32-bit Integer (整数) のお話

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32-bit Integer (整数) のお話

32-bit Integer (整数) のお話 

個人的には結構嬉しいニュースが発表されました。

YAMAHA Steinberg の UR シリーズが更新されました。僕は UR シリーズ大好きです。一時期はずっと使っていました。スペース、予算的な問題がある現場では最高の選択。

コストパフォーマンスは最高に良い。入門としては大変おすすめ。UR816C ですが非常に残念なのは独立ファンタム電源が送れないところ。そこだけが惜しい。

YAMAHA Steinberg がこの製品でプッシュしているところは、32-bit Integer 対応、というところ。世界で 32-bit Integer を推し進めているのは YAMAHA Steinberg だけです。今の所、私が知る限り Steinberg 社製以外の DAW は 32-bit Float が限界です。

ちなみに 32-bit Float で録音できると謳っている製品が ZOOM から出ております。これはフィールドレコーディング用です。世の中には 32-bit Float で録音できる ADC はありませんので、そういう技術だと思ってください。

ZOOM F6 は 内部で 32-bit Float 録音が出来るだけで、32-bit Float で ADC してるわけじゃないよ。この製品だって通常利用する場合は 24-bit 制限がかかる。

また、RME の ADI-2 シリーズも 32-bit Integer 再生に対応している。が、しかし、録音は 24-bit 精度の 32-bit Integer であり、かつ、2ch が限界であるので、純粋な 32-bit Integer 多チャンネルを利用したい方は、Sterinberg 社製製品一択となる。

みんな大好き RME
ADI-2 Pro は「32-bit 整数」に対応していますか?

Windows の場合、再生に関しては ASIO が「32-bit整数型」に対応しておりますので、「32-bit 整数型」をリスニング可能なソフトウェア環境を整えていただければ、問題なく「32-bit 整数型」での再生が可能ですが、録音時には伝送されるデータが ADI-2 Pro 側にて 24-bit に制限されるため、結果として「32-bit 整数型」のオーディオファイルは作成されますが、実質的には 24-bit の精度を持つ「32-bit 整数型」のオーディオファイル、ということになります。対してCoreAudio (Mac 並びに iOS) は、現時点で「32-bit整数」での録音・再生には対応しておりません。(24-bit まで)

引用: ADI-2 Pro は「32-bit 整数」に対応していますか?

最初に断っておきますが、32-bit Integer はまだ動向が全くつかめません。ここでは理論的に語っていくだけですので、少し先の未来では 32-bit Integer というものが当たり前になっている可能性は大いにあります。

32-bit Integer / 32-bit Float / 24-bit (Integer) のおさらい


一般的に Bit-Depth の話になると、ダイナミックレンジの数値の話になる。それ以外語ることなし。

  • 24-bit (Integer) … 144dB
  • 32-bit Integer … 192dB
  • 32-bit Float … 1680dB

あれ? Float の方がダイナミックレンジよくない?

Float に関しては別のページでゴタゴタ解説というか考察しているのでそちらでご参考ください。

Float は Integer 換算で 150dB だと思ってください。詳しく説明しても皆さん理解できないと思うので割愛します。

これらの数値はすべて理論数値なので、現実的には全く異なります。それに関しては説明がちょっとむずかしいので、以下のページとツイートと動画をご参考ください。

ビット深度の本当の事実


みんなマーケティング戦略に騙される、ビット深度の問題。

ためになるお話。いつもありがとうございます。
これはデジタル音屋的には常識レベルの知識だと思っています。

もう、この動画でこの記事の答えが出てしまっていますが (笑)

ビット深度とは、世間一般的な 音質と定義されたものを左右するものでありません。ビット深度に関係することはノイズ比です。厳密にノイズ比を音質と捉えると定義的にややこしくなるので、ここでは Resolution (解像度) と解説しています。ビット深度とは表現できるダイナミックレンジの幅です。何度もいいますが、音の解像度とビット深度は関係ありません。ただし、ビット深度別で音は若干違うと思いますし、ビット深度が深いこと自体はデジタル領域での利点があります。(ディザリングを理解しておく必要があります。詳しくはこちら)

以前、サンプリングに関する、大きな誤解を オーディオインターフェイスを理解する【第一部】 で解説しています。ビット深度は音の解像度としては関係が無く、重要なのはサンプリングの仕方である、と解説しました。また、正直今のレベルでは、96kHz 以上で録音する価値はあまりないです。今後のデータ処理の技術発展が必要になります。

もちろん 192kHz のレコーディングに価値を求めている人も大勢います。個人的に UR レベルのインターフェイスで 192kHz はあまり意味をなさないということで、ハイレゾやるならそれ相応の高級デバイスを使用してください。ということ。価格と音質は基本的には比例しますから。

また、ダイナミックレンジとは S/N 比だ、と口酸っぱく以前の記事から解説しているのですが、ダイナミックレンジの言葉の使われ方として、非常に多くの意味を現代では持ってしまっています。

