ロスレスオーディオ — 知っておくべきMP3よりも優れた代替手段

最近、ロスレスオーディオという言葉をよく耳にするようになりました。Apple Musicはロスレスオーディオに対応していると発表しています。Amazon Musicも同様です。TidalとQobuzも対応していますが、Spotifyはまだ対応していません。（今のところは。というか、まだですが。）

ロスレスオーディオは本当に話題になっているのでしょうか？それとも単なるマーケティングの誇大宣伝でしょうか？数年前には誰も話題にしていなかったのに、今ではほとんどの人が話題にしているのはなぜでしょうか？本当に音質に影響するのでしょうか？そして、ロスレスオーディオに対応していないストリーミングサービスをやめるべきでしょうか？

どれも素晴らしい質問ですね。答えは既にあります。それでは始めましょう。

ロスレスオーディオとは何ですか?

デジタルオーディオ（オーディオCDに書き込まれるもの）は、多くの容量を必要とします。80分のステレオサウンドには700MBのストレージ容量が必要です。曲のサイズを小さくすることで、ストレージと帯域幅の面で大幅なコスト削減が可能です。圧縮には、非可逆圧縮と可逆圧縮の2つの方法があります。

名前の通り、非可逆圧縮では、ファイルを小さくする過程で元の情報の一部（つまり音声の一部）が削除されます。一方、可逆圧縮では、元の音声データが100%保持されながら、ファイルサイズは小さくなります。つまり、「ロスレス」オーディオとは、ロスレス圧縮されたオーディオを指します。

圧縮するとどんな音がするのでしょうか?

面白い事実があります。私たちは圧縮された音源を、少なくとも直接聴くことはありません。お気に入りのストリーミングアプリで曲を再生するには、まず解凍する必要があります。ロスレス圧縮された曲は元の音源と全く同じなので、CDのトラックを聴いても、ロスレス圧縮してから解凍したトラックを聴いても、ほとんど違いは感じられません。この忠実度の高さから、ロスレスは「ビットパーフェクト」と表現されることもあります。

しかし、非可逆圧縮されたトラックは元のデータを完全には保持しておらず、解凍しても元のデータを取り戻すことはできません。非可逆圧縮には様々なレベルがあり、最も低いレベルの非可逆圧縮では、音質はかなり劣化します。電話で相手の声の歪みや揺れを感じたことがあるなら、それは通常、非可逆圧縮が原因です。

しかし、最高レベルではCD音質に非常に近いため、ほとんどの人は違いが分からないでしょう。しかし、違いが分かる（あるいは分かると言う）人もいます。そのため、音楽ストリーミングサービスはロスレスオーディオを提供していると宣伝するケースが増えています。

なぜ非可逆圧縮を使用するのでしょうか?

非可逆圧縮によって元の音声データの一部が失われるのであれば、なぜそれを使うのでしょうか？元の音声の一部は失われますが、多くの人はそれに全く気づきません（その理由については後ほど詳しく説明します）。そして、この妥協のメリットは、非可逆圧縮によって非常に小さなファイルを作成できることです。今日では、ほとんどの人が高速ブロードバンド接続と、携帯電話やコンピューターに十分なストレージ容量を備えていますが、デジタル音楽が登場した1990年代後半は状況が異なりました。インターネットを介した音楽共有の黎明期、28.8kbpsのダイヤルアップ接続が標準で、モバイルデータ接続は事実上存在しませんでした。

3分間の曲を非圧縮CDオーディオファイルとしてダウンロードしようとしたら、2時間18分かかったでしょう（しかも、お母さんが途中で電話に出なかったと仮定した場合です）。ロスレス圧縮版でも約80分はかかったでしょう。

非可逆オーディオ形式の例は何ですか?

MP3形式は、非圧縮オーディオの代名詞とも言えるフォーマットです。その小さなサイズのおかげで、1990年代後半から2000年代初頭にかけて広く普及しました。使用するビットレートにもよりますが、MP3でエンコードされた曲は、CDに収録されている非圧縮ファイルと比べて10分の1ほどのサイズにまで小さくなります。言い換えれば、わずか15分で転送できるということです。

Apple iPodのようなポータブル音楽プレーヤーが登場し、Napsterのようなファイル共有サービスが普及すると、MP3はデジタル音楽の代名詞となりました。その他の非可逆圧縮形式には、AACやOgg Vorbisなどがあります。

MP3 は心理音響学の科学に基づいた非可逆圧縮の一種を使用しており、曲を認識するために脳が頼りにする情報を識別し、どの情報を安全に削除できるかを判断します。

分かりやすく言うと、JPG画像のようなものだと考えてください。JPG画像では、被写体の端をよく見ると、多少のブロックノイズやぼやけが見られるかもしれませんが、それでも写真として認識できます。MP3と同様に、JPGはファイルサイズを小さくするために画像情報を少し削除します。これは非常に効果的な手法です。

