オーバーサンプリングまとめと、時間軸での補間

オーバーサンプリングは、音を良くするというより最終段でのアナログのローパスフィルタの影響を回避するためのものである。PC上で事前に行うと(DACによっては)好結果が得られるのは、DAC内部でのオーバーサンプリングを回避できるからだと考えられている。DAC内でのオーバーサンプリング処理は、タップ数や演算精度が十分でなく、また昔のものだと、サンプリング周波数を4倍や8倍にするのにあたって2倍にする処理を重ねることで実現していたりと、いろんな点で制約が大きかった。
(最近のノンオーバーサンプリング再評価も、DACでのオーバーサンプリングに対する問題提起だ)

ネット上では、そのオーバーサンプリングを、時間軸上、ゼロ次ホールドではなく、補間によって行う手法をみかけるが、これは実際には補間したデータを聴くのではなくて、歪まじりのデータを聴いていることになるのだが、なぜかその点を見過ごした記述が多い。

時間軸上のデータ間隔密度を2倍にすると、その処理を行うだけで、拡張された周波数領域にノイズが折り返しひずみとして現れる。それまでにデータの存在しなかった部分に、前後のサンプルから類推したデータを当てはめても、そのノイズに対しての加算となるだけだ。

また、ローパスフィルタを適用する際、ゼロ次ホールドだと、たとえば4倍のオーバーサンプリングであれば、4つのサンプルのうち3つは0のためタップ数よりも積和演算の回数はずっと少ないが、時間軸上の補間後だと、すべてのサンプルに対して演算が必要という点も、意外と忘れられているデメリットだ。

フォーマットと情報量

ファイルベースの音楽再生のほうがむしろ主流となりつつあるが、ファイルフォーマットとその情報量について簡潔にまとまった記載は以外にもあまり目にしないので、ここにまとめておく。

時間当たりの情報量を、CD を 1 とすると、

PCM 44.1kHz/16bit : 1
SA-CD : 4
DSD 2.8MHz (DSD64) : 4
PCM 192kHz/24bit : 6.5
DSD 5.6MHz (DSD128) : 8
DXD : 12
DSD 11.2MHz (DSD256) : 16

おなじ演奏時間でも、CDとくらべたDSD256 のファイルサイズは、16倍も大きくなるということになる。