44.1 kHz: あなたのお気に入りの音楽の背後にある魔法の数字

コンパクトディスク（CD）を手に持っている自分を想像してみてください。音楽を聴く方法を革命的に変えたその光沢のある小さなディスクです。このCD（および一般的なデジタル音楽）から得られるクリスプでクリアな音の鍵の一つが、魔法の数字である44.1 kHzに隠されていることを知ると驚くかもしれません。しかし、この数字は何を意味し、なぜそれほど重要なのでしょうか？

簡単に言えば、44.1 kHz、または1秒間に44,100サンプルは、ほとんどのデジタルオーディオの「心拍数」のようなものです。毎秒、音声は44,100回サンプリングされ、あなたのお気に入りの曲を構成する音を正確に表現します。このサンプルレートは音楽制作におけるグローバルスタンダードとなりましたが、常にこの名誉ある地位を持っていたわけではありませんでした。
1970年代、デジタル録音がまだ「赤ちゃん」段階にあったころ、いわゆる「西部開拓時代」のシナリオが展開されていました。異なる会社が37kHzや50kHzなど、異なるサンプルレートを使用しており、メトリックとインペリアルシステムの戦いの音楽的バージョンのようでした。そこで、フィリップスとソニーという2つのテック大手が協力してコンパクトディスクを作成し、音楽の風景が調和し始めました。

CDの標準サンプルレートを選ぶことは、単に数字を引き当てるだけではありませんでした。それはチームキャプテンを選ぶようなもので、その数字は能力があり、柔軟で、広く受け入れられるものでなければなりませんでした。最終的に、44.1 kHzが「選ばれた」理由はいくつかの興味深い理由がありました。

ナイキスト定理によれば（心配しないでください、数学には深入りしません）、44.1 kHzのサンプルレートは22.05 kHz未満のすべての音を再現できるようにします。なぜこれが重要なのでしょうか？それは、平均的な人が聞こえるすべての音をカバーしているからです。一部のオーディオファイルはさらに高い周波数の認識を議論しますが、私たちのほとんどは20 kHz以上の音を区別することができません。

44.1 kHzが選択されたもう一つの理由は、120ミリメートルのディスクに収められる音楽の量です。これにより、レコードとしてのビニールLPが収めることができる時間を超え、80分以上の音楽を録音できました。まるで小さなバックパックからスーツケースにアップグレードするように、突然、より多くのものを持ち運べるようになったのです。
数字の44,100には「数学の魔法」もあります。その因数である2x2x3x3x5x5x7x7により、44.1kHzは多くの数学的計算にとって夢のようなものです。これは音声処理、例えば音量の調整やトラックへのエフェクトの追加に特に便利です。

今日に至るまで、この「魔法の数字」は音楽の世界で重要な役割を果たしています。お気に入りのデジタルソングを再生するとき、あなたは44.1 kHzの遺産を聴いているのです - 音楽を生き続けさせる心拍です。

著者 - ジョシュ・リース教授。