残念ながら、多くの MP3 の音質は FM ラジオよりはるかに劣っており、最高の MP3 でさえ、デジタル オーディオのゴールド スタンダードとして広く考えられている非圧縮 CD オーディオより劣ると考える人もいます。

接続速度とストレージ容量が依然としてボトルネックとなっている間、MP3は依然として圧倒的な地位を維持していました。しかし近年、両方の分野で大きな進歩が見られ、ロスレス圧縮への関心が再び高まっています。ロスレス圧縮されたファイルは、非圧縮ファイルよりもサイズが小さく（最大で半分）、アルゴリズムによるデータ最適化によって容量を節約しています。データが削除されることはありません。単に小さなスペースに圧縮され、ファイルを再生するときに元のサイズに戻ります。

最も人気のあるロスレス形式はオープンソースの FLAC ですが、Apple の ALAC や、それほど普及していないものの WavPack や Monkey's Audio など、他のロスレス形式も存在します。

コンピュータ上のフォルダやファイルを zip 圧縮して、電子メールで送信できるサイズにしたことがあれば、ロスレス圧縮のメリットをすでに体験したことになります。

ハイレゾオーディオはどうですか?

CDオーディオは42年以上もの歴史を持つにもかかわらず、非圧縮デジタルオーディオとして最も広く普及しています。一部の人にとっては依然としてゴールドスタンダードですが、一方で、より高度な忠実度を約束する新しい技術を求める人もいます。CDオーディオが捉える情報量を超えるオーディオは、ハイレゾオーディオと呼ばれます。

ハイレゾオーディオについて詳しくは、こちらの詳細な解説記事をご覧ください。ここで最も重要なのは、CDオーディオやハイレゾオーディオを、物理的なディスクをプレーヤーに挿入せずに聴きたい場合も、巨大なファイルをコンピュータに保存しなくても聴きたい場合も、ロスレス圧縮が必要であるということです。

FLAC や ALAC などのロスレス形式では、高解像度録音を含むあらゆるデジタルオーディオを圧縮できます。

ロスレスオーディオはどこで入手できますか?

ロスレス圧縮が普及し始めた頃、最も普及していた音源はCDでした。人々はソフトウェアを使ってCDをFLACファイルにリッピングしていました。かつてMP3でリッピングしていたのとほぼ同じやり方です。

そして、MP3 の場合と同じように、人々は法的に疑わしいファイル共有アプリを使用して FLAC を交換することになります。

しかし、合法的なロスレスダウンロードストアが登場し始めました。例えば、CD音質とハイレゾ音質のロスレストラックをFLAC形式で提供するHDtracksなどです。不思議なことに、オンライン音楽購入の最も人気のあるソースであるAppleのiTunes Storeは、FLACとALACのどちらのロスレスダウンロードも提供していません。

近年では、家庭やモバイルデバイスでのブロードバンド速度の普及に伴い、ストリーミング音楽サービスはロスレスフォーマットを採用するようになりました。Apple Music、Amazon Music、Tidal、Qobuz、Deezerはいずれも、CD品質のロスレストラックをライブラリに追加しています。一部のサービスではロスレスがデフォルトとなり、帯域が限られている場合や（モバイルデータ通信の場合など）ロスレスストリーミングをサポートするにはコストが高すぎる場合に備えて、ロスレスバージョンがセカンダリストリームとして利用されています。これらのライブラリの一部は、ハイレゾ音源でも利用可能です。

現時点では、Spotify はロスレス オーディオでトラックを提供していないことに注意してください。ただし、これはいずれ変更されることを期待しています。

ストリーミングサービスによっては、設定でロスレスオーディオを有効にする必要がある場合があります。アプリごとに、Wi-Fiストリーミング、モバイルストリーミング、ダウンロードの3つのシナリオで音質を変更するオプションがあります。アプリによってはロスレスオーディオについて言及していない場合があります。例えばAmazon Musicでは、CD品質のロスレスをHD、ハイレゾロスレスをUltra HDと表現しています。

ロスレスオーディオを聞くには何が必要ですか?

