Windowsのボリュームの品質について

Question

Windowsでの（ソフトでの）音量調整はビット落ちがあるから音が悪いという書き込みを見ます。
本当でしょうか？

windowsのボリュームが100%の時、
波形のピークtoピークが例えば10Vで、振幅の分解能が例えば100段階だったします。
この仮条件で考えた場合、windowsのボリュームを10%（ピークtoピークが1Vになる計算）にすると振幅の分解能は何段階になるのでしょうか？
100段階のままですか？それとも10段階？

John_Papa · Accepted Answer

こんにちは。

Windows７の音量調整は音量ミキサーを開いてみると２種類が有りますね。
一番左側の「デバイス」とその他の「アプリケーション」です。
この二つは挙動が全く違うんです。
デバイスボリュームは、どういう方法であれ音量調整機能が付いていて、そのコントロールをWindowsからする機能です。サウンドデバイスにリモコンできる音量調整機能が無ければデバイスボリュームは働けません。
デバイスボリュームにおいてはWindowsはデータに手を加えない。と記憶しておけばよいでしょう。

あなたの言われる『windowsのボリューム』が「デバイス」の方であれば100段階は100段階のままです。（サウンドデバイスの出力は、無反応デバイスでなければWindowsからの指示に応えて1Vに落とされます。100段階｛アナログボリュームとか1000段階のデジタルボリューム｝になるか10段階になるかはデバイスの仕様次第）
「アプリケーションボリューム」の方であれば、Windowsで10段階にしてからデバイスに渡されます。

ただ、話をややこしくしているのが、音量ミキサーにおけるデバイスボリュームとアプリケーションボリュームの半連動制ですね。どう連動してどう連動しないかは実際に動かして経験してください。
なかには「このアプリケーションボリュームは動いてないのにどうして音が大きくなるんだ」なんて挙動不審な連動もありますｗ。気が付いた時、アタマ抱えましたよ、ほんとに。
あまり深く考えなければ良いですが、信頼を置くにはちょっと、といった出来栄えです。

『アプリケーションボリュームを100にしないで99までで止めておく方が音が良い』なんてのも、その一つで、ま、これは実ミキサーでもおよそ90の位置を標準位置としてマークしてあるのと一緒で、音量ミキサーも90位置を標準にしても良かったんでしょうけどね。デジタルには100％を超えたら表現する術が無いですから。
完璧主義のマニアには、対応アプリを使って無劣化でデーターを出力する為に、音量ミキサーを外せる「排他モード」があることだし。

音量ミキサーについて話し出すと、つい愚痴になるので、このあたりでお開きにします。

John_Papa · Answer

No.4です。補足ありがとうございます。

まとまった文献は知りません。わたしもデジタルの初期から折々に断片的にデジタル音源について学んできたに過ぎません。
デジタル音源の基礎であるリニアＰＣＭ、そのまた基礎については、
http://www6.plala.or.jp/MrHomepage/lecture/pcm/pcm.html
http://www.hikari-ongaku.com/study/pcm.html
が概念学習に良いでしょう。
ここが把握できていないと理解は進まないからです。

アプリケーションボリュームも100段階で渡してるんですが、ボリュームを10％にするということは、上位の90段を空欄にして下位10段だけしかデータが使わない状態だということですよ。処理速度に関係しません。
実際には、元データが16bitなので65536段(２進数では 1111 1111 1111 1111)、その10％なら65536段中の下6553段(少数以下切捨ての場合)(2進数では 0001 1001 1001 1001)を上限としてしかデータを表現できないです。上位の0を記述する事は特別な場合を除いて人の日常習慣には無いのですが、その特別な場合とは桁数の同一性を確保する場合です。
どうも、Tann3さんには、010％とか010段とか06553段とか言った方が良いような感じですが、06553段ならともかく010％や010段は桁数を確保するのが普通の2進数010（＝10進数の4）と混同されるのを避けがたいです。２進数の件は別質問でお解かりと思います。
と思って、今回は２進数併記を試みました。
ボリューム100％では２進数16桁を全て利用できますが、ボリューム10％では２進数13桁の途中までしか、音のデータが利用しない。これが音量（ボリューム）が十分の一になるという事なのです。

アプリケーションボリュームは、1111 1111 1111 1111というデータを0001 1001 1001 1001に置き換えるのと、同じ比率で他のデータも置き換える演算をしています。

