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音声圧縮の秘密: MP3 と AAC の裏に隠された驚くべき技術とは?
デジタル オーディオの世界では、MP3 や AAC などのオーディオ エンコード形式が私たちの日常生活の一部になっています。これらの形式を使用すると、音楽を簡単に保存して転送できるだけでなく、圧縮プロセス中に失われた音質をほとんど聞くことができない複雑な技術も利用されています。これらのフォーマットの背後にはどのような驚くべき技術が隠されているのでしょうか?
オーディオ エンコード形式の基本概念
オーディオ エンコード形式は、デジタル オーディオの保存または送信に使用されるコンテンツ表現形式です。これらの形式は、ファイル サイズを効果的に削減し、オンライン ストリーミングを容易にすることができます。たとえば、MP3 と AAC は最も一般的なオーディオ エンコード形式であり、どちらも修正離散コサイン変換 (MDCT) と知覚コーディング アルゴリズムを使用します。
オーディオ コンテンツは通常、エンコード後にコンテナ形式でラップされるため、ユーザーは生の AAC ファイルではなく、AAC エンコードされたオーディオを含む MPEG-4 Part 14 コンテナである .m4a オーディオ ファイルを使用できます。
非可逆圧縮形式と可逆圧縮形式のどちらかを選択します
オーディオ エンコード形式は、通常、可逆形式と非可逆形式に分類できます。ロスレス形式は、オーディオ データをサウンドを表現するために必要な総データ量まで削減しますが、デコードして元の非圧縮形式に戻すことができます。対照的に、非可逆形式ではオーディオのビット解像度がさらに低下し、データ量が大幅に削減されますが、音質が回復不能に失われます。
ファイル サイズが小さい方が配布しやすいため、ほとんどの送信 (ストリーミング) オーディオでは非可逆オーディオ エンコーディングが使用されます。
テクノロジー進化の歴史的背景
オーディオ コーディング テクノロジーの歴史は、ベル研究所が差動パルス符号変調 (DPCM) の特許を提出した 1950 年代にまで遡ります。時間が経つにつれて、線形予測符号化 (LPC) や 1980 年代に提案された符号化励起線形予測 (CELP) アルゴリズムなど、知覚符号化のための多くの技術が開発されました。
1974 年頃に離散コサイン変換 (DCT) が開発され、後に MP3 や AAC などの最新のオーディオ圧縮形式で使用される修正離散コサイン変換 (MDCT) の基礎が提供されました。
MP3 と AAC の技術原理
MP3 と AAC が効果的なオーディオ圧縮を実現できる理由は、人間の耳の音の知覚特性を利用し、知覚コーディング モデルを通じて不要なデータを削除するためです。 MP3 の主な特徴は、MP3 がデータ ストリームの形式で存在することです。一方、AAC は、特に高ビット レートでより優れた音質を提供できる、より現代的で効果的なエンコード形式とみなされています。
他の多くのオーディオ エンコード形式と同様、MP3 と AAC は知覚エンコードの原則に従い、人間の耳に知覚できない方法でオーディオ ソースから特定のデータを削除しようとします。
オーディオ エンコード形式の将来
テクノロジーの進歩に伴い、オーディオ エンコード形式も進化し続けます。循環オーディオやより効率的なロスレス圧縮などの新しいテクノロジーが注目を集めています。将来的には、より効率的なエンコード規格が登場し、必要なストレージ容量をさらに削減しながら音質を向上させる可能性があります。
結論
MP3 や AAC などのオーディオ エンコード形式を理解すると、音楽をより良く鑑賞できるようになるだけでなく、その背後に隠されているテクノロジーについても興味を持つようになります。したがって、オーディオエンコーディングの進化と技術の進歩は、音質とストレージの利便性に対する私たちの理解に挑戦し続けています。将来、さらに素晴らしいオーディオテクノロジーが登場することを期待できますか?
