WAVファイルとは何か？

WAV（またはWAVE）は、現在使われている最も古いオーディオエンコーディングフォーマットの1つです。マイクロソフトとIBMがパーソナルコンピューターでオーディオを再生するために開発しました。今日では、アーカイブデジタルオーディオに好まれるフォーマットです。通常、非圧縮形式でデータを保存するため、ファイルは巨大になります。インターネットからWAVファイルをダウンロードすることはあまりないでしょう。

WAVとは何の略でしょうか？意味は単に「波」です。音響波を保存するためのフォーマットで、「wave（ウェーブ）」と発音します。ファイルの拡張子は.wavです。すべてシンプルで論理的です。

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WAVファイルとは？WAVファイルフォーマットは1991年から存在しています。IBMとマイクロソフトは、サウンドファイルのフォーマットを定義したかったのですが、当時の遅いプロセッサと限られたメモリで動作する必要がありました。圧縮すればファイルを小さくすることはできましたが、プロセッサに大きな計算負荷をかけることになります。WAVでは、各サンプルはビット値として直接エンコードされます。これは効率的ではありませんが、もともとの意図は、このフォーマットを交響曲ではなく、1、2秒の効果音に使うことでした。

他のオーディオファイルフォーマットと比べると原始的ですが、そのシンプルがゆえに、アーカイブや編集フォーマットとしてニッチな地位を獲得しています。

このフォーマットは、データとメタデータをパッケージングするための汎用フォーマットであるRIFF（Resource Interchange File Format）の特殊なケースです。RIFFファイルは「チャンク」で構成され、各チャンクのタイプは4文字コードによって示されます。チャンクは、エンコードされたオーディオ、タイムスタンプ、エンコーディングパラメータなど、特定の種類の情報を保持します。

このフォーマットは、初期のAppleのオーディオエンコーディングフォーマットであるAIFFに似ています。どちらも似たようなチャンク構造を使用しますが、互換性はありません。

Windows 2000で、MicrosoftはWave Format Extensibleを導入しました。これは、スピーカーの位置情報を含む、マルチチャンネルオーディオのより良いサポートを提供します。

WAVの正式な標準規格は発表されていません。マイクロソフトの定義は、ほとんどがAPIの観点からのものです。曖昧な点もあります。公開されている情報は、通常のWAVファイルを作成・再生するのに十分なものであり、ライセンスは必要ありません。しかし、コーデックによっては独自の情報やライセンスが必要なものもあります。

デスクトップコンピューターの音楽プレーヤーは、一般的にWAVをサポートしています。.wavファイルはソフトウェアに実装するのが最も簡単な音楽ファイル形式のひとつです。マイクロソフトのフォーマットなので、Windowsマシンでのサポートが最もしっかりしています。VLCのような無料のクロスプラットフォームプレーヤーもWAVをサポートしています。

WAVファイルを再生するモバイルアプリケーションを見つけるのはより困難です。iOSもAndroidもWAVファイルをネイティブに再生することはできませんが、サードパーティのソフトウェアは利用可能です。サポートがない理由は、サポートする理由がほとんどないためです。WAVファイルは巨大で、数ファイルですぐに携帯電話のメモリがいっぱいになってしまいます。1分間の音声で27メガバイトにもなります。MP3やOgg Vorbisなどの圧縮フォーマットに変換し、モバイルデバイスでより小さなファイルを使用するほうが優れています。

一般的に、WAVファイルは他のフォーマットに変換するために存在します。オリジナルの生のオーディオを劣化させることなく保存するには良い方法ですが、サイズが大きく不便です。

では具体的に見ていきましょう。WAV形式とは何でしょうか？多くのメディアフォーマットと同様、WAVはコンテナとコーデックのパラダイムの一例です。コンテナはファイル構造を確立し、録音に関するメタデータと、オーディオがどのようにエンコードされるかに関する技術情報を保持します。異なるエンコーディングを可能にします。オーディオデータのビットを処理するソフトウェアがコーデック（コーダ／デコーダ）です。

