はじめに

デジタルオーディオワークステーション（DAW）をダウンロードし、新しいプロジェクトに取り掛かるだけで、プロのオーディオや音楽制作の世界に入ることは比較的簡単です。 多くの場合、これらのDAWはほとんどの作業を自分で行い、オーディオプロジェクトに最適なクリエイティブ環境を作り出します。

しかし、ソフトのポテンシャルを掘り下げていくと、コンテンツの品質を向上させるために調整できるオーディオ設定があることに気づきます。 その一つがサンプルレートであることは間違いありません。

サンプルレートとは何か、どのレートが自分のプロジェクトに最適なのかを知ることは、オーディオ制作の基本中の基本であり、作品のクオリティを劇的に変化させることができます。 サンプルレートに万能の答えはなく、制作するコンテンツによって、最適な結果を保証するために適切な設定を選択しなければなりません。

今回は、サンプルレートとは何か、なぜ必要なのか、また、音楽プロデューサー、映像関係のオーディオエンジニア、声優など、それぞれの立場から、どのサンプルレートを使うべきかを説明します。

サンプルレートの重要性を説明するには、人間の聴覚や音声がアナログからデジタルに変換される仕組みの概要を説明しなければ不可能です。 そこで、今回はそれらのトピックを簡単に紹介することから始めましょう。

この記事は、複雑なテーマであり、技術的にもかなり難しいので、できるだけわかりやすく説明します。 ただし、オーディオの周波数と音が空間を伝わる仕組みについての基本的な理解は必要です。 また、この記事は、初心者がレコーディングセッションに最適なセットアップを選ぶ際の参考にもなります。

潜入してみましょう！

人間の聴覚に関するいくつかのこと

サンプルレートの複雑さを掘り下げる前に、私たちがどのように音を聞き、解釈するかについて、いくつかのことを明らかにしたいと思います。 これは、音がどのように録音・再生されるかを理解するのに役立ちます。 これにより、サンプルレートの重要性を強調するのに必要な情報を得ることができます。

音波が外耳道に入り鼓膜に到達すると、鼓膜は振動し、その振動をマレウス、インカス、アブミ骨という3つの小さな骨に伝える。

内耳は振動を電気エネルギーに変換し、脳はその信号を解釈します。 音は特定の正弦波の周波数で振動しており、まるで音の指紋のようにユニークです。 音波の周波数はピッチを決定します。

人間は音波の周波数をピッチとして認識します。 20～20,000Hzの音を聞くことができ、2,000～5,000Hzの周波数に最も敏感です。 年をとると高い周波数を聞くことができなくなります。 イルカのように10万Hzまで聞こえる動物もいれば、クジラのように7Hzまでの低周波音を聞くことができます。

例えば、波長が17mまでの低周波は20Hzに対応し、逆に2万Hzまでの高周波は1.7cmと小さい。

人間の耳に聞こえる周波数帯域は限られているため、録音・再生機器は人間の耳に聞こえる音を再現することに重点を置いています。 皆さんが耳にするCDやドキュメンタリーのフィールドレコーディングなど、録音された音はすべて、人間が聞こえる音を正確に捉え、再現する機器によって作られています。

私たちの耳や脳が認識できない周波数帯域は、生存に必要ないものとして進化してきました。 しかし今日、私たちは、訓練された人間の耳でさえ認識できない音を録音することができるオーディオ録音ツールを自由に使用することができます。

後述するように、聞こえない周波数も可聴域に影響を与えることが判明しており、ある意味、録音時に考慮する必要があります。 一方、可聴域外の周波数を録音すると音質に影響が出るかどうかは、まだ議論の余地があります。

サンプルレートは、アナログ信号（自然）の音声をデジタルデータに変換し、電子機器がそれを処理し再生できるようにするときに登場する。

アナログオーディオをデジタルオーディオに変換する

音波をアナログからデジタルに変換するには、自然音をデータに変換できるレコーダーが必要です。 そのため、デジタルオーディオワークステーションを通してPCで音声を録音する場合、アナログ波形からデジタル情報への移行が必要です。

レコーディングでは、ダイナミックレンジや周波数といった音波の特徴を、コンピュータが理解・解釈できるデジタル情報に変換します。 オリジナルの波形をデジタル信号に変換するためには、波形の振幅を完全に表現できるようになるまで、この波形の「スナップショット」を大量に取り込み、数学的に表現しなければなりません。

このスナップショットをサンプルレートと呼び、波形を定義する特徴を特定することで、コンピュータが原音に忠実な（あるいはほぼ忠実な）音波のデジタル版を再現できるようにします。

このアナログからデジタルへの変換を行うのがオーディオインターフェースで、楽器とPCやDAWを接続し、アナログ音声をデジタル波形として再現します。

動画のフレームレートと同じで、情報量は多ければ多いほど良いのですが、この場合、サンプルレートが高ければ高いほど、特定の周波数コンテンツに関する情報量が多くなり、それをビット情報に完全に変換することができるのです。

デジタルオーディオワークステーションを使って音を録音したり編集したりする方法がわかったところで、今度はサンプルレートの重要性を調べ、それがオーディオ品質にどのように影響するかを見てみましょう。

