音の基礎知識：ビット深度とダイナミックレンジとは？サンプリングレートとの関係を解説！
YouTube動画やSNS動画など手軽に発信する機会が増え、いろんなところで音を録音する機会が増えてきました。最近はより高音質な音を追求するニーズが高まり、録音の方法も選択肢が豊富にあります。
というわけで今回は、音のデジタル化において重要な「ビット深度」と「ダイナミックレンジ」について、そして「サンプリングレート」との関係についてまとめました。
ビット深度とは？
ビット深度（bit depth）とは、デジタル音声の各サンプルがどれだけの情報量を持っているかを示すものです。簡単に言えば、音声の細かさを決める要素の一つです。
8bit：256段階の音の強さを表現できます。
16bit：65,536段階の音の強さを表現できます。CD音質がこれ。
24bit：16,777,216段階の音の強さを表現できます。プロの音楽制作でよく使われます。
32bit：4,294,967,296段階の音の強さを表現できます。非常に広いダイナミックレンジを持ちますが、実際にここまでの精度が必要なことは稀です。
32bit浮動小数点（float）：理論上無限に近いダイナミックレンジを持ちます。録音時にクリッピング（音割れ）が発生しにくく、音の加工や編集時に非常に便利です。
ビット深度が高いほど音声信号をより正確に表現できます。その結果、音質が向上し、細かい音のニュアンスまで捉えることができます。
また、人間の聴覚では、16bitの音質で十分な音の表現が可能と言われていますが、より高音質を求める場合は24bit以上のビット深度を選択することで、より繊細な音声を表現することができます。
画像についてもビット深度の概念はありますが、その場合のビット深度とは色の諧調にあたります。解像度という意味では同じですね。
ダイナミックレンジとは？
ダイナミックレンジとは、音声の最小音量から最大音量までの幅を指します。ビット深度が高いほど、ダイナミックレンジが広がります。
8bit音声（約48db）：ダイナミックレンジは狭く、音が割れやすいです。
16bit音声（約96db）：一般的な音楽やCDのダイナミックレンジをカバーできます。
24bit音声（約144db）：さらに広いダイナミックレンジを持ち、微細な音も忠実に再現できます。
32bit音声（約192db）：非常に広いダイナミックレンジを持ちますが、実用上は過剰なことが多いです。
32bit浮動小数点（float）：理論上無限のダイナミックレンジを持ちますが、実際には約1500dB以上を扱えるとされています。特に音の編集や加工時に優れた性能を発揮します。非常に細かい音のニュアンスを捉えることができるため、映画のサウンドデザインや高度な音響研究に利用されます。
ダイナミックレンジが広いと、小さな音と大きな音の差をしっかり表現できます。
音量の範囲と影響
20dB以下: ささやき声や葉がそよぐ音など、非常に静かな環境音。
30-40dB: 静かな図書館や静かな住宅地の音。
50-60dB: 普通の会話音量。
70-80dB: 騒がしいオフィスや交通量の多い道路の音。
90dB: 電車の車内や工場内の音。
100-110dB: コンサートやクラブの音量。このレベルでは、長時間の露出で聴力にダメージを受ける可能性があります。
120dB: 飛行機のエンジン音やロックコンサートの最前列の音量。このレベルでは、短時間の露出でも聴力にダメージを与える可能性があります。
120dBを超える音
130dB: 警報器の音。このレベルの音は非常に不快であり、短時間でも聴力に損傷を与える可能性があります。
140dB以上: 爆発音や銃声。このレベルの音は即座に聴力に重大なダメージを与え、場合によっては永久的な難聴や耳鳴りを引き起こす可能性があります。
160dB以上: 耳の鼓膜が破れるリスクが高く、激しい痛みを伴います。
サンプリングレートとの関係
ビット深度とともに、音声品質を決定するもう一つの重要な要素がサンプリングレート（sampling rate）です。サンプリングレートとは、1秒間にどれだけのサンプルを取るかを示すものです。例えば、44.1kHzのサンプリングレートでは、1秒間に44,100回サンプルを取ります。
44.1kHz：CD音質。日常的な音楽鑑賞に十分です。
48kHz：映像制作で一般的に使用されます。
96kHz以上：ハイレゾ音源として、高音質な録音に使用されます。
ビット深度とサンプリングレートの組み合わせ
良い音を録音するためには、ビット深度とサンプリングレートの両方を適切に選ぶことが重要です。以下の組み合わせが一般的です。
44.1kHz / 16ビット：CD音質。一般的な音楽やポッドキャストに適しています。
48kHz / 24ビット：映像制作やプロの音楽制作に最適です。
96kHz / 24ビット：高品質な音楽制作やハイレゾ音源に最適です。
96kHz / 32ビット浮動小数点：プロフェッショナルな録音や編集に最適。クリッピングの心配が少なく、後処理が非常に柔軟です。
良い音を録音するためのポイント
適切なビット深度を選ぶ：高いビット深度を選ぶと、録音の精度が上がります。音楽制作やプロフェッショナルな録音では24ビットが推奨されます。
適切なサンプリングレートを選ぶ：録音する音の種類や用途に応じて選びます。音楽やポッドキャストなら44.1kHz、映像制作なら48kHzが一般的です。
録音環境を整える：ビット深度やサンプリングレートが高くても、録音環境が悪いと良い音は録れないので、できるだけ雑音がなく静かな環境と適切なマイクの使用（位置や音源との距離）、音響処理などが重要です。
