【詳細ガイド】wavとmp3｜音声ファイルの拡張子の特徴を深掘り！

.mp3や.wav、.aiff、.wma、.flacなど、日常的に耳にする音声ファイルの拡張子をご存知ですか？

多くの方は、これらの拡張子については意識せずとも、ファイル名として耳にしたことがあるかもしれません。

しかし、これらの拡張子はそれぞれが独自の特徴を持ち、異なる音声ファイルの形式を指しています。

この記事では、.mp3や.wavなどの音声ファイルに関連する拡張子に焦点を当て、その特性や違いについて詳しく解説していきます。さらに、音声データの圧縮に関する情報も交えながら、各拡張子やファイル形式のバリエーションについて深堀りしていきましょう。

拡張子の詳細な説明に進む前に、音声データの基本について簡単にお話ししましょう。

音声データのサンプリングレート（サンプリング周波数）は、1秒間に音を何回分割して取り込むかを示す重要な概念です。単位はヘルツ（Hz）で表され、例えば44100Hzは「1秒の間に音を44100回分割する」ことを意味します。

これを具体的に考えると、高いサンプリングレートは、音声信号をより細かく分割してデジタルデータに変換することを意味します。サンプリングレートが高いほど、音声データはより詳細に表現され、より豊かで滑らかな音になります。逆に、低いサンプリングレートでは音声が荒くなり、細かいニュアンスが失われる可能性があります。

例えば、CDの音質は一般的に44100Hzのサンプリングレートで制作されています。これは、CDが高品質な音楽を再現するために、1秒間に44100回のサンプリングを行っていることを示しています。高いサンプリングレートは、より自然で臨場感のある音声を提供し、聴衆により良い音響体験をもたらします。

音声データの品質を決定する要素の一つが「ビット深度」です。ビット深度は、各データ（サンプリング）に割り当てられる情報容量を指し、音声データがどれだけ詳細かを示す重要な指標です。

ビット深度には、8bit、16bit、24bit、32bitなどの異なる種類が存在しますが、最も一般的に使われるのは16bitです。これは、1つのサンプリングが2の16乗（つまり65536）の情報を持つことを示しています。

ビット深度が高いほど、音声データは微細なニュアンスや音量の差異を細かく表現できます。16bitで十分な場合も多いですが、例えばDAWを使用して録音しwavで出力する場合、エフェクトの追加などが発生すると音質が低下することがあります。そのため、このようなシチュエーションでは、16bit以上のビット深度を設定することが推奨されます。

一方で、CDから音楽を取り込んだりオンラインから音楽をダウンロードする際には、通常16bitで十分です。最終的な出力の際には16bitで問題ありませんが、録音段階では音質の低下を防ぐために高いビット深度を設定することが良いでしょう。

ビットレートは、音声データの品質を表す指標の一つで、1秒あたりのデータの量を示します。これは、音声データのサンプリングレートとビット深度と密接な関係があります。

ビットレート（bps）は、サンプリングレート（Hz）とビット深度（bit）の積で表されます。言い換えれば、ビットレートはサンプリングレートが1秒あたりに何回データを取り込むかと、ビット深度が1回のサンプリングで何ビットの情報を持つかという2つの要素に依存しています。

例えば、サンプリングレートが44100Hz、ビット深度が16bitの場合、ビットレートは44100 × 16 = 705600 bpsとなります。この数字が高いほど、より多くのデータが1秒間に処理されるため、音声データはより詳細になり、高品質な音が実現されます。

ビットレートは、音声データのクオリティやファイルサイズに影響を与える重要な要素であり、適切な設定が重要です。

続いて、音声圧縮の様々な形式についての解説を行います。

主なものは以下の3つです。

1. 非圧縮
2. 非可逆圧縮
3. 可逆圧縮

「非圧縮」とは、その名前からも察せる通り、音声データが圧縮されていない状態を指します。

非圧縮データの最大の強みは、データの精度が非常に高いことです。つまり、音声がそのままの形で保存され、細部の情報が失われません。これにより、オリジナルの音質やニュアンスを忠実に再現できます。

しかし、一方でこの非圧縮の手法には大きなデメリットもあります。それは、ファイルサイズが非常に大きくなることです。高い精度を保つためには多くのデータが必要であり、その結果としてファイルサイズが肥大化してしまいます。このことから、非圧縮形式のファイルはストレージや伝送において多くの容量を必要とします。

「非可逆圧縮」は、人の耳で聞き取れる範囲（20Hz〜20000Hz）を除いてデータを圧縮する方式です。

この方法では、音声データから一部の情報が失われるため、オリジナルの音質と比べてやや劣るものの、その代わりにファイルサイズを削減できるというメリットがあります。

非可逆圧縮は、主にファイルサイズを小さく抑えることに焦点を当てており、音質の劣化を最小限に抑えながらも容量を節約することができます。このバランスが、ストレージや伝送において重要な役割を果たしています。

「可逆圧縮」とは、オリジナルのデータを損なうことなく圧縮する手段を指します。

この手法では、圧縮された音声データを再生する際には、元の非圧縮データに戻されます。つまり、圧縮された状態であっても、再生時にはオリジナルの音質を損なうことなく元の状態に戻すことができます。