WAVファイルが非常に大きいのは、通常LPCMコーデックを使っているためです。これはオーディオデータを圧縮しません。保存はロスレスで、元のオーディオを可能な限り表現します。他のコーデックを使うことも可能です。マイクロソフトのソフトウェアは、より小さなファイルを生成する非可逆ADPCMコーデックをサポートしています。これらはWAVEファイルではなくADPCMファイルと呼ばれることがよくあります。このフォーマットでは他のコーデックも使用できますが、すべてのソフトウェアが対応しているわけではありません。

ZIPやGZIPで圧縮しても、あまり効果はありません。オーディオサンプルは、汎用的な技術で効率的に圧縮するには、値があまりにもランダムです。

しかし、WAVは多くの点で柔軟です。このフォーマットではファイルに何千ものチャンネルを指定することができ、サンプルあたりのビット数は事実上無制限です。ほとんどのソフトウェアはこれらの値に実装上の制限を設けますが、例えば、8つの32ビットチャンネルでも問題はないはずです。サンプルレートは32ビットなので、このフォーマットは人間の聴覚の限界をはるかに超える周波数を扱うことができます。最大ファイルサイズは4ギガバイトです。

ファイルはあらゆる種類のメタデータに対応できます。アーキビストはこの機能を気に入っています。

仕様に曖昧な部分があるため、ソフトウェアによっては、他のアプリケーションでは問題なく扱えるファイルでも読み込めないことがあります。ソフトウェア開発者は、ファイルに書き込む場合には厳しく、読む取る場合には寛容であろうとするため、このようなことが起こることはあまりありません。

欧州放送連合（European Broadcast Union）は、Broadcast Wave Format（BWF）と呼ばれるフォーマットの改良版を定義しました。異なる放送環境間で音声ファイルを交換することを目的としています。米国議会図書館は、このフォーマットを保存プロジェクトに推奨しています。

主な違いは、Broadcast Audio Extension（「bext」）という新しいチャンクタイプを定義していることです。これは、ファイルの作成者、作成日時、さまざまな技術的・管理的データを識別するものです。すべてのブロードキャストWAVファイルには「bext」チャンクが含まれている必要があります。通常のWAVソフトウェアは認識できないチャンクタイプをスキップするため、余分な情報を利用できなくてもBroadcast WAVファイルは再生されます。

BWFは、メタデータ用の新しいチャンクタイプをサポートしています。これには、メディアファイルに広く使われているXMPと、主にBWFで使われているiXMLがあります。通常のWAVリーダーはこれらのチャンクタイプをサポートしている可能性があり、サポートしていない場合はスキップされます。

RF64はBWFのバリエーションです。ファイルサイズの4ギガバイト制限を越えるために、RIFF仕様を少し変更したものです。

音楽サイトからWAVファイルをダウンロードすることはあまりないでしょう。ファイルは他の同等のフォーマットよりもはるかに大きく、リスナーにはあまりメリットがないためです。ロスレスファイルが必要な場合、FLACがデータを圧縮し、同じ品質でより小さなダウンロードを可能にします。

レコーディングスタジオでは、オリジナルトラックにWAVを使うことがよくあります。ロスレスファイルは保存されるたびに少しずつ劣化しますが、ロスレスオーディオファイルは編集することで品質の劣化を防ぐことができます。

アーカイブでは、保存スペースに余裕がある場合、WAVを使うことがよくあります。このフォーマットはメタデータのオプションに柔軟性があり、必要に応じて圧縮フォーマットに変換することができます。圧縮フォーマットよりもビットロットの影響を受けにくく、ハードウェアの問題でオーディオデータの1バイトが変更されても、最悪の場合、ポップ音が聞こえる程度です。

圧縮されたフォーマットは、記憶媒体をより有効に活用できます。前述したように、FLACは可逆圧縮なので、より小さなファイルでWAVと同等の品質を実現できます。日常的なリスニングには、非可逆圧縮の方がより小さなファイルで、聴感上の劣化はほとんどありません。AAC、Ogg Vorbis、MP3などがあります。

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