ハイレゾ音源と再生機器

ハイレゾ(High resolution)音源がアピールされているが、実施のところを考えてみよう。
・CDの解像度

量子化　16bit
サンプリング周波数　44.1kHz

・ハイレゾ音源

量子化　24bit
サンプリング周波数　192kHz

と数値上はすごいことになっている。

音の構成要素は次の3点（高さ(振幅)、形状、速さ）である。振幅は音の大きさ、形状は音色、速さは音の高低を示す。
デジタル化された音声信号は次のようになっている。

サンプリング周波数は音の大きさを取り込む単位時間。

44.1kHzであれば1/44,100秒(22.7micro sec)毎に取り込む。

量子化は階段のステップを刻むこと・・・四捨五入するようなもの。

16bitであれば2の16乗(65,536)段で区切る
24bitであれば2の24乗(1670万)段で区切る。

この二つによって音の信号はブロック化されたデジタル信号に置き換えられ、形状や速さ(単位時間当たりの音波の数、音の周波数)も示すことができる。

・黒が基本的なサイン波
・緑がサンプリング周波数（簡単にしている）
・赤が量子化後のデータ

CDの解像度

サンプリングデータ(緑)は生データ(黒)に応じた階段状になっている。
量子化後の波(赤)は形状が変わっている。これがCDの音

量子化を16bitから24bit

量子化後の波(赤)はサンプリングデータ(緑)に近い形状だ。

サンプリング周波数を44.1kHzから192kHzへ(ハイレゾ音源)

サンプリングデータ(緑)は生データ(黒)とほとんど同じで、量子化後の波(赤)と生データ(黒)との乖離は小さい。

これで、ハイレゾ音源が豊富な情報量とともに原音に近づいたことがわかる。

ところが、普通の機器では違いがわからない。
二重盲検で比較しているようなので、あてになると思うが、その理由を考えてみた。

20kHz以上の可聴域を超えた超音波成分とか、なんとかかんとかはオカルトになるのでパス。
単に機械のレスポンスと考えればなんてことはない。

入力信号に対して、スピーカーのレスポンスに遅れが出る。青い波形がその遅れ(delay)のシミュレーション。
簡単に次の信号との1/2値をプロットしたもの。delay波形(青)は元の音源波形(黒)と異なるが、量子化後の信号波形(赤)よりは元の音源波形に近い。
つまり、スピーかーのレスポンスがサンプリング周波数を超えないと波形(赤)はなまってしまう。
結果として「ハイレゾはその効果がよくわからない」ということになる。