録音機材を確認する：使用する録音機器が選んだビット深度とサンプリングレートをサポートしているか確認しましょう。
まとめ：高音質録音のためのポイント
高音質でクリアな音声を録音するには、以下のポイントを意識することが重要です。
ビット深度: 16bit以上、できれば24bit以上のビット深度を選択する。ドキュメンタリーなどの録音で、小さい音から予測しない大きな音まで幅広い音源に対応しなければならない場合は32bitフロート。
ダイナミックレンジ: 96dB以上のダイナミックレンジを確保する。
サンプリングレート: 44.1kHz以上、できれば96kHz以上のサンプリングレートを選択する。
録音環境: 静かな場所で、振動やノイズが少ない環境で録音する。
録音機材: 高音質に対応したマイクやレコーダー、ケーブルを使用する。
僕が普段使っているZoom F3は、サンプリング周波数を44.1kHz、48kHz、88.2kHz、96kHz、192kHzなどから選択でき、ビットレートは32bitフロート（固定）で収録が可能なので、32bit Float WAV形式を選択して録音しています。※WAVファイルは非圧縮形式であり、オーディオデータがそのまま保存されるので、よりオリジナルの音質が維持されるファイル形式です。
これらのポイントを押さえることで、聴き取りやすく、臨場感あふれる高音質録音が可能になるので、ぜひ試してみてください！
音の録音：16bit、24bit、32bitの違いとダイナミックレンジ
はじめに
youtube動画をはじめ、いろんなところで音声を録音する機会が増えてきました。最近はより高音質な音を追求するニーズが高まり、録音の方法もさまざまな選択肢があります。
今回は、音声録音における重要な要素であるビット深度について詳しく解説します。16bit、24bit、32bit、32bit flort(浮動小数点)の違いや、録音におけるダイナミックレンジとの関係について理解を深め、最適な録音方法を選択するための参考にしてください。
1. ビット深度とは？
ビット深度とは、デジタル音声データにおいて、音声を表現する際の情報量を表す指標です。数値が大きくなるほど、より多くの情報を記録できるため、より詳細な音声を表現することができます。
2. 音声表現におけるビット深度
ビット深度と音声表現の関係は以下の通りです。
16bit：約32,000段階の音量表現が可能で、CDやMP3など一般的な音楽ファイルで使用されています。多くの人にとって十分な音質を実現できますが、繊細な音の表現には限界があります。
24bit：約1677万段階の音量表現が可能で、16bitよりもより繊細な音声を表現することができます。プロフェッショナルな音楽制作や録音、映画の音声記録などに使用されます。
32bit：約42億9496万7296段階の音量表現が可能で、24bitよりもさらに繊細な音声を表現することができます。非常に高音質な音声を追求する音楽制作や録音、映画の音声記録などに使用されます。
32bit浮動小数点：32bitの整数表現に加え、小数点以下の表現も可能にする形式です。理論上は無限の音量表現が可能となり、人間の聴覚で聞き取れる全ての音声を忠実に記録することができます。ただし、32bit整数と比べてファイルサイズが大きくなります。
3. ダイナミックレンジとは？
ダイナミックレンジとは、録音において表現できる音の強弱の幅を表す指標です。dB（デシベル）で表され、数値が大きくなるほど、大きな音から小さな音まで幅広い音声を表現することができます。
4. ビット深度とダイナミックレンジの関係
ビット深度とダイナミックレンジは密接な関係にあります。一般的に、ビット深度が高くなるほど、ダイナミックレンジも広くなります。
16bit：約96dBのダイナミックレンジ
24bit：約144dBのダイナミックレンジ
32bit：約192dBのダイナミックレンジ
32bit浮動小数点：理論上は無限のダイナミックレンジ
5. それぞれのビット深度に適した用途
16bit：CDやMP3など、一般的に利用される音楽ファイルや動画の音声記録に適しています。
24bit：プロフェッショナルな音楽制作、録音、映画の音声記録に適しています。
32bit：非常に高音質な音声を追求する音楽制作や録音、映画の音声記録に適しています。
32bit浮動小数点：音声を最大限に忠実に記録したい場合や、編集の自由度を高めたい場合に適しています。
6. その他
32bit以上のビット深度もありますが、人間の聴覚ではその違いをほとんど聞き分けることができません。
ビット深度だけでなく、サンプリングレートも音質に影響を与える要素です。サンプリングレートは、1秒間に記録する音声データの量を表す指標で、数値が大きくなるほど、より滑らかな音声を表現することができます。
音声録音ソフトや録音機材によっては、選択できるビット深度が制限されている場合があります。
7. まとめ
ビット深度とダイナミックレンジは、音声録音において重要な要素です。録音する目的や用途に合わせて、適切なビット深度を選択することが重要です。
8. 補足
32bit浮動小数点形式は、近年注目を集めている比較的新 しい技術です。従来の32bit整数形式よりも、より広いダイナミックレンジと 繊細な音声を表現することができます。
32bit浮動小数点形式の音声データは、WAVやFLACなどのファイル形式で保存することができます。
32bit浮動小数点形式