linuxでのビットレートの表示

質問

linuxにおいて
nautilusでwavファイルのプロパティを見ると
ビットレートが
N/A
となっていて表示されないことがよくあるのですが、
ビットレートを調べるにはどうしたらいいでしょうか。
サンプリングは44100 Hzと表示されています。

あと、mp3ファイルは圧縮がかけられていますが、
音楽ファイルを編集するときにffmpegなどを用いて
$ ffmpeg -i track1.mp3 track1.wav
としてmp3ファイルをwavファイルに変換してから一部分カットなどの操作を行えば
それ以上音声情報が粗くなることはないと考えていいでしょうか。
試しにこのコマンドで5.9MBのファイルを変換すると43.5MBになりました。
よろしくお願いします。

回答No.2

Gotthold · ベストアンサー

> しかし、wavで保存するといってもwavもビットレートが様々なので、
> それ以上音声情報が粗くならないようにしたければ
「サンプリング周波数」と「量子化ビット数」を変換前のMP3とそろえておけば
デコード時に情報が落ちることはありません、

> ffmpeg -i track1.mp3 track1.wav
特に指定しなければ、「サンプリング周波数」と「量子化ビット数」はそのままにされるので
このコマンドで問題ないです。

> 編集後はCD音質のwavで保存する
MP3がCDと同じサンプリング周波数44.1kHz、量子化ビット数16bitとは限らないので
下手に指定しない方が良いです。

なお、無圧縮のリニアPCM形式wavファイルであれば、
ビットレート[bps]＝サンプリング周波数[Hz]×量子化ビット数[bit]×チャンネル数
とかけ算すればビットレートになります。
CDと同じなら、44.1×16×2(ステレオ)=1411.2 bps

お礼

Gottholdさま、回答いただきありがとうございます。

> > 編集後はCD音質のwavで保存する
> MP3がCDと同じサンプリング周波数44.1kHz、量子化ビット数16bitとは限らないので
> 下手に指定しない方が良いです。
ここがどういうことなのかよく理解できなかったのですが。
たとえばmp3ファイルがサンプリング周波数33.0kHzに設定されていたとすると、
より高いサンプリング周波数44.1kHzのwavファイルに変換したとしても
整数倍の変換でないので、波形を描き直して細部の情報が少し失われることになる、
という理解で合ってますでしょうか？

あと、何で今回の質問のようなことを考えているかというと、
wavファイルを保存する時に音質を犠牲にせずサイズを小さくして保存したい、ということですので
試しに7.8MBのファイルを３つの形式で圧縮とflacへの変換を試してみました。

$ lzma test-1.wav
$ gzip -9 test-2.wav
$ bzip2 test-3.wav
$ ffmpeg -i test-4.wav -acodec flac -compression_level 12 -y test-4.flac
ffmpeg version 0.8.16-6:0.8.16-1, Copyright (c) 2000-2014 the Libav developers
built on Sep 16 2014 23:10:48 with gcc 4.7.2
The ffmpeg program is only provided for script compatibility and will be removed
in a future release. It has been deprecated in the Libav project to allow for
incompatible command line syntax improvements in its replacement called avconv
(see Changelog for details). Please use avconv instead.
[wav @ 0xb5b460] max_analyze_duration reached
Input #0, wav, from 'test-4.wav':
Duration: 00:04:04.06, bitrate: 256 kb/s
Stream #0.0: Audio: adpcm_ima_wav, 32000 Hz, 2 channels, s16, 256 kb/s
Output #0, flac, to 'test-4.flac':
Metadata:
encoder : Lavf53.21.1
Stream #0.0: Audio: flac, 32000 Hz, 2 channels, s16, 200 kb/s
Stream mapping:
Stream #0.0 -> #0.0
Press ctrl-c to stop encoding
Multiple frames in a packet from stream 0
size= 15662kB time=243.29 bitrate= 527.4kbits/s
video:0kB audio:15654kB global headers:0kB muxing overhead 0.051467%

$ ls -l
合計 48448
-rw-r--r-- 1 boolingi boolingi 7810560 2月 2 2012 test.wav
-rw-r--r-- 1 boolingi boolingi 5461985 2月 2 2012 test-1.wav.lzma
-rw-r--r-- 1 boolingi boolingi 6214185 2月 2 2012 test-2.wav.gz
-rw-r--r-- 1 boolingi boolingi 6180918 2月 2 2012 test-3.wav.bz2
-rw-r--r-- 1 boolingi boolingi 16037867 3月 13 09:09 test-4.flac

flacがかえって大きくなったのが奇妙ですが、
圧縮はどれも少しは小さくなるかんじです。

回答No.5

Gotthold

> > 　ビットレート[bps]＝サンプリング周波数[Hz]×量子化ビット数[bit]×チャンネル数
> mp3のケースではこの計算式と違ってくるようですが、
それは圧縮しているからです。
圧縮される前はそのビットレートなんですよ。

