【連載】デシベルの話(DTMer向け)#2

連載にしました。続きをやります。

必ず基準がある

バケツに水を80%くらい汲むように言われた時、何を100%とした際の80%なのかを聞く必要が無いのは、満タンを基準(100%)として言っていると容易に想像がつくからです。そしてその際、”バケツ満タンの水が何リットルなのか”、”今必要なのは何リットルなのか”、こういったことを両者が一切考えなくても(何ならリットルという単位すら知らなくても)、”80%”という数値を用いれば量が伝わります。超便利ですよね。

デシベルも同じです。音圧の単位は本来パスカル(Pa)ですが、”人が認識できる最小の音圧(20μPa)”を基準(0dB)として、その他の音量をデシベル(=基準となる0dBとの比)で表現します。「隣んちの犬がアホみたいにうるさくて、スマホで測ったら部屋の中でも60dBあったんだ」「それって超うるさくない!?」 デシベルを用いることで、”基準が何パスカルなのか”、”犬のワンワンオーが何パスカルなのか”、それらが全くわからなくても(何ならパスカルという単位すら知らなくても)、”60dB” という数値を用いれば音量が伝わります。パーセントと同様、超便利。

基準を0dBとする

マイクで収録できる音圧、磁気情報として記録する際の磁束密度、デジタル情報に変換して記録できるデータ量、それぞれに”限度”というものが存在します。地球を3周半するような巨大な衝撃波を受け止められるマイクはありませんし、落雷が直撃した時の数10万倍もの電力を受け取れるプリアンプも無ければ、光の粒子さえも2つに分裂させてしまう宇宙最強の磁力を扱える磁気レコーダーもありません(自然は天井知らずでも人が作るものはそうはいかない)。

バケツで汲める限度を100%(基準)としてそれ以下を100以下の数値で表現するのと同じように、オーディオでは信号の最大値を基準(0dB)として、それ以外の数値をデシベルを用いて表現します。これはデジタル・オーディオでも同じことで、Cubaseのマスター・トラックのメーターを見ると目盛りに0dB以上が存在しません。つまりデジタルの世界では最大音圧は0dBであり、キッチリ0dB以下で音楽を作る必要がある、ということです(ビット深度に浮動小数点を用いるとまたちょっと違うんだけど、ここでは単純に0dB=最大音圧と憶えておきましょう)。


この瞬間の最大ピークレベルは-12dB、RMSは-15dBと読みとれます。

ちょっと寄り道【RMSのお話】

RMS=二乗平均平方根=単位時間当たりの平均音圧。アナログ時代は70年以上にも渡りピーク0dBのサイン波のRMS値を0dB(基準)としてメーターを扱ってきましたが、デジタル時代になってそれが無視されてしまい、ピーク0dBのサイン波のRMSが”-3dB”と3dB低く表示されるメーターが作られてしまいました。

この手のRMSメーターは”数学的”には正しく波形の実効値を示してはいても、長年全てにサイン波を基準としてきたオーディオの世界の考え方からは逸脱したものとなってしまいました。ちなみに上図のメーターもサイン波を鳴らしてキャプチャしたので、RMSがピークより3dB低く表示されちゃってます。これに関してはボブ・カッツ大先生もお怒りのようです。(ちなみにこの手のメーターでは波形の面積が最大となる矩形波でRMS=0dBとなります)

ちなみにCubaseにはマスター・トラックのメーターのオプションに、”AES17 基準”(The Audio Engineering Society による)” というのがあり、ここにチェックを入れれば、ピークが0dBのサイン波を突っ込んだ時にRMSメータがちゃんと0dBを指し示すようになり、つまり100年以上も前に設立された国際電気標準会議で定められた通りの、”正しい表示”にすることができます(こっちがオプション扱いとは…)。もし誰かがドヤ顔で「マキシマイザーでRMS-4.5dBまで上げたったわー」とか言っていたら「それってどっちのRMS?」と聞いてあげましょう(ちょっと意地悪かな笑)

リアルな空間の音圧と、オーディオの音圧を混同しない

さてパーセントでは、

・バケツの水を50%使ったら半分になった
・コップの水を50%飲んだら半分になった

これはどちらも「水」であり、「50%無くなって残りが半分になった」のは同じですが、両者の間に絶対的な量の関連性はありません(基準が違うから)。

デシベルも、リアルな空間での音圧を表すデシベルと、DAW内での音圧を表すデシベルの間には何の関連性もありません。

・「窓を2重サッシにしたら60dBが40dBへと20dB下がった」
・「スネアが大きかったのでフェーダーで20dB下げた」

これはどちらも「音圧」のことであり、どちらも「20dB下がったら音圧が10分の1になった」という点は同じですが、両者の間に絶対的な音圧の関連性はありません(基準が違うから)。リアルな空間でのデシベルと、DAWの中でのデシベルを混同しないように注意しましょう。

フェーダーはまた基準が違う

さてここで更に注意しないといけないのは、DAWのメーターの目盛りに記されている数値と、フェーダーに記されている数値にも絶対的な関連性は無いということです。フェーダーの目盛りを見てみましょう。メーターの目盛りと違って0dB以上も目盛りがありますよね(このフェーダーでは+6dB)。

これはメーターとフェーダーとでは基準が違うからです。フェーダーの場合の0dB(基準)は、音源(あるいはオーディオ波形)から出てきた信号を、一切の増減無しで通過させる場合を基準(=0dB)として、増加をプラスのdBで、減少をマイナスのdBで表しています。レベルメーターのように最大値が0dBではないのです。

それならなぜ中央が0dBで上下に同じだけ増減できるように作られていないのか。これは実際にDAWでミックスする場合、マイナス方向にフェーダーを下げて使うことがほとんどになるからです。プラグインの音源から出力される一般的な音圧や、オーディオ・トラックから出力される一般的な音圧、それら各トラックの音圧を一切減少させずに(つまりフェーダーを0dBに放置したまま)、トラックを次々に増やしていけば、その合計の音圧は大抵0dB(最大値)を超えて(レベルオーバーして)音が歪んでしまいます。つまり、

「だいたいみんな下方向にフェーダーを動かしてミックスするよね? でも保険として増加方向にも6dBくらい動かせるようにしておくね」

という、DAW設計者の配慮でこうなっています(Cubaseは初期設定で+12dBも選択可能)。

今回のまとめ

・デシベルは、ある音圧を0dB(基準)として様々な音圧を表現する単位
・リアルな空間では20μPaを0dBとして、音圧の絶対値かのように用いられる
・デジタルオーディオでは最大値を0dBとして、マイナス方向で音圧を表す
・フェーダーは増減無しを0dBとしてプラス、マイナスどちらも用いる

次回は、”音圧レベル”と”音響パワーレベル”の違いをやります。

 
 
 

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