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MP3 (またはすべてのデジタル圧縮での“損失”) サウンドの増強と回復
BBE MP (Minimized Polynomial Non-Linear Saturation 最少多項式非線形飽和) プロセスはデジタル圧縮によって失われた高調波を修復、補償する事により、MP3やWMA等のデジタル圧縮され劣化した音声の音質を改善します。BBE MPは最適量の奇数次と偶数次高調波を元の音から作り出し位相補正を行った後、原音に加えてやる事により、音のあたたかみ、やわらかさ、ディーテール、ニュアンス等を効果的に再現します。
またBBE MPはオーバーサンプリングすることにより、高域の周波数帯域を拡張します。MP3や WMAからCD並みの、またCDからはスーパーオーディオCDあるいはDVDオーディオ並みの周波数帯域が得られます。
1. 広い用途
CDプレーヤ、MP3/WMAプレーヤ、MDプレーヤ、ヘッドフォンステレオ、ミニコンポ、ポータブルステレオ、カーステレオ、TV、サテライトラジオ (XM, Sirius)、インターネットラジオ、IBOC、電話, etc.
2. 対応技術
すべてのデジタル圧縮 (Lossy Compression) オーディオ及びCD (PCM)に対応
CD (PCM), WMA, MPEG オーディオ (MP1, MP2, MP3), MPEG4オーディオ、AAC、 ATRAC (MD), ATRAC3, AC-3, DTS, Sirius, XM, IBOC, 電話, etc.
3. 改善
圧縮で失われた高調波の修復
高調波の位相補償
圧縮で失われたステレオイメージの修復
音楽に含まれるデリケートなディーテールの復元
圧縮で失われた音の柔らかさの復元
オーバーサンプリングにより高域の周波数帯域を拡張
4. ソルーション
デジタルのみ、プロセスはきわめてシンプル (他社プロセスの1/10 - 1/100)
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デジタル圧縮は主に周波数ドメインで行われます。左上はスコープで見たときの音の波形です。「A」点でサンプルされたスペクトルは右上の「Original」と書かれたカーブの様になります。これをサンプリングといいます。サンプルされたスペクトルは大変複雑な形をしています。しかし、これを単純化し、情報量を大幅に減らして「Compression」と記された様なスムーズなカーブに変換しても音そのものには大して影響しないと言われています。これがデジタル圧縮の最も基本的なプロセスです。
A点で行われたサンプリングと同じ作業を次々に時間ドメインで行っていくと下図の様なスペクトル ヒストグラムが得られます。
デジタル圧縮はメインの周波数ドメインの他に、時間ドメインでも行われます。両ドメインでの圧縮プロセス後は、スペクトルデータは下図のようにきわめて単純化されます。（注：この図は理解しやすくするために実際以上に単純化してあります。）この様に大量の情報が除かれ失われてしまうと、二度と波形の再現は出来ません。(これがこの種のデジタル圧縮が「Lossy Compression」と呼ばれている理由です。) しかも多くの場合MP3はCDよりも低いサンプリング周波数を使います。その為、ある周波数（サンプリング周波数の半分）以上ではデータが全く消えてしまいます。下図で高い周波数の情報がなくなっているのが分かります。しかもこの上限の周波数は周波数スペクトルの内容によって、さらに下がってしまうことがあります。
このデータから音楽を再生しますと、ピアノはピアノ、トランペットはトランペットとして聞こえますが、ディーテール、ニュアンス、音楽性の失われた、つまらない音になっています。
BBEは再生された 波形に少しでも高調波が残っていればそれを見つけ出し増幅し時間補正を行う事により、音を補修します。しかし、高調波が完全に失われてしまった場合にはそれを作り出してやるしかありません。
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MP (Minimized Polynomial Non-Linear Saturation, 最少多項式非線形飽和) プロセスは奇数次 (3, 5,…)と偶数次 (2, 4,…) 高調波（図中「Generated Harmonics by MP Process」）を基本波（図中 「Fundamental」）から効率良く作り出します。奇数次高調波は元の音に加えられると音をブライトでシャープにします。一方偶数次高調波はハーモナイズした温かい心地の良い音を作ります。この様に奇数次と偶数次高調波を うまくブレンドすると、デジタル圧縮により劣化した音に温かみと心地良さを加え、同時に明瞭度も改善します。［このメカニズムは真空アンプと似通っています。真空アンプも奇数次と偶数次高調波を発生する傾向があり、これが真空管特有の音を作っているのです。よく真空管アンプの音は物理的に性能の良いソリッドステートアンプよりも温かくて心地良い音がすると言われるのはここに理由があります。]
MPプロセスは、低音から高音までの全オーディオ帯域を、特定の帯域をブーストしたりする事なく、均一にカバーしています。従ってMPプロセスをかけても、音のキャラクターはオリジナルのままに保たれます。発生した高調波を加算したあとのスペクトル ヒストグラムは下図のようになります。
サンプリング周波数をあげれば（オーバーサンプリング）一度完全に情報を失った高い周波数帯域にも信号を再現することができます。
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BBE MPプロセスによる周波数帯域の拡張 - MP3
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MP3のデータはある程度の音質が得られる最小限の情報しか含んでいません。元の音の約1/20の情報のみ残して、それ以外は永久に捨てられてしまいます。周波数帯域の高域を狭くする事はデジタル圧縮の手段の一つです。当然高域のレスポンスはCDより劣ることになります。これはMP3だけでなく、WMAを含めた全てのデジタル圧縮オーディオに共通の問題です。
