サンプリング周波数と符号化ビット数の問題について

質問

デジタル化されたオーディオ信号のことについて教えてください。　
ＰＣＭ化されたオーディオ信号では、サンプリング周波数として、48キロ、96キロ、192キロ、と3種類、そして、符号化のやり方として、16ビット、24ビット、32ビット、とこれも3種類あると聞いていますが、このような多種多様なデジタル信号をアナログに変換するにあたって、ＤＡコンバーターが48キロまでのサンプリング信号しか対応しないという仕様の場合、もし、96キロとか192キロサンプリングのオーディオ信号が来た場合、無事にＤＡ変換ができるのでしょうか？　　

同様に16ビット符号化までの信号しか対応しないＤＡコンバーターの場合、24ビットとか32ビット符号化のオーディオ信号が入ってきた場合、うまくＤＡ変換してくれるのでしょうか？

実際のＤＡコンバーターでは、このような多種類のＰＣＭ信号入力に対して、どうやって処理されているのでしょうか？　　入力してきた信号に対して、サンプリング周波数や符号化ビット数などの情報は、そこから自動的に検出できるようになっているのでしょうか？

回答No.11

Yorkminster

>> 24ビット/192キロのPCMで飽き足らなければ、36ビットとか、あるいはそれ以上のビット数にし、サンプリング速度も192キロより、もっと早いサンプリング速度に上げればよろしいのに //

当初の質問内容から若干外れるような気もしますが、ついでなので。

リニアPCMの場合、サンプリング周波数は記録できる周波数の上限を、ビット深度はダイナミックレンジの上限を決めることになります。

サンプリング周波数に関しては、その1/2の周波数（これをナイキスト周波数という）までの音を記録することができます。従って、44.1kHzなら22.05kHz、192kHzなら96kHzまでです。人間の聴覚は、最も良い人でもせいぜい22～23kHz程度、ふつうは18kHz辺りが限界です。従って、CDの44.1kHzでも全く問題はありません。

では、なぜサンプリング周波数を高くするかというと、このナイキスト周波数を超える信号をA/Dコンバータに入力すると、エイリアス歪みというノイズが発生するからです。44.1kHzや48kHzサンプリングだと、20kHz辺りから急激に減衰するフィルタを通す必要がありますが、このようなフィルタは位相歪みという別の問題を抱えています。そこで、96kHzや192kHzサンプリングなら緩やかなフィルタで良くなるので、エイリアス歪みを抑えつつ位相歪みも回避できる、という訳です。

もっとも、現代のA/Dコンバータは性能が良くなっているので、44.1kHzや48kHzサンプリングでも、かつてほどには歪みが出ないようになっています。このため、実際の制作現場（特に映像系）では48kHz辺りで録音・編集するのが一般的なようです。

ビット深度に関して、16bitでの理論上のダイナミックレンジが約96dB、24bitでは約144dBです。人間が耐えられる音量の上限が120dBSPL程度と言われているので、これを基準＝ゼロと考えると、CDではマイナス96dB（実際には80dB程度）の小音量までしか記録できません。24bitなら、人間が聞き取れる最大の音量から最小の音量まで、漏らすことなくデジタル化できます。

従って、録音・編集段階ではせいぜい24bit/96kHzで行っておけば十分で、サンプリング周波数やビット深度をこれ以上上げても、（全く無意味ではないにせよ）ただちに高音質化に繋がる訳ではないのです。

一方で、DSDは、こういった歪みの起こり方が異なります。原理的に高周波での歪みは増えますが、サンプリング周波数が極めて高い（2.8MHz～5.6MHz）ので、可聴帯域内では無視できます。リニアPCMに比べてむしろ回路をシンプル化しやすいことや、そのまま増幅できる（いわゆるデジタルアンプの増幅方式もDSDと同じPWMなので）ことなど、メリットも多いのです。

>> あの空しい経験、このDSD問題も、同じ過ちを繰り返そうとしているように思えますが //

VHSとベータは現役世代ではないのですが、それとよく似た覇権争いは、最近で言うとDVDの次世代としてHD DVDかBlu-rayか、というのがありました。これは、上に乗っかっているデータの形式自体は同じで、どちらの円盤が良いかというメディアの争いでした。メディアやその記録・再生機器を作るメーカー同士の争いだったからです。

