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企業勤めの理系です。 でもあくまで趣味ですから結果オーライな考えやプラシーボも容認します。 現在の機器構成 スピーカー : 自作2way Feastrex nf-5 / RAAL 140…

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日記

前回の続き5 - サンプリング周波数は高ければ高い方がよい

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2012年05月15日

ここ最近は数式ばっかりで皆様読んでいてつまらないかと思います。

でも誰かがこういう事を書かないといけないかなと思いましたので、ごめんなさい。
正直、基本的にデジタルへのデータ記録という行為に誤解がある今の状態では
CDがオカルトと言わざるを得ません。

つまりCDで行っている行為は何一つオカルトではないにも関わらず
「CDで(可聴帯域)全ての波形が正しく記録できているはず」と信じる事がオカルトです。

この件について前回までの計算は自分なりに何度も見直しました。
(狙った波形も正しく再現出来てるし、矩形波や三角波、無音からのパルス波形は無限に周波数成分が伸びるという事も正しいので、大枠では間違ってないかと)


自分の事を少し書くと、自分はこの業界の人ではありません。
仕事は金属加工業です。
大学では物理学を専攻していました。

なのでフーリエ変換に関して真面目にやったのは学生の時以来です(笑)

基本的に勉強は好きです、勉強というか、
分からなかった事が一つでも分かるようになったり
出来なかった事が一つでも出来るようになると嬉しいので。


自分は安月給なサラリーマンですので、ここの皆様方のように
高額商品をおいそれと購入したり買い替えたりする事はできません。
ちょっとした買い物でもためらってしまいます。
ただ愛着が湧く物を選んでいるつもりではいます。


さて、
CDは当時高嶺の花であったオーディオというものを
一般に広く普及する事に非常に大きい役割を果たしたと思います。
誰の所にも身近に音楽を提供する事が出来るようになりました。

ですが、最初のうちは(普及の為の理由付けとして)仕方ないとしても
「デジタルだから44.1kHzで必要十分」「デジタルだから音は変わらない」
などと言われたら、長期的に見てその業界は発展していくでしょうか?


あれから30年も経ちましたし、
業界人ではない部外者でも広く発言出来る世界になってきました。
(こんな個人の日記を何名の方が見ているかは不明ですが)
いい加減CDの売り上げも落ち、ちょっとくらい本当の事を発言しても
メーカーさんは怒らないかなと思います。

というか何故ハイレゾ音源を扱っているようなメーカーさんがこういう事を率先して発言されないのかが疑問です。
説明が難しくて面倒臭いんですかねぇ、絶対に売り上げ伸ばせると思うんですが・・・。


世の中は十分に成熟していると思いますので書きますが
デジタルだからこれ以上は必要ないなどという事は絶対にありません。
自分は学生の頃はクソ真面目なほど講義に出席しましたが
そんな理論など今まで見た事もありません。
アナログとは異なる歪み方をするというだけで、サンプリング周波数を有限で打ち切るという帯域制限行為は必ず信号を歪ませます。

「周波数成分」というのはその名前の通り"成分"と名がついているだけあって
周波数が一定の無限に続く正弦波です。
それ以外にはあり得ません。

この「周波数成分」をどこまで足し合わせて実際の波を再現するかで音の波形が決まります。その上限がサンプリング周波数で決定されますから、当然高ければ高い程良いです。たまたま高い成分を使わない事はあっても、低くて良いという事はありません。
但し技術的にサンプリング周波数が高すぎるとノイズが増える等の問題がある場合、そこで初めて「技術的に」数値が頭打ちになります。


アンプもそうです。
サンプリング周波数の半分までの帯域まで特性を確保した物を選ぶべきです。
エコが叫ばれる中、デジタルアンプと呼ばれる物が盛んに出ていますが
動作原理の関係上デジタルアンプは高域特性が悪いので
純粋なオーディオ用途としてはA級、AB級に一歩譲ります。
(高域までF特を伸ばしやすいという意味で)
出来る事ならDCアンプがよりベターですね。


サンプリング周波数192kHzなどの音源を持っている方は幸いです。
さあ、100kHz以降まで特性の伸びたアンプに替えましょう。


ところでケーブルは大丈夫ですか?
ケーブルの寄生容量の違いにより高域特性は変化しますよ?
つまりケーブルのインピーダンスにも気を付けた方がいいです。


機器のインピーダンス整合はばっちり取られていますか?
100kHz以上を伝送しようと思ったら、正しくマッチングをとって反射波を抑えておきましょう。
若干でも不要な波が立つと思わぬ位相回転に繋がります。


スピーカーは大丈夫ですか?
より低域からより高域まで広帯域をカバーしている方がよりHi-Fiですよ。
ネットワークは位相回転するしクロス帯域で音が濁るのですが、こればっかりはトレードオフです。
低域を伸ばす事で中高域にも影響はあるし、超高域を伸ばすことで中域にも違いが出てきますよ。
幾らでも数学で証明できます。
(というか前回のF(ω)をみれば明らかです)



