FLACはハイレゾ音源だけではなく、CDの品質のデジタルな音源にも使えるタイプの、とても汎用性の高いデジタル音源のためのフォーマットになっています。

今回は今のハイレゾ音源の主役になっているFLAC形式を様々な面から見ていきます。

今回は、このようなテーマに沿ってFLAC形式がどのようなものなのかを、順番に説明していきます。

FLACはPCM形式のデジタル音源のためのフォーマット

FLACは「Free Lossless Audio Codec」の頭文字をとったものです。

名前の中に「Free」とあるとおり、特許料などを誰かに支払うことなく、だれでも無償で利用可能な音声データのフォーマットです。

最近流行の言葉だと「オープンソース」と言う言葉でも表現されます。

FLACでは元々の音声のデータを圧縮して記録します。

ですがMP3やAACなどの方式とは異なり「可逆圧縮」という仕組みを使っています。

このためFLAC形式の音声データを再生時に元に戻す(展開する)と、圧縮する前のデータと完全に同じデータに戻ります。

これに対してMP3やAACでは「非可逆圧縮」という仕組みを使っています。

こちらはデータをとても効率よく圧縮できますが(≒ファイルのサイズがすごく小さくなる)、データを展開しても圧縮前の音声データに戻ることはありません。

元のデータの一部が失われてしまいます。

FLACはそういったデータが失われることのない方式のため、基本的に音質の面で有利な形式です。

また、FLAC形式で保存できる音声データは「PCM」という方式でデジタル化したデータです。

基本的な仕組みはCDのデジタル化の方法と同じものです。

ただ、ハイレゾ音源ではCDよりももっときめ細かい丁寧なデジタル化を行います。

FLACはそういったハイレゾ音源のデジタル化のやり方にも対応できるような仕組みになっています。

ちょっとわかりにくい言葉が並びますが規格上の上限を書くと、FLAC形式では32bit/655kHzまでのハイレゾ音源に対応できます。

この数字が大きくなるほど、記録できる音の情報が多くなることになります。

FLACとWAVの違い

実はパソコンの仕組み的には、WAV形式のファイルにもFLAC形式の音声データを埋め込むことが出来ます。

パソコン的にはWAV形式のファイルはただ入れ物の形式を決めているだけです。

中身には何でも入れられるコンテナのようなものなのです。

ですが、ハイレゾ音源的にはWAV形式の意味はちょっと違っています。

ハイレゾ音源で言うところのWAV形式は「圧縮していないPCM形式の音声データ」の意味で使われることが多くなっています。

そういう意味では、WAV形式のハイレゾ音源のデータをFLACの決まりで圧縮した形がFLAC形式のハイレゾ音源、ということにもなります。

またFLAC形式の音声データを再生するときには、一度WAV形式に展開してから再生している、と考えることも出来る訳です。

同じ24bit/192kHzの条件で作られたハイレゾ音源同士ならば、WAVとFLAC形式では全く同じ音で収録されているはずです。

音源のファイルを扱う観点では、WAV形式にはデータに圧縮がかけられておらずFLACは圧縮がかかっていることが影響を及ぼします。

容量に限りのあるポータブルプレイヤーなどでは、FLACのほうが持ち歩くのには便利に出来ています。

FLACとMP3の違い

まず一つハイレゾ的に一番大きな違いは、MP3形式はハイレゾに対応できないことです。

MP3ではCDレベルのデジタルな音声データまでにしか対応できません。

またMP3でも圧縮が行われていますが、FLACの圧縮の仕方とは方式が全く違います。

MP3では人間の耳の特性を利用して、聞き取りにくい音の情報をごっそりカットしつつ圧縮を行います。

このためMP3のデータを展開しても、圧縮前の音とは一緒の音には決してなりません。

MP3形式で圧縮を行うと原理的にも音質は必ず悪くなってしまうのです。

