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リッピングエラーノイズはインパルスノイズである

19/10/14初稿


■リッピングエラーはどんな波形異常になるか

・リッピングエラーはインパルスである
 これまで調べてきた結果、リッピングエラーは、大規模な発生(正誤が交互にならないような発生)やフレームごとズレたりするエラーを除くと「C2エラー=補間」となり、次のような現象になります。

  ・C2エラーは補間される
  ・CIRCはエラーサンプルが正常サンプルに挟まれて発生するようにできている
  ・C2エラーは平均値で補間される

 バースト的なエラーはノイズとなり「音質劣化」の問題ではなくなる可能性が高いと思いますが、「パラパラ発生する補間と音質劣化の関係」は具体的に解っていませんでした。というより定量化しようがないかなぁと。
 が、あるとき、実はこれもサンプリング定理に基づいて考えるのがよいのではないかと思いつきました。
 補間値は普通サンプリング定理に基づいた値にはなりません。サイン波の頂点が補間された場合をイメージしてみてください。絶対にサイン波として復元できませんよね。

 ということで、実際の楽曲(検証によく利用しているタイトルのトラック01)で以下の波形をとってみました。リッパーは≪EAC≫です(関係ありませんが流れでオフセット補正入り)。いつもはLchですが適当な補間を探していたら今回はRchになりました。

・上:補間なしディスク:BDR-S09J(PureReadパーフェクトモード)
・中:補間ありディスク:GGC-H20N
・下:2波形の差分

エラーありなし波形と差分 wataco

#縦線は補間サンプルすべてではなく代表的4か所。ディスクオフセットは≪EAC≫のオフセット補正で補正。ドライブが異なるのは、補間発生状態が記事に適当なのはGGCだったが補間なしはPureReadパーフェクトモードで保証するため。

 この図を見ると、実際、エラーは正常値に挟まれて発生しており、平均値で“ならされている”のが解ります。
 そして、平均値補間されたサンプル値と正常サンプル値の差分は「インパルス」と言えます。
 ですので、それがサンプリング定理に基づいて復元された結果は「インパルス応答波形」になるハズです。

・「リッピングエラーインパルス」の実波形
 ということで、上記を≪foobar2000≫のResampler-V(DAC設定)で8倍してみます。8倍OSDFのDACチップからの出力波形のシミュレーションになっているハズです。

エラーありなし波形と差分 x8

#差分(インパルス応答波形)のみ、解りやすくするため振幅方向を拡大しています。

 確かにインパルス応答波形になることが確認できました(傷ありなし8倍の差分をとっても同じ結果になりました)。中央は複数の応答が重畳されているので解りにくいかも知れませんが、右側の補間値はインパルス応答波形になっているのがよく解ります。
 補間による差分(インパルス)すらリコンストラクションされた賜物で、補間あり音源もナントナクそれっぽい波形になっていますね。

 以上より、補間による音質劣化は「補間値と正常値の差分のインパルス応答波形がノイズ成分として重畳されたもの」と言えます。補間入りのリッピング音源はこのようなノイズ入りで聴くことになる、ということです。


■実際にはどんな音質劣化になるか

 さて、どんなノイズになるかは解りましたが、実際にどんな劣化として聞こえるのか気になるところです。
 インパルス応答波形ノイズはナイキスト周波数のサイン波のようなものですので、それ単独ではまず聞こえないでしょう。
 あとは発生量やレベル(補間値と正常値の差分)によると思いますが、重畳されるとどんな劣化になるのか、ひとつ極端な“体験方法”を思いつきましたので記しておきます。

  ・単純間引きで22.05kHzにダウンサンプリングする
  ・リニア補間で44.1kHzにアップサンプリングする
  ・元音源と聞き比べる

 「楽曲全域に渡って半分のサンプルで平均値補間が発生したリッピング」を人工的(?)に生成したものと言えるハズです。
 ≪foobar2000≫のプラグインMultiResamplerなどで実施できます(プラグインなのでリアルタイム処理も可能ですね)。

 試しにやってみたところ「想像より酷くない」気がします。あくまでも「個人の感想」ですけれど(笑)。
 拘るなら、「左右チャンネルを細工ありとなしにしたファイル」「細工ありとなしの区間を交互につないだファイル」などを作って試聴してみるのもイイカモです。

 この“体験結果”は、「リッピングで補間発生をどこまで気にするか(音質的に拘るか)」の指標にできるかも知れません。


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