ピュアー音源で4種類のサウンドアプリに搭載されているAACエンコーダを評価してみました。

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使用しているサウンドアプリの違いでAACにエンコードした時の音質に違いがあるようです。 そこで、ピュアー音源を使ってVinylStudio、iTunes、XLD、Audacityに搭載されている4種類のAACエンコーダで出力したAACファイルを周波数分析しスペクトルの形状比較で評価してみました。 評価にあたって、AAC設定は音質重視したモード設定でAACにエンコードしています。

 

注意

2019年8月20日に公開した記事ですが、エンコーダアプリによって、「AACファイルの波形が異なる原因と考察」を追加しましたので、2020年5月11日に記事を更新しました。

 

 

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評価用ピュアー音源(ノコギリ波)について

評価用のピュアー音源は、『ピュアー音源から見た「MP3、AAC」の音質比較』で使用したピュアー音源(2.5khzノコギリ波 -20db 5秒間)を使用します。

 

このピュアー音源は8つの正弦波(2.5khzを基本波として最大:2.5khz✕8=20khzまでの整数倍周波数)をWaveGeneで加算して2.5khzのノコギリ波を生成しています。 AACエンコーダが48khz(若しくはCDフォーマットなら44.1khz)のサンプリング周波数であればナイキスト周波数は24khz(若しくは44.1khz/2=22.05khz)です。 一方、ピュアー音源(ノコギリ波)の最大周波数は20khzでナイキスト周波数以下ですので、エイリアスは原理的に発生しない評価用音源になっています。

Wav(192Khz 24bit MiB5.49 MiB) Down load
 

評価用ピュアー音源の理論波形
詳細は「ノコギリ波PCM音源の作成」を参照ください。

ピュアー音源のMediainfo情報

フォーマット : PCM
設定 : Little / Signed
コーデック ID : 1
ながさ : 5秒 0秒
ビットレートモード : CBR モード

ビットレート : 9 216 Kbps
チャンネル : 2 チャンネル
サンプルレート : 192 KHz
BitDepth/String : 24 ビット
ストリームサイズ : 5.49 MiB (100%)

 

評価するAACエンコーダー(4種類)の設定と変換されたAACファイル

MAC OSは、OSX(version10.13.6)High Sierraを使用しています。

評価するAACエンコーダー(4種類)は、Vinylstudio、iTunes, XLD, Audacity です。 以下をクリックすると、設定方法や変換したAAC音源が展開します。

 

AACファイルの波形比較

ピュアー音源(2.5khzノコギリ波)及び各アプリでエンコードしたAACファイルをAudacityに取り込んだ波形を示します。

注意ポイント

ピュアー音源のWavフォーマットは192khzのサンプリングです。 一方AACのサンプリングは48khzですので、サンプリングポイントを合わせるために、Audacityのリサンプリングで48khzから192khzにアップコンバートした表示波形を示しています。

波形(Lch) 一覧
ピュアー音源

VinylStudio AAC

iTunes AAC

XLD AAC

Audacity AAC

 

AACファイルの波形が異なる原因と考察(2020年5月10日 追記)

AACへエンコードした後のノコギリ波・波形は、エンコーダアプリの違いで波形の再現性にバラツキがあります。 このバラツキの原因は何なのか? ノコギリ波を構成している周波数の異なる正弦波(8波)の波高値の再現性の違いによるものと想定できます。(つまりエンコーダ周波数特性(F特)の高域減衰のバラツキ)

そこで、WindowsソフトのWaveSpectra(以下WS)を用いてノコギリ波を形成している周波数の異なる正弦波(8波)の夫々のスペクトルのピークレベルを測定することにしました。

 

元のピュアー音源を基準にして波高値レベルの差異を測定したグラフ

(注記)
このグラフは、元のピュアー音源スペクトルのピークレベルを基準にした乖離レベルを示しているので、夫々のAACエンコーダのF特(周波数特性)を表しているグラフと置き換えることができます。