ロスレスオーディオの音源を用意することが出発点です。しかし、使用しているデバイスによっては、ロスレスオーディオがもたらすディテールが実際には聞き取れない場合があります。

例えば、Apple Musicのサブスクリプションに加入すると、iPhoneのApple Musicアプリでロスレスオーディオをストリーミングできます。アプリは、ストリーミングされた音源をCD品質、またはハイレゾ品質（対象の曲がハイレゾトラックの場合）のデジタルオーディオに解凍できます。

しかし、ワイヤレスのヘッドフォンやイヤホンを使用している場合は、CD やハイレゾ品質の音は聞こえません。

これは、iPhoneがBluetooth（比較的低帯域幅の接続）でストリーミングできるサイズにするために、音声を再度圧縮する必要があるためです。そのために、iPhoneはAAC（先ほど説明した非可逆圧縮形式の一つ）を使用します。iPhoneはAACに非常に優れているため、気づかないかもしれませんが、耳に届いた時点ではもはやロスレスではありません。

aptX や LDAC などの他の Bluetooth コーデックもあり、(これらのコーデックの 1 つ以上をサポートする電話とワイヤレス オーディオ デバイスがある場合)、AAC よりも多くの情報を保存できますが、それでも損失があると考えられています。

現時点では、ロスレスのBluetoothコーデックはaptX Losslessのみです。ただし、QualcommのSnapdragon Soundプラットフォームを搭載した一部のスマートフォンでしかサポートされておらず、ワイヤレスイヤホン／ヘッドホンもaptX Losslessに対応している場合にのみ機能します。さらに、aptX LosslessはCD音質のビットパーフェクト伝送しか保証しておらず、ハイレゾ音源には対応していません。

（ほとんど）インターネット接続された世界

より多くのデータに対応できるBluetoothのバージョンが登場するまでは、スマートフォンで真のロスレス音楽を聴くには、デジタル-アナログコンバーター（DAC）と有線接続のイヤホンまたはヘッドホンが必要です。ヘッドホンジャックが内蔵されているスマートフォンはすべてDACを内蔵しています。DACの性能は機種によって異なるため、特にハイレゾロスレスで聴きたい場合は、事前に調べておく必要があるかもしれません（すべてのDACがハイレゾに対応しているわけではありません）。

あるいは、外付けDAC/アンプを使用することもできます。これらはスマートフォンのUSB-CまたはLightningポートに接続でき、専用のヘッドホンジャックを備えています。

外付けDAC/アンプの中には、DSDやMQA対応、高出力アンプ、独立したボリュームコントロールといった特別な機能を備えたものや、極めて低い歪みレベルを実現する回路を採用したものなど、数百ドルもするものもあります。一方、AppleのシンプルなBuy at Appleのように、わずか9ドルで購入できるものもありますが、機能は限られています。

リサンプリングの落とし穴

さて、ロスレスオーディオのソースと、デコードされたロスレスオーディオを実際に聞こえる形式に変換するDACが揃いました。これで準備完了ですね？

ええ、確かにそうですが、オーディオにこだわる方は、これらのステップの間に発生する、やや面倒な「リサンプリング」という処理について知っておく必要があります。アプリとデバイスの組み合わせによっては、DACがロスレスデジタルオーディオをアナログ信号にクリーンに変換する代わりに、最初にデジタルオーディオを再サンプリングしてしまうという状況が発生します。リサンプリングとは、オーディオのサンプリング周波数（例えば44.1kHz）がDACに設定されているサンプルレート（例えば48kHz）と一致しない状態を指します。この場合、DACは44.1kHzの信号を48kHzに変換しますが、この処理は元のオーディオに何らかの変更を加えることなくは実行できません。ほとんどの高品質DACでは、この処理は耳には聞こえないかもしれませんが、技術的にはロスレスではなくなります。

Headphone Show の YouTube には、問題をより詳細に説明し、リサンプリングを修正するために実行できる手順 (場合によっては) を説明する素晴らしいビデオがあります。

自宅でロスレス

Wi-Fi対応のワイヤレススピーカーやApple TVなどのデバイスがあれば、自宅でロスレスオーディオを聴くのがずっと簡単になります。これらのデバイスは、Amazon Musicなどのサブスクリプションサービスからロスレスオーディオを直接受信し、解凍することができます。解凍後は、内蔵DACを通してストリーミング再生できます。

あるいは、オーディオ コンポーネントが Apple AirPlay または Google Cast と互換性がある場合、これらの Wi-Fi ベースのプロトコルは、携帯電話またはコンピューターからのロスレス オーディオのストリーミングをサポートします。

未来は損失なし

今日、私たちのメディアエコシステムはロスレスとロスレスの両方のオーディオで構成されていますが、トレンドは明らかにロスレスへと向かっています。接続速度（特に5Gによるモバイル速度）は年々向上しており、ストレージ価格は数十年にわたって着実に低下しています。

それほど遠くない将来、非可逆圧縮を使用する理由は事実上なくなるでしょう。

少なくとも音声に関してはそうではない。ロスレスビデオが標準になるには、かなり時間がかかるかもしれない。