サンプルレート：定義

例えば、サンプルレートが44.1kHzの場合、1秒間に44100回、波形を取り込むことになりますが、サンプルレートは、1秒間に何回音声をサンプリングするかということです。

ナイキスト・シャノンの定理によれば、オーディオ信号を正確に表現するためには、サンプルレートは、キャプチャしようとする最高周波数の少なくとも2倍でなければならないとされています。 ちょっと、何？

音波の周波数を測定する場合、まず音波の周期を特定する必要があります。 音波はプラスとマイナスの2つのステージで構成されており、周波数を正確に捉え、再現するためには両方のステージを検出、サンプリングする必要があります。

44.1kHzという標準的なサンプルレートを使うことで、人間が聞き取れる最も高い周波数である20,000Hzよりも少し高い周波数を完璧に記録することができます。 CDの品質として44.1kHzが標準とされているのもこのためです。 CDで聴く音楽はすべてこの標準サンプルレートを使っています。

なぜ40kHzではなく44.1kHzなのかというと、信号をデジタル化する際に、人間の耳に聞こえる以上の周波数がローパスフィルターでフィルタリングされてしまうからです。 4.1kHzを追加するとローパスフィルターに余裕ができるので、高音域に影響を与えないんですね。

96,000Hzという高いサンプルレートでは、人間の聴覚をはるかに超える48,000Hzまでの周波数帯域を収録することができます。 現在では、良質な音楽録音機器では、さらに高いサンプルレート192,000Hzで録音できるため、96,000Hzまでのオーディオ周波数が収録されています。

そもそも聞こえないのに、なぜ高い周波数を録音する可能性があるのでしょうか。 多くのオーディオ専門家やエンジニアは、可聴域を超える周波数が、録音全体の音質に影響を与える可能性があると認めています。 これらの超音波の微妙な干渉は、正しく捕らえられないと、周波数に干渉する歪みを生み出すことがあります。を20Hz～20,000Hzの範囲内で使用します。

私見ですが、これらの超音波が音質に与える悪影響はごくわずかです。 とはいえ、音を録音する際に最もよく遭遇する問題を分析することは価値があります。 サンプルレートを上げることで録音品質が向上するかどうかを判断する助けになるでしょう。

エイリアシング

エイリアシングは、使用するサンプルレートによってオーディオが正しく再解釈されないときに発生する現象です。 サウンドデザイナーやオーディオエンジニアにとって重要な問題です。 そのため、多くの人がこの問題を避けるために高いサンプルレートを選択します。

これは、ナイキスト周波数（44.1kHzで録音する場合、2,050Hz）を超える周波数があると、音声が逆反射し、低周波の「エイリアス」となってしまうためです。

例えば、44,100Hzのサンプルレートで録音した音声に、ミキシング段階で高音域を26,000Hzまで押し上げるエフェクトをかけると、3,950Hzが跳ね返って18,100Hzの音声信号となり、固有周波数に干渉してしまうという現象がある。

この問題を回避するには、デジタルオーディオワークステーションのサンプリングレートを高くすることです。 そうすれば、20,000Hz以上の周波数が正しくキャプチャされ、必要なときに使用することができるようになります。

また、ナイキスト周波数以上の周波数を捨ててエイリアシングを防ぐローパスフィルターもあります。 最後に、専用プラグインによるアップサンプリングも有効です。 CPU使用率は格段に上がりますが、エイリアシングは発生しにくくなります。

最も一般的なサンプルレート

サンプリングレートが高いほど、音波の表現が正確になります。 サンプリングレートが低いほど、1秒あたりのサンプル数が少なくなります。 オーディオデータが少ないため、オーディオ表現はある程度近似したものになります。

一般的なサンプリングレートは44.1kHzと48kHzで、オーディオCDでは44.1kHz、映画では一般的に48kHzが使われています。 いずれのサンプリングレートも人間の聴覚の周波数スペクトル全体を正確に捉えることができますが、音楽プロデューサーやエンジニアはハイレゾ音源を作るために高いサンプルレートを選択することが多いです。

例えば、音楽のミキシングやマスタリングでは、できるだけ多くのデータが必要であり、エンジニアが完璧なサウンドを提供するために、すべての周波数をキャプチャする必要があります。 この超音波は、耳に聞こえないにもかかわらず、相互作用して相互変調歪みを作り、明確に聞こえるようにします。

ハイサンプリングレートを追求したい場合の選択肢を紹介します：

• 88.2kHz

  このサンプルレートは、デジタルからアナログに変換する際に、エイリアシング（使用するサンプルレート内で正しく表現できない音）が少なく、音楽のミキシングやマスタリングに最適なオプションです。

• 96kHz

  88.2kHzと同様、96kHzでの録音はミキシングやマスタリングに最適ですが、録音するたびに処理能力や記憶容量が必要になるため、お使いのコンピューターが対応可能かどうか確認してください。