この部分も音の情報量を削らずに圧縮を行うFLACとは異なる部分です。

ではMP3はダメな方式かというと、決してそんなわけでもありません。

MP3ではとても効率よく音声データを小さなサイズにまとめることが出来ます。

「データの容量あたりの音質」みたいな比較をすると、MP3はものすごく優秀な仕組みです。

ただ「絶対評価」での音の善し悪しでは、FLAC形式には勝てません。

FLACとDSDの違い

DSD形式はあまたあるハイレゾ音源の中でもちょっと特異な存在です。

多くのハイレゾ音源がFLACと同じPCM方式のデジタル化を基本にしています。

ですが、DSD形式だけは音声をデジタル化するところから全く違うやり方を使っています。

DSD形式では「PDM(Pulse Density Modulation)」というやり方を使います。

データの容量あたりの音質がPCM方式の音声データよりも高くなりやすくなっています。

また、再生される音も「アナログ的」と表現されることの多い滑らかな音です。

色々な特性がFLAC形式とは大きく異なっています。

ただ、基本的な性質はとても優れているのがDSD形式のハイレゾ音源です。

ですがその音の良さをしっかり引き出す再生を行うには、ちょっと敷居は高めになっているところが難点かもしれません。

FLACの再生と変換

今のパソコン、スマートフォンでのハイレゾ音源再生用のアプリや、音楽プレイヤーなどは必ずFLAC形式の再生に対応しています。

このため「ハイレゾ対応」とうたわれている機器、アプリならば、FLACの再生に関して心配する必要はありません。

また、FLAC形式の音源を展開すると、データはそのままWAV形式の音源と同じになります。

ですので、再生ソフトなどがWAV形式での保存に対応していれば、WAV形式への変換は簡単に行えます。

また逆もしかりで、WAV形式からFLAC形式への変換も比較的簡単です。

MP3もPCM形式のデジタル音声データを基本にしていますので、FLACからMP3への変換も簡単です。

ただMP3からFLACに変換を行う場合には、「アップコンバート」「アップサンプリング」というやり方を取っても、ハイレゾ本来の音の良さにはなりません。

やり方によっては元のMP3よりも聞きやすい音になるケースもありますが、大本の音源の音の良さを復元するところまではいきません。

DSD形式とFLAC形式の変換は、対応しているアプリがほとんどないかもしれません。

DSD形式からPCM形式に変換する際に、ほんのわずかですがDSD形式の良さが失われるケースが多くなっています。

こちらの方向では100%完全な変換は行えないはずです。

また、一部のプレイヤーではDSD音源を内部的にPCMに変換しつつ再生を行います。

どのプレイヤーもそのあたりの作り込みは頑張っていますが、DSD形式の良さを100%活かし切るにはDSD音源をそのまま再生可能なプレイヤーが必要になります。

まとめ

今のハイレゾ音源の主流と言ってもいいのがFLAC形式です。

ただ、他にもDSD形式のような優れた形式もあります。

またMQAという優秀な新しい形式も登場しました。

今後はより選択肢が広がって、FLAC形式一辺倒という状況ではなくなっていくのかもしれません。

それでも、今ある音源の資産の数を考えれば、まだしばらくハイレゾ音源の主役はFLACの時代が続きそうです。

ハイレゾ音源とMP3音源との間を相互に変換するには、それに対応するパソコン用などのソフトが必要になります。

ハイレゾ音源からMP3への変換は、多くの再生用ソフトでも対応していると思います。

ですが、MP3音源からの変換に関しては、ごく一部のソフトしか対応していません。

このあたりの事情に関してまとめてみましょう。

ダウンサンプリング

ハイレゾ音源からMP3音源への変換は、ダウンサンプリングとかダウンコンバートなどと呼ばれると思います。