普段何気ない会話の中でのダイナミックレンジの定義は千差万別でいいですが、この様な情報を語る上では、ダイナミックレンジの定義を統一しないと、理解が深まらない。ここでは、ダイナミックレンジ = S/N 比 として話を進めます。

以上の事前知識をもって 32-bit Integer に切り込んで行く。

S/N 比を考える


ダイナミックレンジは S/N 比だ! と大見得切ってお話しましたが、32-bit Interger のダイナミックレンジは理論上、約 192dB だと説明しました。そうです、理論上です。考えなくていけないことがたくさんあります。


人間の聴力のダイナミックレンジ

みんな忘れがち。人間が知覚できるダイナミックレンジは 192dB 以上あるのか? そして必要な数値なのか? ここに尽きるわけです。

結論。人間は 120dB ほどのダイナミックレンジしか持ち合わせていません。つまり、音響心理学的に、24-bit Interger 以上のダイナミックレンジは無駄なデータという扱いになります。

もちろんこれは心理学問的な、音を聞くという行為にとって無駄であるというだけの話ですので。192dB のダイナミックレンジが必要な場合もあります。測定とか。

もちろん、32-bit 動作のほうが AD/DA の質が上がるとか、表現力とか音の再現性とか、いろいろ実益が考えられます。つべこべ言わず、32-bit Integer の音を聞きましょう。今度誰か 24-bit と 32-bit の聴き比べやりませんか? デバイス用意してください。


物理的なノイズの最小レベル

実は、熱力学的に雑音の最低レベルは決まっています。これは物理を理解している人ならすぐに分かると思うのですが、熱というのはノイズで、熱というのは、どこにでも存在します。ADC は電気で動作し熱を発生します。そこにノイズはいます。頑張って冷却したりノイズ対策しても、ノイズ自体は消せません。最終的には電子の振動ですから…

実は入力換算雑音の理論値は -131dBu ほどでこれ以上は下げるのは難しいらしい。(昔読んだアンプのノイズ比の文献からの記憶情報なので正確ではない可能性があります。) これを考慮すると、普段、私達が扱う電圧レベルは +4dBu が基本で、ライン信号になると +20dBu、最大で大体 +26dBu です。ダイナミックレンジとして単純に最小と最大の電圧比が 150dBu くらいが限度でしょう。

この値は単純に ADC/DAC のS/N 比に換算できませんが、5V を扱っている ADC/ADC と仮定して、+16dBu を 約 5V 0dB 基準としても、やはり S/N は 約 150dB くらいになる。(この計算あってんのか? 詳しい人でこれが間違いとわかる人は、間違ってんぞクソが、って連絡ください。)

192dB の理論ダイナミックレンジが必要になるレベルでアナログ機器、デジタル機器は開発されていません。現代の機器では 192dB の ​13 くらいがノイズで埋もれます。もちろん、24-bit Integer の製品の 20dB くらいはノイズで埋まっています。だいたい ADC の実行値が 120dB くらいなので、​16 くらいがノイズですね。


実際の 32-bit ADC/DAC のスペック

世界の 7割 のシェアを誇る ADC/DAC メーカーは実は日本の旭化成エレクトロニクス社 (AKM) です。実売している ADC/DAC のスペックを見てみましょう。(もちろんすべて 32-bit 動作出来ます。)

最上位 DAC のスペック、32-bit 対応、S/N 134dB、ぶっちゃけすごい数値。シングルで 140dB は 24-bit Integer の理論値まであと 4dB。
最上位 ADC のスペック、32-bit 対応、S/N 127dB、ADC の数値上スペックは伸び悩み限界に近いと言われている。詳しくは知らないけど。

もちろん、32-bit Integer 対応の ADC/DAC であるが、32-bit Integer の理論値に近いスペック数値を出せているかと言われたら、全く出せてない。60dB くらい足りない。しかし、24-bit Integer の理論値 144dB には非常に迫っています。

つまり、まだ、24-bit Integer でよくね? とあらゆるメーカーは思っていることでしょう。Steinberg が 32-bit Integer を勧めているのは、数十年後のスタンダード、世界の覇権を取りに行っています。こーいうものは先取りした勝ちが多いので、政治というか戦略です。

Windows 用の ASIO API を提供しているのは紛れもなく Steinberg です。そして Windows の Audio において ASIO はデファクトスタンダードです。要は戦略と政治ですね。

UR816C のスペックを覗く


ごめんね、UR ちゃん。晒すようだけど僕は君が大好きなんだ…

理論上 192dB に対する、Mic Input、Line Input、Line Output 、それぞれの ダイナミックレンジを見る。

  • Mic Input … 106dB
  • Line Input … 非公開
  • Line Output … 111dB
  • Monitor Output … 112dB