これに対して、リニアPCMとDSDは、データの形式そのものの違いです。ただ、相容れないものということではなくて、アプローチの違いなので、共存すること自体は可能でしょう。リニアPCMの「ハイレゾ」は従来規格の延長で、いざとなればダウンサンプリングもアップサンプリングも簡単なので、「既存の技術を使って高音質化を図る」という現実路線を行くものです。

これに対して、DSDは、確かにメリットは多いものの、制作サイドも消費者サイドもいろいろ問題があって対応できていません。そのことが「取っ付きにくい」印象を与えている（印象にとどまらず事実そうだと思いますが）ように思います。

制作サイドにおける最大の問題は、DSD形式のままでは一切の編集ができない、という点でしょう。リニアPCMであれば、パソコンと10万円くらいの投資でスタジオレベルの制作環境が構築できましたが、DSDでは数100万～数1000万円の追加投資が必要です。

また、多くの人は視覚に依存して生活しており、映像は音声よりデータ量も増えるので、高画質化は必然の流れだと言えます。テレビを見る習慣がついているので、テレビの高画質化は万人にメリットがあり、買い替えの動機付けがしやすいとも言えます。

しかし、音に関してはCDで十分という人の方が多いでしょうから、わざわざコンポを買い替えるほどの動機にはなりません。しかも、上記のように制作サイドの問題もあってコンテンツが少なすぎるので、買い替えるのはもったいないという話になりかねません。

配信ビジネスに関しても、パソコンやタブレット、スマートフォンなどでDSDをネイティブ再生（PCMへの変換なしに再生）する方法が確立されていないので、再生ソフトの設定が必要だったり、特別な（しかも高価な）USB-DACが必要だったりで、けっきょく一部のマニア向けでしかありません。

VHSとベータ、あるいはHD DVDとBlu-rayは、「儲かるマーケットだから利権を確保したい」というメーカーの思惑に全消費者が振り回された例ですが、DSDは、むしろ「儲けが出そうにないマーケットを無理やり開拓しようとして上手く回っていない。上手く回っていないから興味を持っている人にも不安を抱かせる」という悪循環に陥っているように思います。

お礼

当方のような拙い初心者に対して、なかなか奥の深い議論をいただき、誠にありがとうございます。　なるほど、ＤＳＤ/ＰＷＭの方式にも、ＰＣＭ方式では得られない、それなりの必然性や利点があること、よく理解できました。
お説の通り、今回質問させていただいたポイントからは、はずれてしまいましたが、ＤＳＤという方式に対する疑問として、以下の点を従来から抱いておりました。　　
すなわち、従来のＰＣＭというやり方でも、192キロ/24ビットでデジタル信号を作ると、192キロ×24ビット＝4.6メガ（ビット/秒）　のパルス列となりましょうから、ＤＳＤの2.8メガ方式を上回る帯域、5.6メガの帯域に迫る広さ、を必要とするわけですので、帯域の広さ＝音質の優劣　と考えますと、なにも、いまさらＤＳＤにしなくても、192キロ/24ビットのＰＣＭで十分ではないかな、と考えた次第です。　　従いまして、もし、384キロ/24ビットにステップアップすれば、ＤＳＤの5.6メガ　を大きく上回る音質が得られるのではないだろうか、と考えた次第です。　　ハイレゾ音楽再生の世界で、ＰＣＭがすでにあり、広く普及しつつあるのに、さらに　ＤＳＤ/5.6メガ方式　を追加導入するよりも、ＰＣＭ方式一本に絞って、384キロ/24ビット　あるいは、　384キロ/32ビット　というやり方をリファインした方が、ユーザーとしては、はるかに便利でスッキリしているのではないだろうか、と考えた次第です。
これも本で読んだ知識ですが、そして、この欄でも、同様に教えていただいた事柄ですが、"DSD over the PCM" という方式すらあるそうですが、このアイデアは、ＤＳＤを作っても、結局はＰＣＭの信号形態に、わざわざ、なおして処理している訳ですから、ＤＳＤを採用した意味がほとんどない、というように思えて仕方ありません。
まあ、こんな事情からも、素人としては、ＤＳＤというやり方は、本質的に必要なのだろうか、と疑問を抱いた次第です。
ビット数とダイナミックレンジとの関係、ＤＳＤ/ＰＷＭ信号における電子回路技術上の有利性、フィルターにで発生するパルスの位相ひずみの問題、ＤＳＤにおけるプログラム制作サイドの問題、などなど、素人にはまったく気が付かない点を、いろいろ、丁寧にご指導をいただき、大変勉強になります。
ありがとうございました。