ポイント

波形比較マトメ

  1. ピュアー音源の波形に最も近似しているのがiTunesでした。 F特グラフを見ると、17.5khzまでフラットで20khzで-1dbの減衰に収まっているため、ピュアー音源の波形に最も近似したものと考えれれます
  2. iTunesの次にピュアー音源の波形に最も近似しているのがAudacityでした。 F特グラフを見ると17.5khzまでフラットで20khzの減衰量が-7.5dbになって急減しています。 ピュアー音源の波形の再現性のキーは、17.5khzまでフラットである必要があると思われます
  3. 最も、ピュアー音源の波形と相違しているのが、Vinylstudioでした。 F特グラフを見ると15khzから減衰が始まっているのがその原因と思われます。

以上から、波形の再現性とF特(高域減衰)の良さからみて順位を付けると以下になります。

iTunes > Audacity > XLD > VinylStudio

 

AACファイルの周波数分析方法

評価用音源と上記 各AACファイルをAudacityに取り込み周波数分析します。

 

各音源の周波数分析(スペクトル)結果

オリジナル音源(ピュアー音源)と合わせて各AACファイルのスペクトルをグラフ描画しました。

VinylStudio AACファイル

ポイント

5khzズームで、-100db以下で発振状ノイズがサイドローブが現れていますが、これはAACにエンコードを実行するとき、ビット深度24bitを16bitにデグレード(degrade)にしている影響かもしれません。

 

iTunes AACファイル

ポイント

5khzズームで、-100db以下に発振状ノイズがサイドローブが現れており、これはVinylStudio AACファイルと非常に近似しています。 また、Mediainfoの情報も似ています。 iTunesも、AACにエンコードを実行するとき、ビット深度24bitが16bitに変換(degrade)されているかもしれません。

 

XLD AACファイル

ポイント

5khzズームで、両サイドローブのノイズレベルはランダムノイズでレベル最も低く、またオリジナル音源のカーブと一致していて、4つのAACエンコーダの中でXLDが最も音質的に優れているのではないかと思われます。

 

Audacity AACファイル

ポイント

5khzズームで、サイドローブの発振状ノイズレベルが-100dbを超えています。 これは、Mediainfoでのビットレートが196kbpsと4つのエンコーダの中で最も低くなっているためかもしれません。

 

マトメ (考察)

今回の評価実験でわかったこと。

  • 音質を聞き分け出来るか否かは別にして、AACでビットレート(再生上限周波数と相関)が決まれば音質が決まるという単純なものでなくサウンドアプリに搭載されているエンコーダー(プログラム仕様の違い?)によって出力されるAACファイルの音質に差が生じることが今回の実験で分かりました。
  • 波形比較ではiTunesのAACがピュアー音源の波形・形状に最も近似していました。 これは、スペクトルの20khzピークレベルがピュアー音源と一致していることから高域の減衰が少ないためと思われます。(iTunesの再評価を行いました。 詳しくは、ここをクリックして参照してください。 2021/12/28追記)
  • レベルが低く聴感は問題ないと思われるものの、XLDを除いて、5khzズームスペクトルに発振状サイドローブが現れていました。

スペクトルのサイドローブとF特グラフ(高域減衰)を加味したAAC音質・総合順位

XLD  ≒  iTunes >  Audacity > VinylStudio  としました。 
(2020年5月11日:変更)

 

最後までお読み頂きありがとうございます。 今回の実験がご使用されているサウンドアプリに搭載されているAACエンコーダの音質を評価するときの一助になれば幸いです。

 

最近のApple MusicやiTunesはハイレゾ音源からAACベースに変換したApple Digital Mastersで配信されて来ています。 このAAC音質とXLDのAAC音質を比較評価した下の記事もご覧ください。

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「Apple Digital MastersのAAC音質(その1)」に引き続いて、評価用ピュアー音源として①レベルを変えた1khz正弦波Wav Fileと②2.5khzノコギリ波Web Fileを使っ ...

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合わせて以下の記事もご覧ください。 ハイレゾ音源(ビット深度24bit)をAACにエンコードする場合、24bitに維持できているサウンドアプリは「XLD、iTunes、Vinylstudio」でAudacityの場合は16bitでエンコードされる結果でした。

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折角のハイレゾ(24bit)音源をMP3やAACにエンコードする時、出来るだけビット深度を維持したまま変換したい訳ですが、foober2000を除いてビット深度の設定が出来ず、サウンドアプリによっては ...

  • エンコード時のビット深度が24bitですと16bitに比べ歪率の点で非常に有利になり、弱音部(ピアニッシモ)の再現性に期待できると思います。

 

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