これ以上は必要ない、などという説明は全くの事実無根なので
デジタルやアナログという概念に捕らわれる必要はなく
単純により良い物の方がよい、ほんとそれだけです。
(結論はつまらない事ですが世の中はそれでしか回っていません)
(アナログだと青天井だけどデジタルだと上限があるとか全くのウソです)



と、こう言った方が購買意欲は刺激されるし、
技術的にも正しい方向に発展すると思いませんか?(笑)

何故メーカーはこう言わないんでしょうね、謙虚?・・・なのでしょうか。


自分はデジタル技術は一切否定しているつもりはありません。
ただ単にサンプリング周波数は途中で止めたら必ず波形が劣化する。
サンプリング周波数は高ければ高い程良い、という事だけです。
逆に言えばサンプリング周波数を高くするだけで理論的には完全無欠で突っ込み所が無くなります・・・。



何故最初に自分の事を言ったかと言えば
これで僕が儲かるわけではない、という事です。
(儲かるならもっと言葉を選びつつ綺麗な資料作ります)


ではなぜこんな事をわざわざ(批判覚悟で)言うのかと言えば
それは音楽とオーディオが好きだからです。


少しでもこの業界が盛りあがったら嬉しいな、と。

長年44.1kHz以上は不必要なんて言われてたら
良いはずのものも消えていってしまうし、進展するはずもありません。
(勿論本当の事なら仕方ないのですが、そんなことないよと説明してきました)



そして結果的に、
一般人が入手できるハイレゾ音源(SACDも含む)が数多く増えて欲しいなぁと
地味に期待しているのが正直な所です。
※長々と書きましたが、本日の自分の本音はここです(笑)

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レス一覧

  1. てながざるさん、ほぼ同感です。 録音の問題に話題を絞りますが、実際に聴く立場から、44.1kHz,16bitsで刻印されたものは背景が真っ暗闇のように感じ暖かみがありません。忠実度という面では情報は多いほど良いと思いますし、実際DSD録音されたものをそのままDSD(SACD)で聴くと、背景の黒にも無限のニュアンスを感じます。CDにもたくさん情報が入っているという人もいますしその装置を聴いたこともありますが、それを引き出すには超高価な装置と腕前が必要で、到底真似できそうにありません。

    ただ、古い音源に多いですが、帯域内をこってり盛り付けた音に、実演で聴くような迫真感を見出すことも確かです。一種の抽象画ですが、ポイントを上手にクロースアップしていて、聴く方もそれを素晴らしいと感じるのです。背景音にもほどよくノイズが乗っていて、暗さを感じません。忠実度は劣っても、こういうのを好む中低域重視のウ゛ェテラン世代の方は多いと思います。

    しかし、私は高忠実度録音された音をそのまま聴くのが好きですし、古い録音はいかに上手に盛り付けてあっても、上記の背景(Dレンジと言っても良い)のような問題があり、やはり最新録音を好みます。それには帯域の広い、高忠実度録音をそのまま再現できる、ある程度のオーディオ環境も必要ですが、現代の広帯域に対応したオーディオ装置なら、それは可能ではないでしょうか?

    by何も聞こえなくなった at2012-05-15 07:47

  2. 16bit 44.1KHzと16bit 192KHzの音源の違い、または24bit 44.1KHzと24bit 192KHzの音源の違いが識別できますか?

    「実験したが誰も識別できなかった」というのがCD規格策定者で、「実験したら脳内α波の発生量の差が確認できた」というのが大橋力さんです。(笑)

    byミネルヴァ at2012-05-15 08:00

  3. 16bit 44.1KHzと24bit 44.1KHzの音源の違い、または16bit 192KHzと24bit 192KHzの音源の違いは、ダイナミックレンジの差として誰でも簡単に識別できると思います。(笑)

    byミネルヴァ at2012-05-15 08:06

  4. サンプリング周波数は高いほど良い、これは異論はありません。が今のところ198もあれば十分かなぁと感じてます。(逆に44.1でOk、それ以上は必要無し!って記述にはお目にかかった事はないんですが。)
    しかしレスを見てると量子化ビット数をダイナミックレンジの大小で捉えてる人がいたり、サンプリングの違いによる明確な音の差が認識出来ない人がいたりで、まだまだこの辺の論議は必要だと感じました。
    量子化ビットを上げると音の密度が上がり、サンプリング周波数を上げるとサウンドステージの再現性が向上するってのが個人的な見解です。

