【マスタリング理論】EBU R128・ITU-R BS.1770規格に基づくLUFSラウドネス測定とTrue Peakリミッターの挙動

Spotify、Apple Music、YouTube、Tidalなどの主要音楽ストリーミングサービスが普及した現代、音圧戦争（Loudness War）のルールは根底から覆りました。

かつてのように「クリップ寸前まで波形を海苔のように押しつぶす」手法は、各プラットフォームの**ラウドネス・ノーマライゼーション（自動音量均一化処理）**によって強制的に音量を下げられるだけでなく、不可逆圧縮（AAC/Ogg Vorbis）変換時に激しい音割れ（インターサンプル・クリッピング歪み）を引き起こす最大の原因となります。

本稿では、国際放送連合および音響技術規格であるITU-R BS.1770およびEBU R128に準拠したラウドネス測定アルゴリズムと、**True Peak（真のピーク値）**を捉えるブリックウォール・リミッターの内部構造（Integral A25のDSP設計）を解説します。

1. サンプル間ピーク（ISP: Inter-Sample Peak）の発生原理

DAWのデジタルメーター（Sample Peak Meter）で 0.0dBFS を超えていなくても、スピーカーから音を再生するD/Aコンバーター（DAC）の回路内部では、音割れが発生しているケースが多々あります。これが**サンプル間ピーク（ISP）**です。

デジタル音声信号は、離散的なサンプルの集合（離散時間信号）です。これをDACが滑らかな連続波形（アナログ信号）へと復元（sinc関数補間）する際、隣接する2つのサンプル点の中間でアナログ波形の頂点がサンプル値を超えて跳ね上がる現象が起きます。

デジタルサンプル点:   * (0.0dBFS)               * (0.0dBFS)
                           \                 /
復元アナログ連続波形:        \   ▲ (+1.5dBTP)  /  <─── アナログ回路でクリップ！
                              \ /           \ /

True Peakリミッターによる4倍オーバーサンプリング検出

この不可視のクリップを防ぐため、Integral A25などのTrue Peakリミッターは、内部で4倍（または8倍）のポリフェーズ・アップサンプリング処理を実行し、アナログ復元後の波形頂点を高精度に予測・検出してリミッティングを行います。

2. LUFSとは何か？：K特性フィルタと3つの測定時間窓

従来のRMS（二乗平均平方根）メーターと異なり、**LUFS（Loudness Units relative to Full Scale）は「人間の聴覚が実際に感じる音の大きさ」**を極めて忠実に数値化する規格です。

K-Weighting（K特性フィルタ）の2段階処理

ITU-R BS.1770規格では、入力信号をまず2つのフィルタに通してからエネルギー積分を行います。

1. 第1段階（頭部音響効果ハイシェルフ）: 人間の頭部による回折と外耳道の共鳴を模し、約2kHz以上を約+4dBブースト。
2. 第2段階（RLBハイパスフィルタ）: 人間の耳が低周波数の音圧を感じにくい等ラウドネス曲線特性に合わせ、100Hz以下を緩やかにカット。

[音声信号] ──> [Pre-filter: High Shelf (+4dB @ 2kHz)] ──> [RLB filter: High Pass (100Hz)] ──> [エネルギー積分]

3つの必須測定時間窓

• Momentary LUFS（400ms）: 直近400ミリ秒間の瞬間ラウドネス。サビの最も派手な瞬間などのモニタリングに使用。
• Short-Term LUFS（3秒）: 過去3秒間の短期ラウドネス。セクション間（Aメロからサビへ）の展開ダイナミクスを把握するのに最適。
• Integrated LUFS（全曲通算）: 曲の開始から終了までの通算ラウドネス。ゲーティング処理（極端に静かな無音部を除外）を行って算出。ストリーミング各社が参照する最終数値。

3. 各ストリーミングサービスの基準と推奨ターゲット

現在の主要ストリーミングサービスにおけるIntegrated LUFSの基準値は以下の通りです。

💡 エンジニアのヒント:
なぜTrue Peakを 0.0dBTP ではなく -1.0dBTP に設定するのか？
配信プラットフォームがユーザー端末へ配信する際、WAVからAACやMP3へ不可逆圧縮（ロッシーエンコード）が行われます。このエンコード過程で高域のトランジェントが膨らみ、約0.5〜0.8dBのオーバーシュートが発生するため、-1.0dBTPのセーフティマージン（糊代）を設けることが業界の標準プラクティスとなっています。

4. TPDF（三角確率密度関数）ディザリングの重要性

24bitや32bit floatで制作されたマスター音源を、CD規格や一般的な配布形式である16bitへとビット深度変換（ビットリダクション）する際、下位ビットを単に切り捨てる（トランケーション）と、**「量子化歪み（相関性のある耳障りなノイズ）」**が発生します。

これを防ぐのがTPDF（Triangular Probability Density Function）ディザーです。 無相関な2つの独立した一様乱数を加算することで得られる三角形の確率分布ノイズを最下位ビット（LSB）に微量添加することで、量子化歪みを完全に無相関な定常ホワイトノイズへと変換し、微小音量（リバーブの消え際など）の滑らかな減衰を保証します。