ダイナミックレンジ＆ディザリングテスト

デジタルオーディオは各サンプルを整数として保存し、ビット深度がその段階数を決めます — 8ビットなら256段階、16ビットなら65,536段階です。最も近い段階に丸める処理、つまり量子化は、信号が最も静かな部分でもっとも顕著に現れます。ほぼ無音の音を表現できる段階がわずかしか残っていないため、音はざらついた後、最下段階を下回ると消えてしまいます。フルスケールからその底までがダイナミックレンジで、おおよそ1ビットあたり6 dB — 8ビットで48 dB、16ビットで96 dBです。ディザリングは一見直感に反する対策で、丸める前にごく微量のノイズを加えることで、1段階に満たないトーンでも各サンプルが上下どちらに丸められるかの確率が変化し、耳はその平均から元の音を復元できます。ノイズシェーピングは、そのノイズを聴覚が最も鈍い高域へと押しやります。

テストはどのように機能する？

すべてWeb Audio APIでライブ生成されており、音声のダウンロードもアップロードも一切行われません。ウィジェットは設定したレベルでパルス状のサイン波を再生し、サンプルごとに4つのモードで再量子化します — オリジナルは無加工、量子化のみはディザなしで丸め、ディザありは丸める前にノイズを加え、ノイズシェーピングはそのノイズを高域へ押しやります。ラダーボタンを押すと、レベルが0から−90 dBFSまで6 dBずつ下降していきます。パルスがまだ聞こえる段階をすべて記録し、モード同士を比較してください。パネルには正規化した処理後の波形が描かれ、サイン波が粗い階段状に崩れていく様子や、ディザモードがその階段をノイズのざらつきに置き換える様子を観察できます。

どんな音が聞こえるはず？

8ビットでは違いが劇的なため、定番のデモ用ビット深度として使われます。量子化のみのトーンは約−36 dBFSを下回るとざらつき始め、8ビットの理論上の底である−48 dBFSを超えると無音になります。ディザありでは一定のヒスノイズが現れますが、パルスはおよそ−54から−60 dBFSまで聞こえ続けます。これはノイズがトーンを覆い隠しているのではなく、むしろ運んでいるためで、段階そのものより小さな信号に合わせて最下位ビットを切り替えているのです。ノイズシェーピングはそのヒスノイズを薄め、通常さらに6 dB分の余裕を稼ぎます。量子化されていないオリジナルは対照群で、静かな部屋なら−90 dBFSまでずっと聞こえます。だからこそ、実際の録音は16ビットに落とす際にディザをかけます — ノイズは−93 dBFS付近に収まって気づかないほど静かなまま、リバーブの余韻やフェードは崩れずに滑らかさを保てます。

ビット深度とダイナミックレンジ

再生機材によって結果は変わる？

変わります — このテストは計算上の数値だけでなく、再生チェーン全体を測定しているからです。うるさい部屋、密閉度の低いイヤホン、あるいは静かかつクリーンに再生できない機器は、どのモードでも最も深い段階を覆い隠してしまいます。底まで到達したいなら、静かな場所で密閉型ヘッドホンを使ってください。耳そのものの差は思ったより小さく、440 Hzならほとんどの人が十分に敏感なので、結果が浅い場合は部屋か機材が原因である可能性が高いです。そして、他の音を再生する前には必ず音量を下げ直してください — −84 dBFSのパルスが聞こえるまで上げた音量のままでは、通常のトラックが爆音になってしまいます。