• 192kHz

  最近のスタジオ品質のオーディオインターフェースは、192KHzまでのサンプリングレートに対応しています。 これは標準的なCD品質の4倍であり、少し大げさに思えるかもしれません。 しかし、このサンプルレートを使用すると、半速でもハイレゾ音質を維持できるので、録音を大幅にスローダウンする予定の場合に役に立ちます。

しかし、多くのオーディオエンジニアは、本物のオーディオを再現するためには、原音から可能な限り多くの情報を得ることが基本だと考えています。

それもこれも、ここ10年の技術の進歩があったからこそ。 家庭用パソコンの記憶容量や処理能力によって、できることが飛躍的に増えたのです。 だからこそ、今あるものを最大限に活用してみてはいかがでしょうか。

そのため、レコーディングのクオリティに明らかな差が出ない限りは、長年使用されてきた標準的なサンプルレートを選択することをお勧めします。

録音時に使用すべきサンプルレートは？

この質問には、簡単な答えと、より複雑な答えがあります。 まずは前者から説明しましょう。

44.1kHzは音楽CDのサンプルレートとして最も一般的なもので、可聴周波数帯域全体を正確に捉えることができます。

このサンプルレートは、ディスク容量やCPUパワーをあまり必要とせず、プロフェッショナルなレコーディングに必要な本物のサウンドを提供するのに適しています。

映画業界で働くなら、業界標準の48kHzが最適です。 音質的には、この2つのサンプルレートに差はありません。

録音した音声を細部まで記録することで、原音と同じ音声を再現することができます。 アルバムの録音であれば、超音波の周波数が可聴周波数に微妙な影響を与えるほど、音声の周波数を変調・調整することが可能です。

もし、あなたが十分な経験があり、機材が問題なく高いサンプルレートで録音できるのであれば、ぜひ挑戦してみてください。 高いサンプルレートで音質が向上するかどうかは、まだ議論の余地があります。 何も違いが分からないかもしれませんし、あなたの音楽がより深く豊かになったと実感するかもしれません。 すべてのサンプルレートを試して、何か変化があるかどうかを自分の目で確認することをお勧めします。

もし、レコーディングのスピードを大幅に落とすのであれば、ぜひ高いサンプリングレートを試してみてください。 標準と高いサンプリングレートの違いを聞いたというエンジニアもいますが、たとえ聞いたとしても、品質の違いはごくわずかで、99.9%のリスナーは気づかないでしょう。

DAWでサンプルレートを調整する方法

DAWはそれぞれ異なりますが、サンプルレートを変更できるものは、ある程度似たような方法で変更できます。 私の知る限り、Ableton、FL Studio、Studio One、Cubase、Pro Tools、Reaperといった最も人気のあるデジタルオーディオワークステーションでサンプルレートを変更できます。 フリーソフトウェアのAudacityでもサンプルレートを変更できます。

ほとんどの場合、DAWのサンプルレートはオーディオ環境設定で調整できます。 そこから手動でサンプルレートを変更し、更新した設定を保存します。 DAWによっては、最適なサンプルレート（通常は44.1kHzまたは96kHz）を自動的に検出するものがあります。

サンプルレートを上げると、レイテンシーやエイリアシングの発生を抑えることができますが、CPUへの負荷が大きくなります。 また、ファイルサイズが大きくなり、ディスク容量が減ってパソコンの性能に影響する可能性があります。

サンプルレートを下げる場合は、前述のナイキスト周波数の定理に従って、44.1kHzを下回らないように注意してください。

それ以外は、オーディオに与える影響が少ないか、ポストプロダクションで修正することができます。

もお好きでしょう： iPad用ベストDAW

最終的な感想

自宅のレコーディングスタジオをお持ちの方は、サンプルレートの選択は、音を録る前に最初に決めなければならないことのひとつでしょう。

私自身ミュージシャンとして、最も簡単で一般的な44.1kHzから始めることをお勧めします。 このサンプリングレートは、人間の聴覚スペクトルをすべて捉え、多くのディスクスペースを占有せず、CPUパワーに負荷をかけることもありません。 しかし一方で、192KHzで録音すると、2分ごとにラップトップが固まるというのは意味がありませんよね？

プロのレコーディングスタジオでは、96kHzや192kHzで録音し、後で44.1kHzに再サンプリングして業界標準に準拠することができます。 家庭用レコーディングに使用するオーディオインターフェースでも、192kHzまでのサンプルレートを使用できます。 また、ほとんどのDAWでは、録音を始める前にサンプルレートの調整を行うことが可能です。

技術の進歩により、より高い解像度のサンプリングレートが普及するかもしれませんが、音質面での総合的な向上は議論の余地があります。 基本的には、44.1kHz以下であれば、全く問題ありません。

オーディオを始めたばかりなら、一般的なサンプルレートにこだわることをお勧めします。 そして、上達して機材に自信がついてきたら、より高いサンプルレートを試してみてください。 その使用によって、オーディオ品質に実際に、定量的な影響があるかどうかを確認してみてください。

もしそうでなければ、44.1kHzを選ぶとよいでしょう。 オーディオの品質基準が変わっても、将来的にアップサンプリングすることができます。 アップサンプリングはほとんど自動化されており、サウンド全体の品質に悪い影響を与えることはありません。

がんばってください！