【検証】iPhone内蔵マイクでハイレゾ・ステレオ録音は可能か？実力を徹底テスト

iPhoneには標準の「ボイスメモ」アプリが付属していますが、録音はモノラル（注記参照）で、保存形式もAAC（48kHz／64kbps）の非可逆圧縮。　残念ながら「ハイレゾ録音」とは程遠い仕様です。Apple公式サポートによれば、外部ステレオマイクを使えばステレオ収録が可能ですが、「内蔵マイクだけで高音質録音はできないのか？」と気になる方も多いのではないでしょうか。

そこで今回は、iPhone SE2の内蔵マイクを使い、ハイレゾ対応をうたう2つのサードパーティ製アプリ ―「オーディオ・レコーダ app」と「ステレオマイク app」― に注目しました。　どちらも最大192kHz／32bit（※ステレオマイク appは48kHzまで）のWAV形式に対応しており、フォーマット的にはハイレゾの定義を満足しています。(AACでの収録も可能です。)

実際にピアノ演奏を録音し、スペクトル分析やステレオ特性の確認を行いながら、「iPhone SE2 内蔵マイクでどこまで高音質な録音ができるのか？」を検証しました。

なお、この簡単テストは、iPhoneの内部仕様が分からず外側から見たテスト結果です。　このため、推定での評価結果になりますことを予めお断りします。

先ず、iPhoneの内蔵マイクで収録したピアノの音を聴いてみてください。

オペレータ

ここから、「オーディオ・レコーダapp」と「ステレオマイクapp」のレビューになります。

ハイレゾ録音対応アプリの収録フォーマット比較（SPEC）

注記：ハイレゾの定義に関連する数値を赤字で示す。

ステレオ収録マイクについて

iPhone se2内蔵マイクは、「上部」「下部」「背面」と3つのマイクがありますが、ステレオ収録の場合どのマイクが左右に割り当てられているか？知る必要があります。「ステレオマイクapp」ではマイクの方向について、設定画面中に下のように説明されています。

一方、「オーディオ・レコーダーapp」は今一判然としませんので、取り敢えず、ステレオ収録は下に示すマイク設定にして同じ様に対象の収録音源に向かってiPhoneは横向きで画面が手前に来る様にして収録することにしました。

簡易録音テストによる音質評価

夫々のアプリの実力を調べるために「収録出来る上限周波数」と「収録時のビット深度」の２つの項目で、録音したファイルの音質評価を行うことにしました。

スピーカからピンクノイズを発出して、このピンクノイズを収録して上限周波数を調べる方法等がありますが、今回は簡単にテストする方法として、防音室（出来るだけ静かな場所）で無音収録して、暗騒音（ノイズ）のスペクトルから録音できる上限周波数を推定することにしました。

下のスペクトルは、夫々のアプリで無音収録した後、Windowsソフトの WaveSpectraに収録ファイルをドロップしてスペクトルを表示させたものです。　横軸は周波数で、最大周波数は、収録ファイルのナイキスト周波数(fs/2)になります。

収録ファイルの量子化ノイズ(ノイズフロア)レベルを確認することで、ビット深度を推定することにしました。

下に示すグラフは、ビット深度の設定を変えた時の収録ファイルで、量子化ノイズ付近にフォーカスしてスペクトルを描画したものです。　量子化ノイズは、21khz以上のフラットな部分になります。

グラフ化の方法は、収録ファイルをAudacityに取込み、周波数分析したtextデータをNumbersで19khz〜24khzのスペクトルを描画したものです。

録音テスト結果のまとめ

オペレータ

ここから、ピアノ収録に移ります。
オーディオ・レコーダappは基本的には課金フリーですが、実用面からステレオマイクappでピアノを収録することにしました。

♬ 【実録】ステレオマイク appでピアノ演奏を収録

入力レベルが調整できる「ステレオマイクapp」を使った収録手順は以下の通りです。

収録音源のスペクトルとリサージュ図形によるステレオの確認（動画付き）

Windowsソフトの WaveSpectraを使ってリサージュ図形（X-Y)で確認したところ、ステレオで収録出来ていることが確認出来ました。

ステレオ感は左右の音の位相差で奥行き感が生まれます。　この位相を見るためにリサージュ図形（動画の4角枠）で確認できます。（モノラールの場合は同相ですので、45度の直線になります）　

リサージュ図形とは

『ウィキペディア（Wikipedia）』によれば
 リサジュー図形（リサジューずけい、Lissajous figure）あるいはリサジュー曲線(Lissajous curve) とは、互いに直交する二つの単振動を順序対として得られる点の軌跡が描く平面図形のこと。“リサージュ”と表記されることもある。それぞれの振動の振幅、振動数、初期位相の違いによって、多様な曲線が描かれる。振動数の比が無理数の場合は閉曲線にはならず、軌道は有限の平行四辺形領域を稠密に埋める。

1855年にフランスの物理学者ジュール・アントワーヌ・リサジュー（フランス語版）(J.A. Lissajous, 1822年-1880年) が考案したとされ、これらの曲線族の呼び名は彼の名にちなむ。また、これらの曲線族について1815年にナサニエル・バウディッチ（英語版） (Nathaniel Bowditch) の先行的な研究が見られるため、バウディッチ曲線（ボウディッチ曲線）と呼ばれることもある。

一般的なリサージュ図形とX軸とY軸に入力した信号の位相の関係は、以下の通り
出典先：http://cc.ce.nihon-u.ac.jp/~ee-kiso/manual/2012/NO103-2012.pdf　

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＜スペクトルとリサージュ図形の動画＞

以上、iPhoneの内蔵マイクが使える録音アプリのレビューでした。　iPhone SE2の内蔵マイクではハイレゾ録音は出来ませんでしたが、その実力はビット深度を24bit以上で設定すればCD(16bit)を超えるDレンジと低歪率でステレオ収録が期待でき、例えば、ピアノ発表会等での収録にも手軽に使えるのではないでしょうか。