    byB727 at2012-05-15 11:11

  5. こんばんは。
    興味深い お話、 ありがとうございます。

    父は、アナログ時代に 亡くなってしまいましたが、
    私は、 デジタル時代も 経験できてます。

    16bit 44.1KHz、 もう 30年も 経つのですね。
    今度は、 DSD再生できる ユニバーサルプレーヤーが 主流のようで。

    ですが、 30年の集大成とも言える CD専用プレーヤーなるモノが。。。
    聴き比べても、 16bit 44.1KHzのほうが 良かったりして。

    これは、 各メーカーが CDに対して 30年間 頑張ったから!?
    おかげで、 偶然の産物?・「銘機」が、 ちらほら 誕生したりして。。。

    たしかに これからは、 ハイレゾ音源時代でしょう。
    しかしながら、 日記でも ご指摘の通り、 機器のほうが 対応できてないような。

    すでに 物量投入の時代でもないでしょうし、 銘機探しが たいへんそうデス。
    ハイレゾを 鳴らし切るには、 まだまだ かかりそうですね。

    でも この過程が また、 「楽しいひととき」 に なるかも。。。
    「悩んでるうちが花」 ・・・みたいな。。。

    「この コミュニティ、楽しいな~~」 と、 感じた記事でした。
    続編の方、 楽しみにしていますね。

     

    by@ちゃまりん at2012-05-15 19:38

  6. 量子化ビット数が増えるとダイナミックレンジが拡大し、その結果、微小音の再現性が良くなり、ホールの微小な残響が減衰していくさまが良く分かるようになります。

    サンプリング周波数が上がっても、脳内α波が増えている気は私はしません。(笑)

    byミネルヴァ at2012-05-15 21:11

  7. テナガザルさん こんにちは。超カメレスご容赦ください。

    私は数式のすべてを理解する力はありませんが、とても健全な議論だと思いました。大変な労作だと思います。ありがとうございました。

    48や96では、空気感や音場、音色の微妙なキメがより精緻に表現できるようになると感じます。周波数の問題というよりは、位相表現がより正確となり混変調的なひずみが減るという感覚です。周波数帯域が拡がるというのではなく、よりアナログ的になるという感覚でしょうか。

    一方で、高域が刺激的できつくなるなどネガティブな印象もあります。電源から混入する高周波ノイズが目立ちやすくなるとか、高周波伝送の性能限界やDACでの演算負荷が高くなってジッターの影響が出てくるということではないでしょうか。さらにはI/V変換やローパスフィルタなどのアナログ部の性能限界(特にパルス波などの過度特性)が目立ちやすくなるのでしょう。現実の再生音として192になるとあまりよい印象や改善の飛躍を感じません。

    フーリエ変換の理論からは少々脱線するかもしれませんが、16か24かという量子化ビット数の違いは、ダイナミックレンジとは関係がないと思います。ダイナミックスの階調はより精緻になり原波形の曲線的再現度は増しますが、レンジ(出力Max)は規格で決められているはずです。それなのに「レンジが拡がった」という感想が多くなるあたりがオカルトなのではないでしょうか。

    byベルウッド at2012-05-18 15:29

  8. ベルウッドさん、ダイナミックレンジは「出力Max」とは別と思いますが。

    ウィキペディアでは「ダイナミックレンジは識別可能な信号の最小値と最大値の比率」となっています。つまりダイナミックレンジとは再生できる(あるいは聞こえる)最大音量と最小音量との差です。最大音量はボリュームコントロールで設定できるので、ダイナミックレンジが広いと微小な弱音が正確に聞こえます。ただし耳が健康で、耳のダイナミックレンジが広いことが条件です。例えば爆音の中で生活していると細かい音が聞こえなくなりますが、これは耳のダイナミックレンジの低下です。

    by何も聞こえなくなった at2012-05-18 18:01

  9. 何も聞こえなくなったさん

    「ボリューム…」というのは音量のことですね。ダイナミックレンジはあくまでも「レンジ=幅」のことです。

    アナログはせいぜい70dBぐらい。CD(16Bit)で実力的には90dB。DACチップの規格表では24Bitで127とか129dBです。

    アナログは、入力・出力で電気的には歯止めがありませんが、デジタルではDACチップの出力Maxがあってこれ以上の出力はでません。

    その最大出力(0dB)から、-100dB以上の世界。デジタルのダイナミックレンジとは仰るようにいかに微弱な音をデータとして取り込むかなんです。ノイズフロアが高く、少々歪みがあるくらいなら0dBを超えてでも録音したアナログ時代とは様相がまったく違います。

    「ダイナミックレンジ」というときに、何も聞こえなくなったさんのように余韻や演奏者気配のような「微弱な音」を意識された議論ならばよいのですが、皆さんはそのような感覚で「ダイナミックレンジが広い」と言っておられるでしょうかというのが私の疑問です。しかし、ボリュームでかなり音量を落とした再生レベルから、-90dBを超える微弱音の微細な音の強弱がどれだけ人間に聞こえるというのでしょうか。

