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デジタルオーディオ

Pulse Code Modulationによるアナログ信号（赤）のサンプリングと4ビット量子化

デジタルオーディオは、デジタル信号を用いて音を再生する技術です。 アナログからデジタルへの変換、デジタルからアナログへの変換、保存、および伝送が含まれます。

Digital Audio は、音の記録、操作、大量生産、および配信において有用であるため、出現しました。 現代のオンライン・ストアを通じたインターネット上での音楽配信は、デジタル録音とデジタル圧縮アルゴリズムに依存しています。

Overview of digital audio

Going from analog to digital

The wax cylinder to the compact cassette, analog audio music storage and reproduction has been based on the same principles that human hearing are based from the wax cylinder and the compact cassette. アナログオーディオでは、音は空気中の物理的な波形として始まり、マイクロフォンなどの変換器を介して波形の電気的な表現に変換され、保存または送信される。 音に再生するためには、このプロセスを逆に行い、増幅し、ラウドスピーカーで再び物理的な波形に変換する。 その性質は変化しても、基本的な波のような特性は、保存、変換、複製、増幅の間、変化しない。 すべてのアナログオーディオ信号は、電子回路に存在する固有のノイズのために、ノイズや歪みの影響を受けやすくなっています

Digital Audio は、デジタル形式でオーディオを表現する技術です。 デジタル・オーディオ・チェーンは、アナログ・オーディオ信号が電気機械信号ではなく、電気信号-「オン／オフ」パルス-に変換されるところから始まります。 この信号は、信号の保存や伝送で発生する可能性のあるエラーに対処するため、さらにエンコードされる。 この「チャンネル・コーディング」は、デジタル・システムが再生時にアナログ信号を再現するために不可欠なものである。 チャネル・コードの例としては、オーディオのコンパクト・ディスクで使用されている8ビットから14ビットへの変調があります。 一般に、サンプリング レートとビット解像度が高いほど、忠実度が高くなり、デジタル データ量も多くなります。

音質

アナログおよびデジタル システムの目標は、オーディオを完全に再生することですが、この目標を達成するにはいくつかの障害物があります。

アナログ・ノイズフロアは捕捉回路で、固有の容量およびインダクタンスがシステムのバンド幅、および抵抗で振幅が制限されている。

より良い忠実度を達成するために、より高品質の部品が必要となり、全体のコストが増加しました。

変換プロセス

デジタル音声信号は、アナログ信号をデジタル信号に変換するADC（アナログ-デジタル変換器）から開始します。 ADCはサンプリング・レートで動作し、既知のビット解像度で変換を行います。 例えば、CDオーディオの場合、サンプリングレートは44.1kHz（44,100サンプル/秒）、各チャンネル（ステレオ）の解像度は16ビットである。 アナログ信号がまだ帯域制限されていない場合、デジタル信号のエイリアシングを防ぐために、変換前にアンチエイリアシングフィルタが必要である。 (

デジタル <-> アナログ変換プロセスの概要

デジタル合成などで作成された一部のオーディオ信号は完全にデジタル領域で発生し、その場合アナログ/デジタル変換が行われません。

ADC でサンプリングされた後、デジタル信号は、デジタル信号処理と呼ばれるプロセスで変更されることがあり、フィルタリングされたり、効果が適用されたりすることがあります。デジタル オーディオ ストレージは、CD、MP3 プレーヤー、ハード ドライブ、USB フラッシュ ドライブ、CompactFlash、またはその他のデジタル データ ストレージ デバイスに保存できます。オーディオ データ圧縮技術 (MP3, Advanced Audio Coding, Ogg Vorbis, または Flac など) はファイル サイズを減らすためによく使用されます。ADC と同様に、DAC は特定のサンプリング レートとビット解像度で動作しますが、オーバーサンプリング、アップサンプリング、ダウンサンプリングのプロセスを通じて、このサンプリング レートは最初のサンプリング レートと同じでない場合があります。

History of digital audio use in commercial recording

Commercial digital recording of classical and jazz music began in the early 1970s, pionered by Japanese companies such as Denon, the BBC, and British record label Decca (they in mid-70s developed their own design digital audio recorders for mastering albums), although experimental recording was exist from the 1960s.