回答No.10

noname#214300

＞ＯＳ側でサンプルレートの変換などという、極めて大切ことを勝手にやられては、誠に不快千万でしょうね。
全く仰るとおりで、その闘い（？）が前回の参照URLにも綴られています。

＞そうしますと、ＰＣＭ信号だけではなく、ＤＳＤ信号の時も、windows　のなかで適当に、なにがしかのサンプルレートの変換をやっているのでしょうか？
Windows自体がDSDに全く対応していないので、変換も何もやっていないと言うのが正しいかと。
現状、DSD音源を普通のDACで聞くには、DSDに対応したプレイヤーソフトでPCMに変換するか、DSD対応のDACなどが必要になります。（現実論として、PCでDSDを扱う標準規格みたいな物は未だ無いので、各社色々と工夫を凝らして何とかやっている、と言った段階です。来年くらいには、ある程度纏まってくるとは思いますが）

＞“ハイレゾ”なんていう概念は、まったく意味がない、といいましょうか、誠に怪しい概念になってしまいますよね。
確かに、普通のPCに普通のDACしか持っていない場合は、そうとも言えます。
ただ、e-Onkyoのページにもよく見れば書いてありますが、対応した機器を使えばハイレゾ音源をハイレゾで再生することは可能です。
現に私のPCでは192kHz/24bitでも、ビットパーフェクトで再生出来ますので。

他の回答者様も書かれていますが、USB接続のDACには、192kHz/24bitも受け取れる物がちゃんと存在します。まずこういった機器を使うことは必須です。
オーディオ用のDACしか無い場合は、USB-DDC（USBからPCM信号を出力する機械）などを使って例えば192kHzや96kHzなど、ソースと同じビットレートでPCM信号を出力し、これをDACに入力します。
すると、CDを超えた音が聞こえる……かも知れません。

＞また、再生ソフトのことなのですが、音楽ファイルを再生しますと、フーバー2000にしろ、メディアプレーヤーにしろ、再生中のファイルについて、サンプルレートと符号化ビット数の表示が出ますが、この表示は、サンプルレートコンバートされる以前のもので、実際に再生されている信号の表示ではない、ということなのでしょうか？　　
その可能性は大です。

例えばWindows7の場合、参照URLのページの上から1/3位のところに
「●サウンドの出力形式を変更する」
といった項がありますが、この”規定の形式”で選択されているビットレートでDACには出力されていると思われます。（自分のPCではこの設定で出力されます）

再生ソフトの中には、この辺の設定を無視（？）して、ソースのビットレートそのままで出力する物もあります（もちろんDACなりが対応していないと、エラーを出して再生出来ませんが）。foobar2000は設定をしっかりすればビットパーフェクトで再生出来るはずですが、それなりに難しかったと思います。
（WMPでは絶対無理です。必ずOSのミキサーを通しますので）
ある程度ビットパーフェクトでの再生にフォーカスした再生ソフトは、「WASAPI 排他モード」などで検索を掛けると出てきます。ソフトによって結構音が違ってきますので、色々試してみると面白いかも知れません。

参考URL：

http://asciipc.jp/blog/windows7/windows7462/

お礼

沢山の方々から大変有益なご指導をいただき、深く感謝しております。
USBのDACも大変安くなってきたことですし、192キロ/24ビット程度のものをそろえること、これに尽きるかと理解できました、　　そうすれば、現状では安心してビットパーフェクトな状態で素晴らしい音質が堪能できるわけですから。
私のような初心者には、フーバー2000を使いこなすことは、なかなか大変で手間がかかり、かなりの努力必要なようですが、何とかやってみましょう。
とにかく、なにやかやとお手を煩わせてしまいました。　　ありがとうございました。