    量子化ビット数には、「量子化ノイズ」の議論もあります。リスナーの立場からはこれが実感としてよくわかりません。


    テナガザルさん。

    横スレで失礼いたしました。私も、無理解、無知、誤解のかたまりです。また、教えて下さい。「量子化ビット数は多ければ多いほうがよい」となることを期待したいのですが。

    byベルウッド at2012-05-21 06:49

  10. コメントを付けて頂いた多くの方、ありがとうございます。
    最近は忙しかった事と、週末はずっと音楽を聴いていた事もあり
    気がつけばうっかりひと月近くが過ぎていました…。

    放置気味で本当申し訳ありません。

    byテナガザル at2012-06-12 23:09

  11. 何も聞こえなくなったさん、こんばんは。

    >CDにもたくさん情報が入っているという人もいますし
    これはあると思います。現状でも完璧に信号を取り出せているわけではないでしょう。(高額)機器による差も依然あると思います。

    そうですね、これは新旧の録音に関わらず言えますが
    マスタリング時に相当音をいじられていますから
    実際は自分の書いたような事柄は大した差ではないかもしれません。

    何といいますか、オーディオのゴールはまだまだずっと向こう側にあると思っています。
    でも最近はやれデジタルだからと『実は正しくない』理屈によって既にゴールに到達してる(残るはコスト競争)かの様な錯覚を植え付けられ、音楽の再生に対して真摯に向き合う人が減ってしまったのではないかと思うのです。

    勿論世の中も技術も日々進歩していますが、オーディオはアナログレコードの時代から如何ほど前に進んだのかなぁ、と。

    byテナガザル at2012-06-12 23:31

  12. ミネルヴァさん、こんばんは。

    >音源の違いが識別できますか?
    http://www.2l.no/hires/index.html
    急いで調べてみましたが、量子化bit数が同じでサンプリング周波数の違いを聴き比べられるサイトとしてこのような所があるでしょうか。
    上の方は24bit/192kHzと24bit/96kHz、下の方では24bit/352.8kHzと24bit/96kHzの聞き比べが出来そうです。
    352.8kHzにもなると10分で1GBとか流石ですね(笑)

    当然再生環境は入口から出口まで相当拘っている必要があると思います(そもそも手持ちの機材ではDACが192kHzや352.8kHzに対応していませんので再生困難です。)

    自分はこれまでに理論的にはサンプリング周波数の違いで可聴帯域の波形が変わる可能性が十分あるよと書いてきましたが
    では実際に音源フォーマットの違いが分かるかというご質問に対しては
    せめてこれらのソースを聴き比べてからでないと何とも言えません。
    (同一ソースでないとそれがフォーマットの差とは言えませんから)

    聴き比べたら結果を正直にお話すると約束しますので
    今回はご容赦頂きたく。

    byテナガザル at2012-06-12 23:53

  13. B727さん、こんばんは。

    >量子化ビットを上げると音の密度が上がり、サンプリング周波数を上げるとサウンドステージの再現性が向上するってのが個人的な見解です。

    参考になります。
    自分もまたそのように感じています。
    (ミネルヴァさんが提案されたようにCD以上の複数規格による比較は経験ありませんが)
    量子化ビット数の違いでは音のヒダというか情緒感
    サンプリング周波数では見通しの差、空間の広さを感じました。

    何にせよ大切な事は権威ある理論ではなく実際にどう感じるかですから、どんなに○○に意味が有る・無いと論じた所で仕方ない話であって、音の差にならないならそれ以上は不要ですし、
    音の差が感じられる(気になれる)のならそれは必要な物です。

    理論はあくまで現実の補強であり手段であり解釈の仕方ですから
    出てくる結果も前提条件の選び方次第なんですよね…。

    byテナガザル at2012-06-13 00:43


  14. >『実は正しくない』理屈
    先ほどこう書きましたが、これは正確ではないです(笑)
    『間違ってはいないけど限定的な場合の説明』
    が正しい表現です。

    つまり説明サイトに目を通した限りでは、どこも
    未来永劫無限に連続した波形(正弦波・三角波・矩形波等々)を前提として数式及びグラフを記載しています。
    この時点で理想的な「波」すぎて現実の音とは乖離しています。
    途中で切れたり減衰する波形を使った計算は答えが複雑になる事もあり殆どお目にかかれません。

    更にCDでのサンプリング定理を説明する場合では、都合よく「元波形に20kHz(22.05kHz)以上の周波数成分が存在しなければ」という前提まで追加されます。

    どんだけ制限かけた計算だよと突っ込まざるを得ません。
    それはファンクションジェネレーターで造った波形だろ、と。
    聴きたい音はそっちじゃないだろう、と。

    byテナガザル at2012-06-13 01:06

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