CDの音声記録（２）；記録方式の限界と弊害

CDの記録方式は44.1kHz16bitですね。
今更ですけど、この名称は中身を誤解させてしまう、良くない命名だったです。
CD記録における44.1kHzとは、１秒間あたり44100回のサンプリング（測定）するという意味になっています。

音の単位としてよく使われている「周波数」という単位。
これは「１秒間に何回、同じ形状のサインカーブを繰り返しているか？」という単位です。例えば440Hzの音は、１秒間の間に440個のサインカーブが存在していることを意味します。言い換えると、１秒間に440回も「鼓膜が震える」ことに相当します。

ところが、CDの記録方式で44.1kHzと言う時は、この波の繰り返し回数とは、全く関係ない話をしています。サンプリング（測定）個数です。波の繰り返し回数ではありません。

いったい誰が言い始めたのですか？
本来は44.1k samples/sec, 16bitと言うべきだった、この記述法を。
kHzなどと書いてしまったせいで、多くの人が誤解してるじゃないですか。

０秒～１秒までの時間間隔あたりに、44100個も測定値データがあるよ。いっぱい測定（サンプリング）しているねえ。という意味合いです。
全く周波数ではないです。

CDへの記録イメージ

さて、もうひとつある16という数字、こちらのほうは16bitを意味します。
2の16乗のことです。
この数値は「音の強さレベル：音圧」を表しています。２の16乗で表現できる数字の範囲は０～65535ですから、65535種類の「音圧の強弱」を記録していることになります。

この説明を読み、ちょっとしばし考察したのです。そしてあまりの驚きにぽかーんと口を開けてしばらく止まってしまいました。

こんな簡単＆単純な理論でCDに記録しているの？
あまりにもカンタンな原理でびっくりなんですけど。

例えばこんな音声データを・・・

こんな感じにデジタル化しているわけです。

CDからデジタルデータを読み取って再生する際は、点と点との間は「無音」にならないように、なめらかな曲線（ペジエ曲線みたいな感じ）で結んで音を再生します。

十分に細かい、たくさんの「測定点」があるから、音のサインカーブがちゃんと再現できるのだ・・・そんな原理を使っているわけです。

例えば、基準音として知られる「ラ音」は440Hzです。１秒間に440個のサインカーブが入っているわけですね。CD記録は１秒間あたり44100個の音圧データがあるわけですから、図にしてみると、CDでの記録状態はこんな感じです。

１秒間に44100個の測定点がある場合には、
「ラ音」は、こんな感じで記録されます

こうなると、ヒトの可聴限界と言われている20kHzはどんな感じでCDに記録されるのかが気になりますよね？
基準音「ラ：440Hz」と、ニンゲンの可聴域限界と言われている「20kHz」とを重ねてグラフにしてみました。

青：440Hz、灰：20kHz
およそ0.005秒間のCD記録量＆記録内容を視覚化しました
20kHzの音は、正確には記録できていないことがわかります

このように、ニンゲンの可聴限界とされる「20kHzの音波」は、CDの場合には、なんとかギリギリ記録できてるーまさに限界ギリギリーということがよくわかります。

図を見ると分かる通り、「CDの限界」と言われている20kHzの場合は、一定間隔おきに音波の記録モレが発生しています。

ちなみに、ほとんどのヒトは20kHzの音は「聴こえない」です。
従って、20kHzの音をCDはギリギリしか記録できてない状況と言っても、99%のニンゲンにとってはそれは影響なしです。
どうせ聞こえていません。

来週に続きます。