回答No.9

Yorkminster

No.8の回答で書き忘れがあったので。

DSDに関しては、そもそもリニアPCMと異なる符号化方式です。このため、同列に考えることはできません。

USB-DACのうちDSDにも対応した製品はいくつかありますが、もともとパソコンはDSD信号を扱うことができません。生のデータとしては扱えますが、それを「USB上で送受信する方法がない」ということです。

そこで、このようなUSB-DACは、ある種の「裏ワザ」を使うのが一般的です。一番多いのは「DSD over PCM (DoP)」という方法で、「DSD信号をリニアPCM信号に偽装してUSB上に流す」というものです。つまり、パソコンに対しては「これはPCM信号ですよ」と偽って信号を通させてもらい、USB-DACでは「これは偽装されたDSD信号だ」と検知して、DSD方式でDA変換している訳です。

このようなUSB-DACでは、USB-DAC自体も、ドライバソフトも、専用のペアが必要になります。著名なオーディオ機器メーカーのUSB-DACほどDSDに対応していないのは、（USBオーディオクラス2などと同じく）ドライバソフトを開発する能力がないからでしょう。「DSD非対応のUSB-DAC」でDSDファイルを視聴するためには、再生ソフトの側でPCM信号に変換する（あるいは変換済みのPCMファイルを再生する）必要があります。

お礼

更なるDSD信号のわかりやすいご説明、誠にありがとうございます。
それにしても、私、不思議に思うのですが、DSD信号とは、それまでのPCM信号では飽き足らず、よりハイレゾリューションの録音/再生を目指して考え出された方式ですよね。　24ビット/192キロのPCMで飽き足らなければ、36ビットとか、あるいはそれ以上のビット数にし、サンプリング速度も192キロより、もっと早いサンプリング速度に上げればよろしいのに、なぜ、全く異なる符号化方式のDSDなんてものを始めているのでしょうね。　　そんなことをするから、かつてのビデオテープレコーダーで、やれVHSだ！　やれベータだ！　などといって、対応するハードが面倒になってきた、というあの空しい経験、このDSD問題も、同じ過ちを繰り返そうとしているように思えますが、いかがでしょう。
PCM方式によるハイレゾ信号について、大いなる不都合があるならともかく、そうでないのでしたら、新たにDSDなんて始める必然性はないように思えるのですが、いかがでしょう？　　まだ、舌の先が乾ききらないうちに、いたずらに混乱の種を蒔いているように思えて仕方ありません。
このたびのご説明、大変ありがとうございました。

回答No.8

Yorkminster

>> アンプとＤＡＣ（48キロ/16ビット）とが一体的になってスピーカーボックスの中に組み込まれた卓上設置型のもので、パソコンとはＵＳＢで接続しております。 //

なるほど、分かりました。ちょっと難しい話ですが、できるだけ噛み砕いて説明します。

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まず、いわゆるUSB-DACは、「オーディオ機器としてのDAC部分」と「パソコン周辺機器としてのUSBオーディオデバイス部分」に分けることができます。このうち後者については、一般のUSB機器（たとえばキーボードやマウス）と同じです。

すなわち、USBデバイス（マウス）がUSBホスト（パソコン）に接続されると、まずデバイス側から「私はxxxxという機器です。xxxx方式での通信を許可して下さい」と名乗り出ます。これに対して、ホスト側が「了解しました。xxxx方式での通信を許可します」となればデバイスが使用可能になり、以後、その通信方式でデータが送受信されます。

USB-DACの場合は、たとえば「私が対応しているのは16bit/48kHzです」と名乗り出るので、パソコンは「では、あなたに送り出す音声データは、すべて16bit/48kHzに変換してから送り出します」となる訳です。

あるいは、USB-DACが「私は24bit/96kHzにしか対応していません」と名乗り出たなら、パソコンは（仮に16bit/44.1kHzのデータでも）24bit/96kHzに変換して送り出します。

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これらは、USBという規格の中に「USBオーディオクラス」という仕様があるため、自動で行うことができます。たとえばWindowsの場合、最初から「USBオーディオクラス1」という規格に対応しています。そのため、「USBオーディオクラス1のUSB-DAC」であれば、ケーブルを繋ぐだけで使えるようになります。