より情報量が豊富なハイレゾ音源から、情報量が少なくなるMP3形式への変換ですので、

比較的単純な演算だけで変換作業を行うことが出来ます。

このため、多くのパソコンのハイレゾ音源の再生に対応するソフトでは、ハイレゾ音源のMP3形式への変換をサポートしていると思います。

ウォークマンと親和性の高いXアプリなどでは、転送先のウォークマンで再生可能な形式に自動的に変換してくれる機能などもあります。

アップサンプリング

MP3音源から擬似的にハイレゾ音源(風)の音源データを生成する操作は、アップサンプリングとかアップコンバートなどと呼ばれます。

こちらはMP3形式には元々存在していない情報を演算処理によって補間する形で、サンプリングレートの高いデータを作り出します。

このため出来上がる音源データは、サンプリングレートこそハイレゾ準拠の形になりますが、その音源が持っている情報量自体は元のMP3音源と変わりはありません。

ですので、アップサンプリングでMP3音源から生成されたデータは、本来はハイレゾ音源とは呼ばないと思います。

ただ、人それぞれの好みにもよると思いますが、アップサンプリングによって生成された疑似ハイレゾ音源を再生する方が、聞きやすい音になると感じる方もいるようです。

アップサンプリングの出来るソフト

アップサンプリングを行えるソフトとしては、以下のようなものがあるようです。

ただ、まだまだこれからのジャンルのせいか、定番と言えるソフトはまだ出て来ていないようです。

再生時にアップサンプリングを行うプレイヤーもある

例えばハイレゾ対応ウォークマンでは、MP3やCDクオリティの音源も再生時にアップサンプリングを行いつつ補間処理を入れて、高音質化を図る機能を搭載しています。

その他にも、デジタル入力を備えるデジタルアンプの中には内部処理がハイレゾ相当のサンプリングレートになっていて、入力データをすべてアップサンプリング処理の後に増幅する機種もあります。

MP3の音源データをハイレゾ再生できるサウンドカードはあるのか？

ハイレゾにはまるとこんな疑問もでてきますが、結論から書いてしまと、、、

厳密な意味でMP3の音源データをハイレゾ再生できるサウンドカードは存在しません。

また、サウンドカードだけではなく、そういったことを行えるソフトウェアや、アンプなどのオーディオ機器も存在しません。

MP3の形式

まず最初にMP3の形式について少し書いてみます。

MP3の規格ではハイレゾ音源を記録することが考慮されていません。

CDやDAT規格の音楽データの圧縮のために作られた規格です。

このためMP3形式でハイレゾ音源、というものがまず存在していません。

アップサンプリング

MP3やCDの音源データのサンプリング周波数や量子化ビット数を計算によって増やす、アップサンプリングという機能があります。

この機能を利用して、データの見かけ上はハイレゾ音源と同じ形にして再生を行えるソフトウェアやサウンドカード、USB DACなどはあります。

ただ、こういった方法で行う再生を、一般的にはハイレゾ再生とは呼んでいません。

この方法で音楽を再生する際の音の雰囲気は、ストレートにMP3やCDの音を再生するよりも良くなる、という人もいます。

推測によって、失われた成分を補完しようとするシステム

SONYの「DSEE HX」など、MP3などの非可逆圧縮方式の音楽データで圧縮の際に失われてしまった部分を推測して、補完しながら再生を行うシステムもあります。

このDSEE HXではCDに収録されていない高音部分に関しても似たような操作を行って、「ハイレゾっぽい」音を作ろうとするようです。

同じような仕組みは他社でも考えていて、CD化する際に失われてしまった高音を補おうとする仕組みは以前からいくつも作られてきています。

こういった仕組みをいくら頑張っても、結局のところ収録されていない音が完全に復元できることはないのですが、それでも「らしさ」は出て来て音は良くなると言われています。