192dB とは程遠い。ぶっちゃけるが、このスペックで 32-bit Integer を実装する意味がわからない。しかし、製品戦略としては非常にいいと思う。世界で唯一の 32-bit Integer DAW とインターフェイスで市場の先取りを使用ということだ。

ここで思い出してほしい。ビット深度を語る上で数値として紹介されるのはダイナミックレンジだと説明しました。ダイナミックレンジとはノイズ比だと言いました。ビット深度は解像度には関係ない、ノイズ比が関係してくると私は言いました。機材が持つそのダイナミックレンジを画像付きで紹介しました。

勘違いしてはいけないことは、機器のスペックと音質はある程度は比例してはいるが、絶対的な解像度や音質の数値ではないということ。スペックで製品の音を語る人が多いが、「アホか」と言いたい。実際、129dB と 130dB のダイナミックレンジを持った2つのデバイスを6人に聴き比べしてもらいましたが、数値上は 1dB しか違わないのに、圧倒的な音質の差を全員が認識していました。数値じゃない。

冷静に考えてください。32-bit Integer の恩恵を受けることが出来るのは誰ですか?

32-bit Integer のメリット


  • 最先端先取り
  • 数年後の万が一の 32-bit Integer リマスターへの布石
  • 192dB を 4,294,967,296 当分すると考えるとデジタル領域でクリップしにくい。

不確定な要素


  • 理論的な S/N 比 は良くなる。
  • 現状の 32-bit Integer 対応デバイスの音がいいのか問題
  • 大は小を兼ねるので、16-bit / 44.1kHz への落とし込みの質が上る可能性。(前提として同じデバイスの 24-bit Integer と比べて)
  • 特定の Plug-ins が 32-bit Float 動作である関係で、32-bit Integer の意味がない可能性。
  • 理論的には 64-bit Float の恩恵を最大限受けれる。(音がいいとかの話ではなく精度、浮動小数点演算の話)
  • DAW 上での処理においてフロアノイズが低くなる可能性がある。
  • ハイレゾ同様、高サンプルレート、高 S/N 比に対応した機材がほぼない。(マイクしかりプリアンプしかり)
  • 24-bit Integer 制限で動作させるよりも良い結果が得られると思いたい。(もしかすると 24-bit Integer 動作のほうが良かった、なんてことにはなってほしくない…)

32-bit Integer の単純なデメリット


  • 現状、DAW が Steinberg 社製以外選択できない。(他メーカーは 32-bit Integer に対応する素振りすら無い。)
  • 現状、32-bit Integer 録音が出来るのが、Steinberg 社製品以外ない。(大手インターフェイスメーカーが 32-bit Integer に関して一切対応する素振りがない。)
  • 現状、大きな 32-bit Integer の配信インフラと市場がない。(再生できるコンシューマープレイヤーは実は割とある。)
  • 現在、業務用・プロ向け機材で 32-bit Integer 対応製品が登場していない。(プロ現場へのデータ持ち込みが意味をなさない。)
  • S/N 比の恩恵を受けるレベルで製品が成熟していない。
  • 単純にデータ量が増える。
  • 処理が重くなる。

32-bit Integer とは…


ADC/DAC チップを 32-bit Integer 動作させると、どうも消費電力が多く、発熱も大きくなるようで、多チャンネル開発が結構困難なのではないか? と勝手に思っています。Steinberg は以外にも UR816C で多チャンネル製品を出してきたので、いろいろクリアできた問題があるのでしょう。

大体、現状の 24-bit Integer I/O ですら、ファンが必要な製品もありますので、発熱や消費電力などなど、開発が難しいのではないかな…と勝手に妄想しております。

正直、今現在、32-bit Integer じゃないとダメだ! みたいなことにはならないので、ゆっくりと市場を眺めていればいいとは思います。ただし、油断は禁物です。出遅れたらそこで終わりです。

http://beaglekick.com

ページ上に “256倍の解像度” って紹介文がありますが、私の定義した解像度と言う言葉において、Bit-Depth との関係性はありませんのでご注意ください。

Beagle Kick さんはおそらく、32-bit Integer / 768kHz の音源を世界初で発表しています。僕の環境ではオリジナルは聞けないので聞いたことはありませんが、非常に評価が高いので参考音源として是非活用してください。

このように、世界初は非常にいいインパクトであります。32-bit Integer の使い方はおそらくまだまだ試行錯誤がいるのでしょうし、誰もが試していない領域ですが、こーいうものは出したもん勝ちなんです。

ここが歴史の始まりになる可能性は大いにあります。

つまり、32-bit Integer とは音楽制作において転換期にさしかかるのか、という実に大きな大きな時代の流れの節目なのです。実際には 24-bit 陣営と 32-bit 陣営で覇権争いとかしてないので、おそらく緩やかに 32-bit Integer に移行していくとは思いますが、この先の未来を見ている制作が世界を取るんですよ。

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  • 書いた人: Naruki
    レコーディングエンジニア
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