米国での最初の16ビットPCM録音は、1976年にサンタフェ・オペラでトーマス・ストッカムがサウンドストリーム・レコーダーで行ったものである。 ほとんどの場合、ミキシング段階は行われず、ステレオ・デジタル録音が行われ、その後の商業リリース用のマスターテープとして変更されることなく使用されました。 このようなミキシングされていないデジタル録音は、技術が純粋にデジタルであるため、現在でもDDDと表記されている。 (

クラシック音楽以外で初めてデジタル録音されたのは、モリッシー＝ミューレンによるローズ・ロイスのヒット曲「ラヴ・ドント・リヴ・ヒア・エニモア」のカバー（1979年にビニール EP としてリリース）で、1978年に EMI のアビイ・ロード録音スタジオで録音されたが、完全にデジタル録音（DDD）の人気音楽アルバムといえば 1978年後半に録音されたライ・クーダーのバップ・ティル・ユー・ドロップが最初である。 このアルバムは、スタジオで2トラックの3Mデジタルレコーダーに直接録音されたもので、ミキシングされていない。 このほかにも、多くのトップアーティストが早くからデジタル録音を採用していた。 ビートルズの元プロデューサー、ジョージ・マーティンのように、1980年代初頭のマルチトラックデジタル録音技術は、アナログシステムの洗練さに及ばないと感じていた者もいた。 しかし、マーティンは、アナログマスターテープがもたらす歪みやノイズを低減するために、デジタルミキシングを使用した（したがって、ADD）。 デジタル ミキシングされたアナログ録音の初期の例として、フリートウッド マックの 1979 年のリリース「Tusk」があります。

主観評価

オーディオ システム全般において、忠実性の評価は長年の課題でした。 オーディオ信号は、専門的な機器によって、耳で聞くよりも厳密な基準で測定・分析できますが、そのような測定では、ある音が特定のリスナーによって「良い」と評価されるか「悪い」と評価されるかは、必ずしも明らかではありません。 音質に関わるパラメータには、聴力、好み、スピーカーとの位置関係、部屋の物理的な特性などがあります。 もちろん、主観的な評価はデジタルオーディオに限ったことではありません。 しかし、デジタルオーディオでは、非可逆圧縮アルゴリズムや音響心理モデルなど、より多くの項目が議論に追加されています。

デジタルオーディオ技術

  • Digital Audio Broadcasting (DAB)
  • Digital Audio Workstation
  • Digital Audio Player

Storage technologies:

  • デジタル オーディオ テープ (DAT)
  • コンパクト ディスク (CD)
  • DVD DVD-A
  • MiniDisc
  • Super Audio CD
  • 各種オーディオ ファイル形式

デジタル オーディオ インターフェース

オーディオ固有のインターフェイスには以下のようなものが含まれます。

  • AC97 (Audio Codec 1997) PC マザーボード上の集積回路間のインターフェイス
  • Intel High Definition Audio AC97 の最新の置き換え
  • ADAT インターフェイス
  • XLR コネクタによる AES/EBU インターフェイス
  • AES47.AES/EBU インターフェイス
    • Intel HD オーディオ インターフェイス
    • ADAT インターフェイス

      • XLR コネクタによるオーディオ インターフェイス。 プロ用AES3デジタル・オーディオをAsynchronous Transfer Modeネットワークで伝送

    • I²S (Inter-IC sound) 家電の集積回路間のインターフェース
    • MADI Multichannel Audio Digital Interface 楽器データを伝送する低帯域インターコネクト
    • MIDI (ミディ)。 サウンドを伝送できない
    • S/PDIF (同軸ケーブルまたは TOSLINK)
    • TDIF (Tascam 独自のフォーマット、D-sub ケーブル)
    • Bluetooth (A2DP)

    当然、あらゆるデジタル バス (USB, FireWire, PCI 等) でデジタル オーディオを伝送することができます。

    • Compact Disc
    • DVD
    • Music
    • Sound
    • Borwick, John. 1996. サウンド・レコーディング・プラクティス（第4版）. オックスフォード。 オックスフォード大学出版局. ISBN 0198166087.
    • Ifeachor, Emmanuel C., and Barrie W. Jervis. 2002. デジタル信号処理: A Practical Approach, 2nd edition. 英国ハーロー: プレンティスホール. ISBN 0201596199.
    • Rabiner, Lawrence R., and Bernard Gold. 1975. ディジタル信号処理の理論と応用. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. ISBN 0139141014.
    • Stanley, William D., Gary R. Dougherty, and Ray Dougherty. 1984. ディジタル信号処理. レストン、バージニア州：レストンパブ。 Co. ISBN 083591321X.
    • Watkinson, John. 2005. The Art of Digital Audio, 3rd edition. Oxford: Focal Press. ISBN 0240515870.

    All links retrieved October 23, 2017.

    • デジタル・オーディオ.ISBN083591321X.7379>
    • Watkinson.Digitalオーディオ. (チュートリアル。)
    • コンピュータ音楽入門。 第一巻第五章。 Digital Audio.

    デジタルシステム

    論理ゲート｜デジタル回路｜集積回路（IC）

    理論-ブール論理｜デジタル信号処理｜コンピュータ・アーキテクチャ

    応用-ディジタル 写真｜デジタルオーディオ｜デジタルビデオ

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    • Digital audio history

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