この他に、「USBオーディオクラス2」という規格もあって、Windowsは標準では対応していません。このため、「USBオーディオクラス2のUSB-DAC」を使うためには、別途ドライバソフトのインストールが必要です。言い換えれば、このようなドライバソフトを開発できるメーカーだけが、「USBオーディオクラス2のUSB-DAC」を商品化することができます。

USB-DACの多くが24bit/96kHz止まりで、192kHzなどに対応していないのは、「USBオーディオクラス1では24bit/96kHz止まりだから」という背景があります。

なお、このような標準方式を使うことを「クラスコンプライアント」と言いますが、これを利用せずに独自の方法でUSB-DACとパソコンの間を通信させることも可能です。この場合も、専用のドライバソフトが必要になります。

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要するに、質問文との関係では、「USB-DACの場合は、USB-DACからパソコンに対応しているサンプリングレート等が通知され、パソコンがそれに応じて変換した上で送り出しているから、どんな音声データでも再生できる」というのが回答になります。

USB-DAC以外のDACの場合は、これとはまた別の話になります。

お礼

大変わかりやすいご説明に深く感銘しております。　
私の手持ちDACの場合は、16ビット/44.1キロという能力ですので、“USB　オーディオクラス１”　のカテゴリーで処理されている、ということが理解できました。　　したがって、どんなハイレゾの音楽プログラム入力も、ここで16ビット/44.1キロのPCMパルス列にビットダウン変換されてしまう、というわけですよね。　ユーザーのハイレゾ音源を勝手に変換されては困るな、とは思っていたのですが、手持ちDACの能力以上の信号が来ても対処できないわけですから、多少の品質の劣化には目を閉じて、16ビット/44.1キロのレベルまで落として、DACの能力の範囲内で信号変換目的を遂行するよう機能している、という考えであることをよく理解できました。　　
斯様に考えますと、この問題も、なかなか奥の深い取り組みがなされていることに、改めて感心いたす次第です。　　
とても、勉強になります。　　ありがとうございました。

回答No.7

Yorkminster

ちょっと状況がよく分かりません。

質問文で言う「DAコンバータ」というのは、完成品の、装置としての「DAコンバータ」ですか？　それとも、「DA変換を行うICそのもの」のことですか？

「パソコンに繋ぐと」といった文脈からすると前者のようですが、その場合の接続方法はUSBでしょうか？

さらに、ハイレゾ音源やDSDの話が出てきていますが、それをどのように再生しているのかも問題です。

この辺りがハッキリしないと、誤った前提で回答してしまう人も増えるので、具体的に補足して下さい。

補足

面倒をかけてしまい、大変失礼しました。　
当方、アンプとＤＡＣ（48キロ/16ビット）とが一体的になってスピーカーボックスの中に組み込まれた卓上設置型のもので、パソコンとはＵＳＢで接続しております。　ハイレゾの音源としては、インターネットからダウンロードしたものです。　　ただし、ＤＳＤの音源は、まだ使っておりませんし、今の私の手持ちの組み込みＤＡＣでは、とてもＤＳＤをフォローするだけの能力もないかと思います。
以上です、よろしく。

回答No.6

HanpaMon

オーディオ系はあまりよく判らないのですが、ＰＣ系の知識で
再度回答とさせていただきます。

質問者様の環境が良くわからないので
再生環境がPC→USB接続のDA変換機→スピーカー
と仮定します。

DA変換機の中にはDA変換のICが存在し、そのICを
制御するマイコンも多分入っているでしょう。
（マイコンで無くても、コントローラICはあるはず）

PCのアプリケーションソフトやドライバはたとえば
44KHz16bitというパラメータと、PCM信号を固有のフォーマットで
USB通信によってDA変換機内部に送ります。

当然、ある約束事（通信フォーマット）によってその通信が成されるので、
受け側は正しくパラメータを認識して、DA変換ICを制御し、
また、PCM信号を再生します。

さて、そのUSBによって送られるパラメータは果たしてDA変換ICが
実際に再生するパラメータとイコールであるか？は私が
良くわかりません。詳しい方いたら、サポートお願いします。

以下は推定です。

たとえばアプリケーションソフトが96KHz24Bitで再生しようとして
ドライバソフト（もしかしたらOSが一旦介在するのかもしれませんが）
にそのパラメータを送ります。