尚、ピーク値100％音源が音量ミキサーで変化してしまう事を『ビット落ち』と呼ぶ場合の出所は
http://dgo.xsrv.jp/alipapa/wmp/
あたりだと思います。
もっとも、99％以上のピーク音量データが入った市販音源は少ないですから、有っても聞き逃すかもしれないし、普通に使っててアプリケーションミキサーによるピーク被加工問題を体験する人は少ないでしょう。
ご自分で録音データをマキシマイズ（最大化）加工する人は知ってて損は無いと思います。

chiha2525 · Answer

ビット落ち（情報劣化）は他の回答どおりです。

ところがDACはもっと酷いんです。
ビット落ちどころか、なんちゃって再生に近いので、正直多少ビット落ちが生じても音質としてはほとんど変化がありません。

iBook-2001 · Answer

はじめまして♪

ＷｉｎｄｏｗｓでもMacintosh でも、コンピューター側で操作する音量調節は「デジタル」のビット演算により変更します。

ビット演算する＝元のビットデータと違う
という宿命があるのです。

音量を絞る場合、１６ビットの信号を１２ビットや８ビットに演算しているわけですし、１００％以上の、音量アップは１６ビット信号を１８ビット、２０ビット相当にして頭打ちになった１６ビット以上はつぶれた状態になります。

アナログに戻した場合は、何ビットでもそのときの最大ビット数が最大音量となるだけなので、結果的に音量が小さくなった、多少音がつぶれたけれど大きくなった、という状況に聞こえている、ということなのです。

音量を低くしたときも解像度が下がったり、微小音が切り捨てられたりしますが、そもそも音を小さくしているので、あまりそういう影響は感じられないのです。

ちなみに、デジタル演算で音量を低くした後、アナログ系で十分に大きな音量にしますと、音質劣化「音痩せ」が聞き取れる場合があります。

一応、デジタルオーディオ信号をアナログに戻したとき、２Ｖｐｐの信号が得られる、というのが基準になっています。（あんがい、厳格には守られていないケースも多い、、、）

ＣＤ形式の１６ビットに対して、２４ビットなどのハイビット信号もありますが、最大出力は基本的に同じで、中の信号解像度が変わってきます。
１６ビットでは最大65,536の数値まで表現できますが、オーディオ信号の場合は交流信号ということでプラス/マイナスの符号に１ビット使われ、半分の分解能とされます。
２４ビットでは最大16,777,216の。。。。。。

一般的に、ＰＣＭ音源であれば、８ビットで会話や簡易な音楽再生は可能、と言われています。
（ＡＤ－ＰＣＭ方式であれば、４ビットでもほぼ同等）
なお、１ビットしか無い、ＳＡＣＤで採用されたＤＳＤ方式は、根本の考え方が違うので、同列比較の意味は無い。

ちなみに、１０％までソフトウエア側で単純に音量を絞った場合、１６ビットの約３万５千から、３千５百くらいに解像度は下がります。ちなみに８ビットは最大２５６までの数値を、、、、ということなので、音質にこだわる人には大きな問題ですが、音質にこだわらず、内容が聞き取れればよい、って言う場合は、それはそれで気にしなくてもオッケーですね。

RandenSai · Answer

ソフト的に音量を下げると（デジタルボリューム）、データ形式やOSを問わず情報喪失が起こります。なぜなら、データの大きさを削ることによって実現している、つまりすでにお気付きのように、データ分解能が低下します。具体的には、デジタルデータは大きさを半分にすると分解能も半分になります。

デジタルは2進数だから、1ビット削ると半分になる、つまり16ビットデータを15ビットにすれば半分です。16ビットで表現できるのは65536段階だけど、15ビットでは32768段階に減ります。2進数で1/10を表現するのは難しいので、それに近くて安直な1/8で考えると、3ビット減った13ビット＝8192段階。これではビットパーフェクトなど遠い夢です。

一方、微妙に大きさを変えた場合、例えば65536段階を65000段階に削ったような時、これはどちらも16ビットで変わりません。ただし16ビットという箱の大きさが同じであるだけで、中身のデータは違っています。これまたビットパーフェクトではない。

結局は、デジタルボリュームを100%から動かした時点で（動かした量を問わず）、ビットパーフェクトは失われます。

もっと言うと、Windowsでは油断してるとボリューム100%であっても、ビットパーフェクトではない状況になります。よく言われるカーネルミキサーがその原因で、ここでリサンプリング処理が入るため、そこでの処理誤差からビットパーフェクトが崩壊します。これを回避するのが、WASAPIやASIOであるわけです。

Indomethacin · Answer

質問があいまいです。
（OS）Windowsのバージョン、ドライバーのバージョン、
（再生ソフト）名称・バージョン、サンプリング周波数、
（メディア）記録方式（ｍｐ３、ACCなど）
が解らないとなんとも・・・

Windowsのボリュームの品質について

こんにちは。

この回答への補足

No.4です。

ビット落ち（情報劣化）は他の回答どおりです。

はじめまして♪

ソフト的に音量を下げると（デジタルボリューム）、データ形式やOSを問わず情報喪失が起こります。

質問があいまいです。

この回答への補足

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