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MP3 - Revision history
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DawWriter: MP3のMPEG Layer III符号化、frame、ID3、bitrate、VBRを詳説
2026-10-08T21:36:25Z
<p>MP3のMPEG Layer III符号化、frame、ID3、bitrate、VBRを詳説</p>
<p><b>New page</b></p><div><languages /><br />
<br />
<translate><br />
'''MP3'''は、MPEG Audio Layer IIIを用いる非可逆圧縮音声方式、およびその音声ビットストリームを格納したファイルの一般的呼称である。ファイル拡張子は通常<code>.mp3</code>である。<br />
<br />
MP3は1990年代後半以降、インターネット上の音楽配布、携帯音楽プレーヤー、CDリッピングなどで広く普及した。<br />
<br />
== 名称 ==<br />
MP3の「MP3」はMPEG Audio Layer IIIに由来する。<br />
<br />
Layer IIIはMPEG-1 AudioおよびMPEG-2 Audioの規格群で定義される。Library of CongressはMP3 encodingをISO/IEC 11172-3およびISO/IEC 13818-3に属するMPEG Layer IIIとして整理している。<ref name="loc-mp3-main">[https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000012.shtml Library of Congress, ''MP3 (MPEG Layer III Audio Encoding)'']</ref><br />
<br />
== 非可逆圧縮 ==<br />
MP3は[[<tvar name=1>Special:MyLanguage/非可逆圧縮音声ファイル</tvar>|非可逆圧縮]]方式である。<br />
<br />
[[<tvar name=2>Special:MyLanguage/Psychoacoustics</tvar>|心理音響]]モデルを利用し、人間の聴覚で知覚されにくい成分へ割り当てる情報量を減らす。<br />
<br />
このため、decode後のPCMはencode前のPCMと完全には一致しない。<br />
<br />
== 基本的な符号化 ==<br />
MP3では時間信号を周波数領域へ変換し、聴覚モデルに基づいて量子化精度を割り当てる。<br />
<br />
処理には、<br />
<br />
* filter bank<br />
* MDCT<br />
* psychoacoustic model<br />
* quantization<br />
* Huffman coding<br />
* stereo coding<br />
<br />
などが関係する。<br />
<br />
具体的なencoder実装は製品ごとに異なり、同じbitrateでも品質差が生じ得る。<br />
<br />
== フレーム ==<br />
MP3 bitstreamは連続したaudio frameとして構成される。<br />
<br />
各frameにはsync、version、layer、bitrate、sample rate、channel mode等を示すheaderが含まれる。<br />
<br />
MP3ファイルはこれらのbitstreamに加え、先頭または末尾へmetadataを持つ場合がある。<br />
<br />
== ID3 ==<br />
MP3では[[<tvar name=3>Special:MyLanguage/ID3</tvar>|ID3]] metadataが広く用いられる。<br />
<br />
保存できる情報には、<br />
<br />
* title<br />
* artist<br />
* album<br />
* track number<br />
* genre<br />
* artwork<br />
* comment<br />
<br />
などがある。<br />
<br />
Library of CongressはMP3 file formatを、MP3 bitstreamへID3 metadata blockを前置または後置できるde facto file formatとして説明している。<ref name="loc-mp3-file">[https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000105.shtml Library of Congress, ''MP3 File Format'']</ref><br />
<br />
== ビットレート ==<br />
MP3では[[<tvar name=4>Special:MyLanguage/Bitrate</tvar>|ビットレート]]がファイルサイズと品質を左右する。<br />
<br />
代表的には128 kbps、192 kbps、256 kbps、320 kbpsなどが使われてきた。<br />
<br />
一般に高bitrateほど符号化に利用できる情報量が増えるが、最終品質はencoder、content、stereo mode、sample rateにも依存する。<br />
<br />
== CBR ==<br />
CBR（Constant Bit Rate）では、各区間にほぼ一定のbitrateを割り当てる。<br />
<br />
ファイルサイズや転送速度を予測しやすい利点がある。<br />
<br />
== VBR ==<br />
VBR（Variable Bit Rate）では、音声内容に応じてbitrateを変化させる。<br />
<br />
複雑な部分には多く、単純な部分には少ないデータを割り当てることで、同程度の平均bitrateで効率を高めることができる。<br />
<br />
== Joint stereo ==<br />
MP3ではstereo信号の冗長性を利用するJoint Stereoが使われる場合がある。<br />
<br />
左右を単純に独立encodeする代わりに、Mid/Side的な表現などを利用してbit allocationを効率化する。<br />
<br />
Joint Stereoは「モノラル化」を意味するものではない。<br />
<br />
== 音質とartifact ==<br />
bitrateやencoder設定が不十分な場合、<br />
<br />
* pre-echo<br />
* transient smearing<br />
* high-frequency loss<br />
* metallic / watery artifact<br />
* stereo image degradation<br />
<br />
などが知覚されることがある。<br />
<br />
特に鋭いtransientや高域密度の高い素材は圧縮artifactが現れやすい場合がある。<br />
<br />
== 再エンコード ==<br />
MP3をWAVへdecodeしても、MP3 encoding時に失われた情報は戻らない。<br />
<br />
さらにそのWAVを再びMP3へencodeすると、新しいlossy encodingが加わる。<br />
<br />
制作工程では、MP3をmasterとして反復編集するより、WAV、AIFF、FLACなど非圧縮または可逆形式の元データを保持する方が適している。<br />
<br />
== MP3とAAC ==<br />
[[<tvar name=5>Special:MyLanguage/AAC</tvar>|AAC]]はMP3より後に設計されたMPEG系audio coding方式である。<br />
<br />
両者はともに非可逆知覚符号化だが、transform、tool、profile、bitstream構造が異なる。<br />
<br />
ファイル拡張子やcontainerも異なるため、MP3とAACは互換codecではない。<br />
<br />
== DAWでの利用 ==<br />
DAWではMP3を、<br />
<br />
* reference track<br />
* preview<br />
* rough mix<br />
* demo<br />
* podcast export<br />
* delivery copy<br />
<br />
として使うことがある。<br />
<br />
録音やmix内部のworking formatには、通常WAVやAIFF等のPCMが適する。<br />
<br />
== 関連項目 ==<br />
* [[<tvar name=6>Special:MyLanguage/音声ファイル</tvar>|音声ファイル]]<br />
* [[<tvar name=7>Special:MyLanguage/非可逆圧縮音声ファイル</tvar>|非可逆圧縮音声ファイル]]<br />
* [[<tvar name=8>Special:MyLanguage/AAC</tvar>|AAC]]<br />
* [[<tvar name=9>Special:MyLanguage/Bitrate</tvar>|ビットレート]]<br />
* [[<tvar name=10>Special:MyLanguage/Codec</tvar>|コーデック]]<br />
* [[<tvar name=11>Special:MyLanguage/ID3</tvar>|ID3]]<br />
* [[<tvar name=12>Special:MyLanguage/Psychoacoustics</tvar>|心理音響]]<br />
<br />
== 参考資料 ==<br />
<references /><br />
</translate></div>
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