ドライバソフトが、現在再生しようとするDA変換機の性能を知っている
場合、もし再生不可能なパラメータが来たらドライバレベルで
噛み砕いて（たとえば44k16BITに落として）USB通信で「44KHZ16BITで
再生しておいて」と指令を送るかもしれません。　また、
「どうせ再生できないなら使わないPCMデータはいらないでしょ？」
とデータ自体も間引いて、usb通信するかもしれません。

あるいは、そうはせずに、あくまでドライバソフトは元のパラメータ（96Kとか）
、元のＰＣＭデータをUSBで送っておき、受け側のマイコンが、
自分の配下のDA変換ICの性能を配慮して44KHz16bitで再生するかもしれません。

いずれにせよ、最終的にはDAコンバータの再生性能以上の能力は出ませんから、
どのレベルでパラメータがダウンしていくか、は使う立場としては
あまり考慮の必要が無いのではないかと思います。

さて、音を聞くという事について、全体的な事を考えると、上記のほかにも
大切な要素があるでしょう。
DA変換チップの出力段の電気的アナログ変換、スピーカの音響特性、
その部屋の残響特性、その部屋の空気の温度湿度、はたまた聞く方の耳の特性
聞く人の心理状態、逆に言えば元の音楽の録音状態、マイクの状態、マイクから
録音機材までの電気的劣化の上体など、無限に考慮すべきパラメータがあります。
（私も５０歳を過ぎて、細かい音のニュアンスが全くわからないです。）

実際にオシロスコープで、アナログ波形を見ても16bitと24ビットの違いは良く
わかりません。　（拡大すれば当然見えますが）
これはあくまでＰＣ関連の常識ですので、オーディオ系の
厳密な事を言えば違うかもしれませんが、バランスとしてはデジタル系の
ビット数のみに注目するのではなく、聞いた時の感触で判断されては如何でしょうか。

補足

大変失礼しました。　　概ね以下のような形態での使用です。
当方、アクティブスピーカーとでもいうのでしょうか、スピーカーボックスの中に、アンプとＤＡＣとが一体的に組み込まれているもので、パソコンとはＵＳＢ接続で使用しております。　適応できる音声フォーマットは、オーディオＰＣＭ・48キロ/16ビット　との表示があります。　

一方、パソコンのコントロールパネルを開いて、サウンド～オーディオ管理～再生タブ　と進みますと、“スピーカー/ＵＳＢオーディオＤＡＣ”　が既定デバイス　である旨の表示になっています。　　
そして、“スピーカー/ＵＳＢオーディオＤＡＣ”　のプロパティを開くと、44.1キロ/16ビットが既定のフォーマットとして選択されており、また、排他モード欄内の　2か所にチェックを入れております。

回答No.5

noname#214300

＞全く問題なく音楽が再生できました。
環境にもよりますが、たぶんWindowsのオーディオエンジンがサンプルレートコンバートしているかと思います。
（WindowsXPまでなら"カーネルミキサ"、Vista以降なら"オーディオエンジン"と呼ばれる機能です）

PCオーディオは色々と儀式みたいな物が必要であり、音源ファイルのPCMデータを100%DACに送るには、それ相応の機械とソフトが必要です（こういうのをビットパーフェクトとか言います）。

普通の音源や普通のソフトだと、必ずWindowsのオーディオエンジンのミキサーやサンプルレートコンバーターを通過するので、音楽ファイルの情報がだいぶ書き換わってDACに流されます。
この過程で、192kHz/24bitのデータも、Windowsによって48KHz/16bitに変換されてDACに送られます。

DACの機械にもよるでしょうが、通常の物なら規格外（ハイレゾ音源）の信号が流されても圧縮などしません。
詳しい原理などは、参照URLか下のリンクの先を見てみて下さい。

