMA,Bit などなど……..  様々なデジタルサウンド用語が飛び交うようになりました。音楽を専門的にやっている人ならまだしも、一般の方は少々理解に苦しむ用語も多いのではないでしょうか?そこで今回のブログでは、これらの言葉が飛び交うようになった「デジタル音楽」について詳しく書いて行きます。「デジタル音楽とは何か?」について整理していきましょう!

デジタルとアナログとは?

聞かない日はないと言ってもいいくらい、私たちの周りには「デジタル」という言葉が飛び交っています。 当然「デジタル」と対比される「アナログ」という言葉も然り。デジタル=新しいもの、 アナログ=昔からあるもの  みたいな漠然とした認識をしている方が多いと思いますが、この機会に「デジタルとアナログについて」勉強しましょう!!

アナログとデジタルの違いを端的に表すと、 「アナログは連続的な量を扱うもの」、デジタルは離散的(段階的、飛び飛び、連続的でない、連続的なものを段階的に区切る)な数値を扱うもの」となります。

例えば「時計」を例にあげてみます。
アナログ時計は針を連続的に動かすことにより時間を切れ目なく表示します。よって1秒と2秒の間も感覚的・直感的ではありますが、わかりますよね。この「連続的」というのがアナログの特徴です。一方デジタル時計は、基本的には1秒ごとに表示されます。1秒ごとに飛び飛びに時間を表示しているわけです。しかし非常に確実な時間を認識できます。この「段階的、飛び飛び、連続的でない」というのがデジタルの特徴です。

アナログサウンドの代表と言えばレコードがあります。レコード盤には連続的なデータとして一本の渦巻き上の溝が螺旋状に刻まれています。連続的なデータを扱うレコードはアナログサウンドというわけです。

デジタルサウンド、アナログサウンドの比較

具体的にデジタルサウンドとアナログサウンドの違いをみていきましょう。

 デジタルサウンド

  •  デジタル化された音楽そのものはデータ容量が大きいが、MP3などに圧縮しデータ容量を小さくできる。
  • デジタル化された音楽は簡単にコピーができる。様々な加工もしやすい
  • コピーを繰り返しても劣化しにくい。
  •  アナログサウンドよりデジタルサウンドの方が情報量が多い
  • 記録媒体が小さいものでも可能(CD・ MD・携帯用音楽プレーヤー)。よってデータを持ち運びやすい。
  • アタックが強くクリアな音
  • ノイズが少ない
  • 音楽作品の不正コピーなど著作権問題も多発

アナログサウンド

  • 柔らかく、膨らみのある音質。しかしアタックが弱い
  • ノイズが多い
  • 記録媒体はある程度の大きさが必要
  • 記録媒体の劣化により音質低下する

比較して見ると、やはり「デジタルサウンド」に軍配が上ってしまうのも否めません。

アナログサウンドをデジタル化する流れ

はじめに、私たちの身の回りにある音(アナログ)は電気信号に置き換えることができます。レコードはアナログ信号のままレコード盤に記録することになります。逆にCDではアナログ信号をデジタル信号に変換し(アナログ信号をデジタル信号に変換するためには3つの処理が要る。後述)CD盤に記録します。

例えばギターなどの音をマイクで拾うとします。マイクは音を電気信号に変換する機器です。電圧の変化によりギターの音を下の様な波形で表すことができます。これがアナログデータです。横軸は時間 縦軸は音の大きさ。アナログデータは下の図の波の様に連続的データです。

アナログサウンドのイメージ

波のようにうねった連続したアナログデータはそのままではCDなどのデジタル化ができないので、デジタル化するには以下の3つの処理をすることになります。

1.  サンプリング(標本化)→アナログデータを時間(横軸)で細かく同じ幅で区切りサンプルを取る。

2. 量子化→アナログ信号レベル(縦軸)は連続量なので整数などの離散値(=連続していない状態の値)に置き換える

3. 符号化→量子化で求められた整数値を2進法に変換する

それぞれ細かく見て行きましょう。

1.  サンプリング(標本化)

音のデジタル化、サンプリング(標本化)のイメージ。

横軸は時間。縦軸の電圧は音の大きさだと思ってください

アナログデータは連続データです。このアナログデータを一定の時間間隔(横軸)で区切り、区間毎に電圧値を測定します。1秒あたりの測定回数をサンプリング周波数(または、サンプリングレート。単位はHz)と呼びます。この回数が多ければ音質が上がります。ちなみにCDは1秒間に44100回の細かさで記録しています。CDのサンプリングレートは44100Hz(ヘルツ)と言うわけです。時間軸(横軸)が「連続するアナログデータ」から「段階的なデジタルデータ」となります。

2.  量子化

音のデジタル化、量子化のイメージ

サンプリングでは時間軸(横軸)を「連続するアナログデータ」から「段階的なアナログデータ」にしましたが、量子化では縦軸(信号レベル)を「段階的なデジタルデータ」にします。本来、縦軸の値は連続的なアナログデータなので小数点以下などの細かい端数が出てきますが、量子化ではその値に最も近い整数値にします。すなわち量子化は整数化の作業となります。波の一番高いところまでをどれくらいの細かさで読み取るか?? その細かさの、精度の単位がビット数(bit数)です。ちなみにCDは16ビット。

3.  符号化

音のデジタル化、符号化のイメージ。

量子化で求めた値を今度は符号化という作業で、0と1の2進法(デジタルデータ)の変換します。言い換えるとコンピューターで扱える様に「0と1の組み合わせ」で表現しているのです。

まとめ

  • アナログとデジタルの違いを端的に表すと、 アナログは連続的な量を扱うものデジタルは離散的(段階的 飛び飛び 連続的でない 連続的なものを段階的に区切る)な数値を扱う
  • アナログサウンド、デジタルサウンドにはそれぞれメリット・デメリットがあるが、やはりデジタルサウンドがすごい!
  • デジタル化は標本化、量子化、符号化、と言う手順で行われる。

「7&8 ミュージック」のブログ最後までお読み頂きありがとうございました。

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