タイトルに「ハイレゾ音源とMP3、SACD、PCMの違い」と書きましたが、実はハイレゾ音源もPCM方式でデジタル化された音のデータの一つです。

MP3もPCM方式で録音された音の一つであるCDの音を、圧縮して記録する方式です。

以下ではこれらの用語について少しまとめてみます。

PCM

PCMは、Pulse Code Modulationの頭文字を取ったもので、日本語としては「パルス複合変調」と翻訳されます。

音や音楽だけに限らず、アナログの波形をデジタルデータ化する手法の一つです。

音をPCM方式でデジタル化する場合の具体的な方法としては、ある時点での音の大きさを数字の大きさとして測定します。

これを1秒間に多数回繰り返すことで、音の波形を数字の羅列で表します。

デジタル化して表しやすくするために、音の大きさの数字の最大値は2のべき乗で表しやすい数が取られます。

例えばCDは音の大きさを0から65535までの数字で表しますが、これは0～2の16乗マイナス1となり、2進数16桁で表すことが出来ます。

つまりコンピュータで言うところのビット数だと、16ビットである瞬間の音の大きさを表すことが出来ます。

また、CDではこの音の大きさを測る(サンプリング)ことを1秒間に44,100回繰り返しています。

この回数のことをサンプリングレートと呼び、周波数で表します。

CDの場合にはサンプリングレートは44.1kHz、ということになります。

この二つを合わせてCDに記録されている音のデータは、16bit/44.1kHzでサンプリングされたデータ、と言うことが出来ます。

このような方式でアナログデータをデジタル化する方式をPCMと呼んでいます。

MP3

MP3は主にCDに記録されている音を圧縮してデータ量を小さくするための手法です。

MP3では、おおまかには人間の耳が聞き取りにくいとされる音を削ってしまうことで情報量を落として、データ量を小さくしています。

このためMP3化されたデータを展開しても、元のCDの音には戻りません。

このような圧縮の方法を非可逆圧縮と呼びます。

以前は、パソコンのハードディスクや携帯音楽プレイヤーの内蔵ストレージの容量が大変限られていたため、音質よりもデータの小ささを優先してこのような圧縮の方法が利用されました。

しっかりした再生機器を使って元の音と比べると、MP3方式で録音された音は音質が劣化しているのが分かります。

SACD

SACDはSuper Audio CDの略で、CDの音質をはるかに超える高音質が得られる音源の一つです。

CDのような光ディスクとして販売されています。

SACDに記録されている音のデータは、PCM方式とは全く違うDSD(Direct Stream Digital)方式でデジタルデータ化されているため、一概にPCM方式で作成されたCDやハイレゾ音源などとは比較は難しくなっています。

ですが非常に高音質で、一般的なハイレゾ音源よりも更に高音質であると言われています。

ただ、デジタル化するための方式が複雑なため、再生には大変大きな処理能力が必要となります。

ハイレゾ音源

今、一般にハイレゾ音源と呼ばれている音源は、すべてPCM方式でデジタル化されたものです。(ただ、SACDと同じ方式で作られた音源もハイレゾ音源に含む流れにはあります。)

CDに比べるとより大きなビット数、サンプリングレートでデジタル化されています。

一般的には24bit/48kHz以上でサンプリングされた音のデータをハイレゾ音源と呼ぶことが多くなっています。

PCM方式での音のデジタル化を行う際には一つ法則があって、サンプリングレートの半分までの周波数の音しか記録できません。

このためCDには22.05kHz以上の音は記録されません。

これに対してハイレゾ音源では、例えば24bit/96kHzのサンプリングだと、最高48kHzの耳に聞こえない音まで記録可能です。

また、音の大小に関してCDが65536とおりで表現しているのに対して、24bitのハイレゾ音源だと、16,777,216通り、約1600万段階で表すことが出来ます。

音の一番大きなところは再生するスピーカーやアンプで決まってしまいますので、ハイレゾ音源では一番大きな音から一番小さな音まで、とてもきめ細やかに表すことが出来ると言うことになります。

音の違い

CD、24bit/96kHzのハイレゾ音源、SACDの音ですと、一番音がいいのは恐らくSACDだと思います。

SACDの音はとても滑らかでアナログ的に聞こえるとされています。

ハイレゾ音源もCDに比べるととても滑らかで角の取れたような音に聞こえます。

きちんとした再生機器で同じ音をCDとハイレゾの品質で録音した音源を聞き比べてみると、びっくりするぐらいの違いがあります。

ただ、CDの音が悪いというわけではなく、CDはとても音の粒立ちがよく、元気な音に聞こえやすいとされています。

このため、再生する機器の性能がいまひとつだと、ハイレゾの音は繊細なだけで線の細い音に聞こえる可能性もあります。