↓もう一つ参照
http://av.watch.impress.co.jp/docs/series/dal/20121112_572414.html

参考URL：

http://www.pc-audio-fan.com/special/command_of_foobar2000/20121228_25920/

お礼

大変貴重な資料までご紹介いただき、感謝いたします。　ご案内いただいた資料の方は、少しじっくり勉強してみます。　ありがとうございました。
ところで、windows　のなかで、サンプルレートコンバート　の機能があるなんて、全く知りませんでした。私のように、安物のＤＡ変換機を使っているものには、ある意味、ありがたいかしれませんが、立派なＤＡ変換機をお持ちの方にとっては、ＯＳ側でサンプルレートの変換などという、極めて大切ことを勝手にやられては、誠に不快千万でしょうね。
そうしますと、ＰＣＭ信号だけではなく、ＤＳＤ信号の時も、windows　のなかで適当に、なにがしかのサンプルレートの変換をやっているのでしょうか？　　もしそうならば、これは、極めて由々しきことですね。　“ハイレゾ”なんていう概念は、まったく意味がない、といいましょうか、誠に怪しい概念になってしまいますよね。
また、再生ソフトのことなのですが、音楽ファイルを再生しますと、フーバー2000にしろ、メディアプレーヤーにしろ、再生中のファイルについて、サンプルレートと符号化ビット数の表示が出ますが、この表示は、サンプルレートコンバートされる以前のもので、実際に再生されている信号の表示ではない、ということなのでしょうか？

回答No.4

chiha2525

基本的に、超えるものには対応していません。再生できません。
間にＰＣなどがあるばあいは、192kHz→96kHzや32bit→24bitなどの変換をかけて出力することによって、192kHz,32bitの音楽ソースを96kHz,24bitのDACで再生することが出来ます。

32bit→24bitなどの変換は、下位ビットを切るだけでよいので、基本的にほとんど音が悪くなりません（かすかに聞こえるかもしれない小さな音を無音とする程度の違い）。

192kHz→96kHzなどの変換は、値を１つ飛ばしにするので、理論的には再生する波形が若干変わる可能性があるものの、聞いて分かる変化があるかどうかは分かりません（このあたりは議論が尽きない）。

44.1kHz→48kHzやその逆は、簡単には変換できないので、共通の倍数（最小公倍数ってやつ）までアップサンプリングした後ダウンサンプリングしてやるという事になるのですが、まともにやろうとすると計算量が半端ないので、かなり端折った計算でテキトー変換されています（これであまり問題にならないのはDACの動作自体が、アナログ変換がテキトー変換のためです）。その為、このような変換をＰＣなどでやると音が悪くなることが知られています。

参考になれば♪

お礼

大変奥が深い議論のようで、私のような浅学の徒には、とても歯が立ちそうもないトピックスかもしれません。　何気なく質問してしまい、申し訳ありません。
符号化のビット数を落とした場合は、多少音質の変化をもたらすであろう、とのこと、なんとなく理解できます。　サンプリング周波数を落とした場合は、・・・・・、　どうなるのでしょう、ともかく、もう少し勉強してみます。　　ありがとうございました。

回答No.3

kimamaoyaji

まずはサンプリングレートですが、3つでは無いです
11KHｚ、22KHｚ、44KHｚ、88KHｚ、176KHｚ、352KHｚ、12KHｚ、24KHz、48KHｚ、96KHｚ、192KHｚ、384KHｚ、8KHｚ、16KHｚ、32KHｚ、64KHｚ、（DSD2.8224MHz）等あります、
それ以外に符号化のビットレートがあります数Kｂｐｓから32Mbps位まで（1秒間に4MBの情報量、1曲４分として960MB）。
ダイナミックレンジは8Bit、16Bit、24Bit、32Bit、CDなどでは20Bitもあります。
DACは符号化の処理は出来ません、あくまでもソフトから指定されたサンプリングレートダイナミックレンジで変換するだけです、音楽プレーヤーソフトなどが、この変換を行っています、一部DSP（デジタル・シグナル・プロセッサ）を使ってやる機種もあります。
音楽フォーマットは形式はPCMだけではありません、多種でWAV（PCM、CCITTLow、CCITTμLow、IMA ADPCM、、ADPCM、M5 GSM5.10、MicrosoftADPCM）、Mpeg1layer３（MP3)、MP2（CDなど）、MP4、AMR、AWB、Ogg、Flac、AFlac、AAC、AC3、M4A、WMA（PCM、WMSpeech、WMALossless、WMA、WMAPro）
そしてチャンネルもモノラル１Ch、ステレオ2Ch、4Ch、5.1Ch、7.1ChとありますからDACもチャンネルに対応した数が無いと無理です、ですから、7.1Chでもソフト側で２Chに変換して聞こえるようにしている訳です、再生ソフト（音楽プレーヤー）のプログラムによって音質などが変わります。
自動だけで無なく、手動の混合選択です（ただしDACは自動選択出来る機能は無いです）。
(注)DAC＝デジタル・アナログ・コンバーター
またデジタル変換はDACだけでなく、DSD（ダイレクト・ストリーム・デジタル）、やPWM（パルス・ワイズ。モジュレーション、主にデジタルアンプ）でも行われています。