> 量子化ビット数の指定法がわからなkったので、
ffmpegの場合、量子化ビット数の違いは、
コーデックの違いとして取り扱うようです。
8ビットPCMの音声ファイルを作りたいのであれば、
acodecにpcm_u8を指定してみてください。

$ ffmpeg -i in.wav -acodec pcm_u8 out.wav

私も気になってためしてみましたが、
サンプリング周波数が44.1kHzのままであれば
8ビットでも意外と普通に音楽は再生されますね。
（正直もっと酷いかと思ってました。）
ただ、全体的にヒスノイズが乗ったような感じになります。
特に無音に近い部分で分かりやすい。

> これでできたファイルを聞いてみましたが、確かに結構ひどい音質です。
チャンネル数が減ってもステレオがモノラルになるだけですから、
サンプリング周波数が下がって高周波音がなくなっているのが音質に効いてますね。

お礼

Gottholdさま、追加の回答いただきありがとうございます。

> ffmpegの場合、量子化ビット数の違いは、
> コーデックの違いとして取り扱うようです。
> 8ビットPCMの音声ファイルを作りたいのであれば、
> acodecにpcm_u8を指定してみてください。

おかげさまで勉強になります。
32Kbpsのファイルを
$ ffmpeg -i test.wav -acodec pcm_u8 -ac 1 test_32kbps_8bit_1ch.wav
で変換したものは確かに思ったより普通の音質です。

量子化ビット数を8ビットにするだけでなく8Kbpsにした
$ ffmpeg -i test.wav -acodec pcm_u8 -ac 1 -ar 8000 test_8kbps_8bit_1ch.wav
はひどい音質なのですが。

回答No.4

Gotthold

> $ ffmpeg -i test.wav -ab 64k -ss 00:00:00 -t 00:00:01 test-bps.mp3
> などとやってコマンド実行すればいいですね。
情報が見たいだけなら、入力ファイルだけ指定して
出力ファイルを指定しなければ良いですよ。

> それと、mp3は余分とみなされる部分を削っているので
> 同じbpsではwavよりmp3の方が音質が良く聞こえるのではないかと思い
> （たびたび申し訳ないのですが、この考えは正しいでしょうか？）
同じビットレートなら、聴覚上の影響が少ない部分を優先的に削るMP3の方が音質は良いですね。

> なぜか1024Kbpsに変換されてしまったようです。
非圧縮形式(WAVで一般的なリニアPCM形式など)ではビットレートを指定することは不可能です。
その場合だと、16ビット×2チャンネルの情報を、1秒ごとに32000回分保存しなければならないのですから、非圧縮だと1024kbps以外の値になりようがありません。

ビットレートをどうしても下げたいなら「サンプリング周波数」、「量子化ビット数」、「チャンネル数」を下げるしか方法がありません。
ビットレートは
　ビットレート[bps]＝サンプリング周波数[Hz]×量子化ビット数[bit]×チャンネル数
の計算式通りにしか決まらないからです。

例えば、電話並みの音質と言われる、8kHz/8bit/モノラルで
　8kHz×8bit×1チャンネル＝64kbps
ですが、この辺りが実用上の下限でしょうね。
（会話にはともかく音楽には向きません。）

お礼

Gottholdさま、回答いただきありがとうございます。
お世話になっております。
おかげさまで、今回の質問でwavやmp3に関する重要な部分はだいたい理解しおえることができました。

> 情報が見たいだけなら、入力ファイルだけ指定して
> 出力ファイルを指定しなければ良いですよ。
$ ffmpeg -i test.wav
これだけでよかったのですね。

> 　ビットレート[bps]＝サンプリング周波数[Hz]×量子化ビット数[bit]×チャンネル数
mp3のケースではこの計算式と違ってくるようですが、
実用上はあまり気にしなくていいですね。

> 例えば、電話並みの音質と言われる、8kHz/8bit/モノラルで
>　8kHz×8bit×1チャンネル＝64kbps
> ですが、この辺りが実用上の下限でしょうね。
> （会話にはともかく音楽には向きません。）
量子化ビット数の指定法がわからなkったので、
「サンプリング周波数」、「チャンネル数」のみ指定して
$ ffmpeg -i track1.mp3 -ac 1 -ar 8000 track1.wav
これでできたファイルを聞いてみましたが、確かに結構ひどい音質です。