可逆圧縮は、非圧縮に近い高い音質を維持しつつ、データの軽量化を実現します。この手法は主に、ストレージや伝送の際にデータを圧縮する必要がある場合に利用されます。再生時にオリジナルの音質を損なわないため、音声データの保持が必要な場面で役立ちます。

それでは、音声ファイルの拡張子と各ファイル形式の特色を詳しく見ていきましょう。

.wavファイルは、Windowsでデフォルトでサポートされている形式として知られています。

この音声形式は、基本的には非圧縮タイプ（ただし一部例外あり）で、ファイルサイズがやや大きめです。一方で、その大きなサイズには音質のクリアさが魅力的に詰まっています。.wavは、音声データを非圧縮で保持するため、オリジナルの音の細部までを余すことなく保存します。その結果、高い音質を求めるプロのオーディオ制作者やエンジニアにとっては信頼性があり、編集や制作の際に重宝されています。

ファイルサイズが大きいため、ストレージの利用には注意が必要ですが、音のクオリティを最優先に考える場合には選択肢として検討される価値があります。

.mp3ファイルは、元々は映像データを圧縮する技術から派生したものです。

このフォーマットは、CDに近い音質を持ちながらも、驚異的にファイルサイズを10分の1から12分の1にまで圧縮できるため、音声データの容量を軽減できます。この特徴が、ネット上での音楽の配布や、ポータブル音楽プレイヤーでの主要なフォーマットとして広く受け入れられています。

.mp3は、音質を保ちつつデータを圧縮することができ、この柔軟性が様々な音楽環境で利用されています。しかし、注意が必要なのは、過度な圧縮が音質の劣化を引き起こす可能性があるため、適切な設定で利用することが重要です。

.aiffファイルは、Appleが生み出した非圧縮タイプのファイルフォーマットです。

この音声形式は、主にMacのユーザー間で利用されています。Appleが提供する形式であるため、Macユーザーは標準的なツールやアプリケーションで気軽に扱うことができます。

.aiffは、非圧縮の特性からくる高い音質を誇ります。データの損失がないため、オリジナルの音のクリアさがそのまま保たれます。これが、音楽制作や編集など、高品質な音声データが求められる場面で頻繁に選ばれる理由の一つです。

.wmaファイルは、Microsoftが手がけた非可逆圧縮方式のファイル形式として知られています。

この音声形式は、音声データを非可逆に圧縮する特性を持ち、ファイルサイズを削減しつつも、音質の劣化を最小限に抑えることができます。.wmaは、特にWindows Media PlayerなどMicrosoftの製品でよく使用されています。

最近では、”.wma”の派生形式として、”WMA Lossless” と呼ばれる可逆圧縮バージョンも導入されました。これにより、非可逆圧縮ではなく、元の音質を維持しつつファイルサイズを削減することが可能になりました。音質の保持が重要な場合に、この可逆圧縮形式が利用されています。

.flacファイルは、可逆圧縮方式を採用しています。

この音声形式は、データを圧縮する一方で、オリジナルの音質を損なわないため、「フリー・ロスレス・オーディオ・コーデック」の頭文字を取って.flacと呼ばれています。可逆圧縮の特性により、音声データのサイズを縮小しつつ、元の音質をそのまま維持することができます。

.flacは、ハイレゾとも称される高品質な音源の配信にも広く使われています。特に音楽愛好者やオーディオファイルの中で、原音に忠実な音質を求める方にとって、.flacは信頼性が高いフォーマットとされています。

ハイレゾとは、ハイレゾリューションオーディオ（High-Resolution Audio）の略称です。

“Resolution”を日本語に訳すと「解像度」であり、「解像度の高い音源」という意味合いを持ちます。

具体的には、CD音源と比較すると、ハイレゾ音源は約6.5倍もの情報量を有しています。これにより、通常の音源では捉えきれないスタジオの空気感やコンサートの現場感を鮮明に再現することが可能です。

ハイレゾの特徴は、ビットの深さと緻密なサンプリングにあります。これによって、楽器やボーカルの微細なニュアンスや質感が非常に詳細に表現され、聴く者にとってより臨場感ある音楽体験を提供します。高い音質が求められるオーディオ愛好者やプロフェッショナルな音楽制作者にとって、ハイレゾは重要なフォーマットとなっています。

これまでに音声ファイルの種別やその特徴について、詳しく知っていただきました。

それぞれのフォーマットが持つ特性や適用される状況を理解することで、どの音声ファイルが特定の目的に適しているかを見極めることができるようになりました。例えば、非圧縮の.wavは高音質ながらファイルサイズが大きいため、主にスタジオ録音や音楽制作で利用されます。一方、可逆圧縮の.flacは、ハイレゾの配信に適しており、音質の劣化を最小限に抑えつつデータサイズを圧縮します。

この知識を元に、音質の低下を避ける方法やデータの容量を効率よく管理する方法を実践することができます。例えば、ハイレゾ音源を楽しむ際には、対応する機器や環境を整えることで、その真価を存分に味わうことができます。

今後も音声データに関する知識を深め、より豊かな音楽ライフを楽しんでいただければと思います。