BBE MPプロセスは帯域内の高調波を修復するだけでなく、たとえば48KHz でオーバーサンプリングすることにより、その周波数の半分の24KHz までの高調波を発生し、下図のように高域の特性を伸ばす事ができます。
このページの写真はダイアナ・クロールの「I Remember You」の一部をスペクトル表示したものです。上はCDを32KHzでダウンサンプルし、上限周波数を故意に16KHzに制限したもので、16KHz以上は真黒で完全に信号が除かれています。
下はそれにBBE MPプロセスを加えたものです。各ビートの始めに高調波が発生しています。これは音のメリハリの再現に重要なものです。また、16KHz以上の暗い部分も上の写真のように真黒ではなく、ダークブルーに見えているはずです。これは発生した高調波が分布している為で、細かいニュアンスやディーテールの再現の助けになっています。中央の部分では、特に6KHz－8KHzの情報から16KHz以上の高調波が作られている事が分かります。
このページの上二つの写真は、前頁の写真を１ビート分だけズームアップしたものです。参考の為にオリジナルCDのスペクトルを一番下に表示しています。BBE MPプロセス（真中の写真）は、一度完全に失われた高調波をオリジナルに近いレベルまで再現しています。また、周波数帯域もオリジナルのCDが22KHz （一番下の写真で22KHz以上が黒い帯になっている）であるのに対し、24KHzまでフルに拡張されているのが分かります。
次の3枚の写真は、BBE MPプロセスの効果を見る為に、前ページの曲の同じ位置で周波数分析を行ったものです。最初の写真はオリジナルCDの周波数レスポンスで上限は22KHzです。次の写真はCDを32KHzダウンサンプルしたもので16KHz以上の情報が失われています。
これにBBE MPプロセスを加えると、次の写真のように16KHz以上の情報が作られ、周波数帯域がオリジナルCDの22KHzより高い24KHzまで延びているのが分ります。これとオリジナルCDの写真を比べると、BBE MPプロセスが一旦失われてしまった高調波を上手く作り直し、元の音にかなり近いところまで修復しているのが確認ます。
例えば 20KHzだけを見ると、オリジナルのCDは-72dBの情報があります。32KHzでダウンサンプルしたものは16KHz以上が完全になくなっています。これにBBE MPプロセスをかけると、元のCDとほぼ同じレベルの情報が再現できています。
これはmp3PROをデコードした結果にも似ています。しかし、mp3PROはmp3PROでエンコードされたものにしか対応しませんが、BBE MPはmp3PROでない普通のMP3もmp3PROと同じように高域を拡張します。またBBE MPはWMAやAACを含めて全てのデジタル圧縮オーディオに対応します。
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BBE MPプロセスによる周波数帯域の拡張 - CD |
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CDは一般的に十分満足できる音質が得られています。しかし、新しいスーパーオーディオCDやDVDオーディオは更に優れた音質を持っています。それはCDよりサンプリング周波数が遥かに高いのと、オーディオのビット数がずっと多い為です。
BBE MPは普通のCDの音をスーパーオーディオCDやDVDオーディオ並みの音質に改善します。これは96KHzなどのオーバーサンプリングを行うことで実現できます。上図のように、22KHzで制限されたCDの高域が24KHz (48KHzでオーバーサンプルした場合) まで拡張されます。音質は更にスムースでディテールもはっきりと出てきます。
またBBE MPはオーバーサンプリングすることにより、高域の周波数帯域を拡張し、新しいサンプル点の位置をダイナミツクに設定します。これによりMP3や WMAからCD並みの、またCDからはスーパーオーディオCDあるいはDVDオーディオ並みの音質が得られます。
次ページの波形はエミルー・ハリスの「I Still Miss Someone」の一部を拡大したものです。上の写真はCDを44.1KHzでリ･サンプルしたWAVファイルで、波形はCD と同じ形になっています。下の写真はこれを48KHzでBBE MPプロセスしたものです。細かい高調波が加えられているのが分かります。サンプリング･レートを上げれば更に高い周波数の高調波が得られます。
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BBE MPプロセスによる周波数帯域の拡張 - ヴィンテージ･レコーディングの修復 |
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BBE MPプロセスによる周波数帯域の拡張 - 電話
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電話特有の不明瞭な音質は音声帯域が上限下限とも極端に狭い事が原因です。特に高域が比較的低い4KHzまでに制限されている事が明瞭度を落とす原因になっています。
MPプロセスはオーバーサンプリングによって4KHzの上限周波数を拡張します。上図は普通8KHzでサンプルしている電話の音声を16KHzでサンプルし、MP プロセスにより上限の4KHzを8KHzまで拡張しています。これにより本来電話の音声帯域である300 ? 4KHzを300-8KHzまで拡張する事ができ、BBE T2 (Telephone Technology) プロセスとの組み合わせにより、明瞭度の高い音声が得られます。 |
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| [ BBE Sound, INC. January 2004 ] |
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