どうもありがとうございました。

回答No.3

Gotthold

> より高いサンプリング周波数44.1kHzのwavファイルに変換したとしても
> 整数倍の変換でないので、波形を描き直して細部の情報が少し失われることになる、
> という理解で合ってますでしょうか？
その通りです。
できるだけ劣化を避けたいのであれば、不要な変換を避けるべきです。
最終的にCD-DA形式（44.1kHzと決まっている）にしたいなど、変換する必要性があるなら仕方ないですが。

> Stream #0.0: Audio: adpcm_ima_wav, 32000 Hz, 2 channels, s16, 256 kb/s
wavファイルというと無圧縮のリニアPCM形式が一般的なのですが、
このwavファイルは違いますね。

このwavファイルはIMA ADPCMという非可逆圧縮形式を使っています。
flacは可逆圧縮形式ですから、非可逆圧縮形式に負けるのは仕方ないですね。

そして、音質を犠牲にしたくないのであれば
非可逆圧縮形式を使うのはNo Goodです。

お礼

Gottholdさま、回答いただきありがとうございます。

おかげさまでかなり理解出来てきているかんじです。
今回使ったようなwavファイルを
音質を犠牲にせずに
多少なりともサイズを小さくしたい場合は
変換をせずにgzipなどを使うようにしたほうがよさそうです。

それと、ビットレートを調べる方法ですが、
> Stream #0.0: Audio: adpcm_ima_wav, 32000 Hz, 2 channels, s16, 256 kb/s
ここに書いてありますので
$ ffmpeg -i test.wav -ab 64k -ss 00:00:00 -t 00:00:01 test-bps.mp3
などとやってコマンド実行すればいいですね。
ここでは時間が短くてすむように冒頭の１秒だけ変換するようオプション指定しています。
また、ビットレートというのはwavにしろmp3にしろ要するに秒あたりの容量を示しているだけなので、
原始的ですが
今回使ったファイルは7.8MB(7810KB),4:04でしたので
7810 * 8 / 244 = 256 Kbps
と計算して求めてもいいようです。

それと、mp3は余分とみなされる部分を削っているので
同じbpsではwavよりmp3の方が音質が良く聞こえるのではないかと思い
（たびたび申し訳ないのですが、この考えは正しいでしょうか？）
64kbpsのwavとmp3を作って聞き比べてみようとしたのですが、

$ ffmpeg -i test.wav -ab 64k test-6.wav
ffmpeg version 0.8.16-6:0.8.16-1, Copyright (c) 2000-2014 the Libav developers
built on Sep 16 2014 23:10:48 with gcc 4.7.2
The ffmpeg program is only provided for script compatibility and will be removed
in a future release. It has been deprecated in the Libav project to allow for
incompatible command line syntax improvements in its replacement called avconv
(see Changelog for details). Please use avconv instead.
[wav @ 0x25cd460] max_analyze_duration reached
Input #0, wav, from 'test.wav':
Duration: 00:04:04.06, bitrate: 256 kb/s
Stream #0.0: Audio: adpcm_ima_wav, 32000 Hz, 2 channels, s16, 256 kb/s
Output #0, wav, to 'test-6.wav':
Metadata:
encoder : Lavf53.21.1
Stream #0.0: Audio: pcm_s16le, 32000 Hz, 2 channels, s16, 1024 kb/s
Stream mapping:
Stream #0.0 -> #0.0
Press ctrl-c to stop encoding
Multiple frames in a packet from stream 0
size= 30404kB time=243.23 bitrate=1024.0kbits/s
video:0kB audio:30404kB global headers:0kB muxing overhead 0.000148%

$ ls -l
-rw-r--r-- 1 boolingi boolingi 7810560 2月 2 2012 test.wav
-rw-r--r-- 1 boolingi boolingi 1946481 3月 15 01:55 test-5.mp3
-rw-r--r-- 1 boolingi boolingi 31133446 3月 15 02:08 test-6.wav
(一部略)

なぜか1024Kbpsに変換されてしまったようです。

回答No.1

gunsin

.wav のビットレートは１４１１です。
mp3は主に高音域を間引きして、ファイルの容量を小さくしたもの、失われたデータ
は戻せませんので、wavに変換しても、ファイル容量が大きくなるだけで、音質面は
変わりません。
変換作業をする都度、音が劣化して行くと思いますが・・・

お礼

gunsinさま、回答いただきありがとうございます。
はっきり書いていませんでしたが、
$ ffmpeg -i track1.mp3 track1.wav
して一部分カットの作業した後はそのままwavで保存する、という編集方法をここでは考えています。
しかし、wavで保存するといってもwavもビットレートが様々なので、
それ以上音声情報が粗くならないようにしたければ
編集後はCD音質のwavで保存する、
というようにしないと一部の音声情報が失われる可能性があるかもしれません。