お礼

ありがとうございました。　サンプリング周波数が、そんなにたくさんの種類があるとは知りませんでした。　なにがしかの事情があるにせよ、もう少し統一しないと、これに対処し、識別する必要がある受信側のハードの方が大変ですよね、たとえば、ＤＡ変換機側の準備とか。
ところで、このたびのご返事の中で言及された、ＤＳＤ信号ですが、これは、確か従来のＰＣＭ信号ではなく、ＰＷＭという変調方式によって形成されたデジタル信号かと理解しておりますが、そうしますと、ＤＡ変換機への入力として、それがＰＣＭ信号か、それとも、ＤＳＤ信号なのかを見分ける必要がありますよね。　私のＤＡ変換機は、大変シンプルなものなので、とてもＤＳＤ信号には対応できるとは思えませんが、高級なＤＡ変換機になると従来のＰＣＭ信号の他に、ＤＳＤ信号にも対応できるよう、広告などには記されておるようですが、このような高級なＤＡ変換機の場合は、ＰＣＭ信号とＤＳＤ信号とを自動識別するのでしょうか、それとも、ユーザーが事前に手動でスイッチなどを操作して、切り替えているのでしょうか？

回答No.2

HanpaMon

正確な事はわかりませんが、概念として。

パソコンの話なのか、専用ハードなのか不明なので、パソコンの話として。

＞入力してきた信号に対して、サンプリング周波数や符号化ビット数
＞などの情報は、そこから自動的に検出できるようになっているのでしょうか？

音声信号自体は唯の数値の羅列なので、
基本的には周波数、符号化ビット数の情報は無いはずです。

という事は、音声信号の他に、送信側から、「これがサンプリング周波数だよ」
とか、「符号化ビットだよ」と言う情報を送って、受信側が
それを正しく認識する事が、まず必要でしょう。（通信で言えばプロトコル、
ファイルで言えばフォーマット）

パソコンの例で言えば、アプリケーションソフトが送信側で、ハードウエア
ドライバソフトが受信側になるでしょう。

さて、上記パラメータをドライバが正しく認識できたとしましょう。
基本的にハードが１６ビットしか無かったら、「無事」には再生できません。
しかし、ドライバの作り方として、あきらめが早いか、努力するか
の違いはあります。

たとえば１６ビットのハードに対して２４ビットの信号が
来た時の対応は大体２通りあるでしょう。

１．エラーを返す＝再生できない。
２．１６ビットとして下位８ビットを間引く。音質は当然劣化するが再生可。

たとえば下記の２４ビットの時系列データがあったとしましょう。

(1)0xAAAA00
(2)0XAAAA00
(3)0XAAAA80
(4)0XAAAA80

下位８ビットを切り捨てると下記になります。
この上位１６ビットをDAに供給すれば
再生できますが劣化します。
(1)0xAAAA00
(2)0XAAAA00
(3)0XAAAA00
(4)0XAAAA00

サンプリング周波数も同様です。
沢山サンプリングされても、間引いて再生すれば音質は劣化しますが
再生できない事は無いはず。

ハードウエアドライバはハードメーカーが部品を売るために
作っているものですから、再生できません、となるよりは
音質劣化するけど再生できます、という作り方にすると思います。

お礼

ありがとうござます。　私の質問の場合は、パソコンの話ではなく、ＤＡ変換機の話かと考えて、質問させていただきました。　　おっしゃる通り、受け側で、サンプリング周波数と符号化ビット数の情報がわからないと、デジタル信号をアナログ信号になおすことができませんよね。　　そうしますと、送られてくるＰＣＭ信号系列の中には、サンプリング周波数と符号化ビット数を示す情報ビットのようなものが含まれていて、ＤＡ変換機の中では、その情報ビットを読み解いて、アナログに復号化する、という手続きをとっているのでしょうか？