ディザリングとは？デジタルサウンドを綺麗にする仕組みについて
DTMによる楽曲制作を行っていると「ディザリング」という言葉に触れる機会があるかと思います。
曲を書き出しする時になんとなく使っているけど、具体的にどのような処理が行われており、どういった効果があるのか気になるという方もいるのではないでしょうか？
そこで今回は、ディザリングの仕組みや、どういった場面で使用するのか？ということについて詳しく解説していきます。
ディザリングとは？
ディザリングとは、デジタル音楽や録音の世界で使用されている処理技術の一つです。ディザリングを行うことで、デジタル化による音声の表現力を高め、より自然なサウンドを実現するために用いられます。
具体的には、デジタル音声の録音や再生において、デジタル信号をアナログ信号に変換する際に発生する量子化誤差を低減する技術です。量子化誤差とは、デジタル信号を有限のビット数で表す際に生じる誤差のことで、この誤差が音質の劣化の原因となります。
ディザリングを行うことで、微小なランダムなノイズを音声信号に加えることで、量子化誤差を分散させる効果を持っています。これにより、微細な音のニュアンスやディテールをより正確に再現することができ、より自然で高音質な音を実現することができます。
デジタルオーディオ信号の仕組み
オーディオ信号をコンピューターに録音すると、アナログサウンドの音波がサンプリングされ、一連の数値として保存されます。このプロセスはアナログ-デジタルコンバーター（ADC変換）といい、元のアナログ状態のサウンドを、非常に高い精度でデジタル表現することができます。
また、この逆のプロセスをデジタル-アナログコンバーター（DAC変換）といい、デジタルデータの音信号をスピーカーやヘッドホンから音波として発振する為に必要です。
サンプリングレートとビット深度
このデータが占めるスペースの量は、主に2つの要因によって決まります。1つ目はサンプリングレートです。つまり、音の振幅レベルを1秒あたり何回キャプチャするかということです。
2番目はビット深度です。ビット深度は分割された1サンプルあたりのデータ容量を決定します。ビット深度は、量子化として知られるプロセスで、各サンプルの入ってくる音波のレベルをどの程度正確に表現できるかが決まります。
これらのパラメータを両方とも増やすと、よりダイナミックレンジの高い高品質なデジタル録音が得られます。ただし、後でビット深度を減らすことは、一部の情報を取り除くことになるので、量子化エラーと呼ばれるものが発生する可能性があります。
ディザリングの役割
例えば、オーディオを32ビット、または24ビットの解像度で録音したが、それをより低いビットレートでエクスポートしたいとします。こういった場面で、ディザリング処理を加えないと"音のひずみ"や"微量のノイズ"が入ってしまうことがあります。
こういった量子エラーを回避する為に、極めて低レベルの特殊なノイズを加えることで、量子化誤差を最小化できます。このとき加えるノイズは、録音データでは非常に低レベルの静かなヒス音として知覚されます。
ほとんどリスナーが気付かない程度のノイズなので、ディザリング無しの場合に発生する音の歪みよりも自然に聴こえます。
ディザリングが不要な場面
量子化エラーを回避するために便利なディザリング処理ですが、ディザリングが不要な場面もいくつかあります。
ハイレゾ音源
ハイレゾ音源は、サンプリングレートが高く、ビット深度が広いため、ディザリング処理は基本的には不要です。高い品質を保ちながら量子化の誤差をほぼ無視できるため、ディザリングは必要ありません。
ノイズを意図的に付与している場合
ノイズや特定の音響効果を意図的に表現したい場合、ディザリング処理は使用しないことがあります。例えば、Lo-Fiトラックのような、あえてアナログレコードのクラックルやヒスノイズのような要素を再現する際には、ディザリングを適用しないことがあります。
32Bit float
通常、オーディオをより低いビット深度にレンダリングするときは常にディザリングを適用する必要があります （32ビットから24ビットへ、または24ビットから16ビットへの変換など）一方で、32Bit floatでエクスポートする場合は、ディザリングについて心配する必要はありません。
マスタリングエンジニアに渡す場合
マスタリング工程を外部のエンジニアに依頼する場合は、ディザリング処理を行わないこともあります。自分でディザリングを行いたいと考えているマスタリングエンジニアもいるので、事前に確認を取るようにしましょう。
圧縮するファイル形式
mp3やAACのような圧縮するファイル形式にする場合は、ディザリングを適用しないです。圧縮データを作成するきにはディザリングでは修正できないノイズが発生する為です。
まとめ
ディザリングは、ノイズを活用して量子化誤差を最小限に抑える重要なテクニックです。
ディザリングを適用する際には、波形の種類など異なるオプションがあり、ノイズの適用方法に微妙な違いがあるので自分のトラックに合ったノイズを適用しましょう。
最初は効果がわかりづらいかもしれませんが、必要な場面で正しくディザリングを行うことで、より自然なサウンドを実現することができます。
以上、「ディザリングとは？デジタルサウンドを綺麗にする仕組みについて」でした。
