音とオーディオ技術：原理、録音、処理、再生

人間の知覚

オーディオの知覚は、耳と脳が振動を解釈することに依存する。音の大きさはおおむね対数的な尺度で知覚され、客観的な測定には圧力の単位であるパスカルや、相対的なレベルの単位であるデシベル（dB）などが用いられる。ほかの知覚的属性には、異なる音源を区別する音色や、聴取者が音の位置を特定することを可能にする空間的手掛かりがある。

オーディオ技術

• 録音 — マイクロホンやトランスデューサーを用いて、音響音を電気信号またはデジタル信号へ変換すること。
• 処理 — イコライゼーション、コンプレッション、リバーブ、フィルタリングなどの効果によって、オーディオ信号を加工すること。
• 伝送 — 電線、電波、ネットワークを通じてオーディオを送ること。アナログ放送とデジタルストリーミングを含む。
• 再生 — スピーカー、ヘッドホン、またはインプラントを用いて、電気信号またはデジタル信号を再び音へ変換すること。

アナログオーディオとデジタルオーディオ

アナログオーディオは音を連続的な電気波形として表すのに対し、デジタルオーディオはその波形を一定間隔で標本化した離散的な数値として符号化する。デジタルオーディオの代表的な概念には、サンプルを取得する頻度を表すサンプリングレートと、各サンプルの分解能を表すビット深度がある。サンプリングレートとビット深度が高いほど、より多くの細部を記録できる場合があるが、知覚上の利点は用途や聴取条件に左右される。たとえばコンパクトディスクのオーディオは、44.1 kHzのサンプリングレートと16ビットのビット深度を使用する。

ファイル形式とコーデック

デジタルオーディオは、多様なファイル形式で保存・交換され、さまざまな圧縮方式が用いられる。可逆形式は品質を損なうことなく元の信号を保持する一方、非可逆コーデックは知覚されにくいと見なされた情報を取り除くことでファイルサイズを小さくする。形式とコーデックの選択は、互換性、必要な保存容量、知覚される忠実度に影響する。

用途

• 音楽 — 制作、録音、再生。
• 映画とテレビ — 台詞、効果音、音楽スコア。
• 放送とストリーミング — 大衆および特定の受け手へオーディオを届けること。
• 通信 — 電話やVoIPサービスにおける音声伝送。
• インタラクティブメディアとゲーム — ユーザーの操作に応答して変化する動的なオーディオ。
• 支援技術 — 補聴器など、利用しやすさを高める装置。

制作段階

1. 収録 — 音源を録音するため、マイクロホンの選択と配置を行う。
2. 編集 — オーディオ素材の並べ替え、トリミング、クリーンアップを行う。
3. ミックス — レベルの調整、パンニング、処理の適用により、一貫した音響空間を作る。
4. マスタリング — ラウドネス、音色バランス、再生システム間の一貫性について最終調整を行う。

測定と規格

オーディオ技術者と科学者は、一貫性と品質管理のために標準化された測定を用いる。周波数はヘルツ、音圧はパスカルで測定され、レベルはしばしばデシベル（dB）で表される。サンプルレート、ファイル形式、ラウドネスの正規化、放送要件にはさまざまな規格があり、適切な規格に従うことは相互運用性と予測可能な再生の確保に役立つ。

品質とアクセシビリティに関する考慮事項

知覚されるオーディオ品質は、録音技法、信号経路、処理の選択、再生環境に左右される。ノイズ、歪み、不適切なイコライゼーションは、明瞭さと忠実度を損なう可能性がある。明瞭な音声レベル、字幕、補聴支援システムなどのアクセシビリティへの配慮は、聴覚障害のある人やその他のニーズを持つ聴取者にとっての利用しやすさを向上させる。

日常的な用法では、「オーディオ」はコンテンツそのもの（録音やトラック）、関連する機器（オーディオシステム）、または音の収録と再生を可能にする技術・研究分野を指すことがある。