倍音についての確認 デジタルオーディオ

FBで44.1kHz16bit音源で22kHz以上が出ているとの話題があり、実際どうなんだろうかと思い確認してみました。REWという音響測定用ソフトだと100kHz程度まで測定は可能そうなので、色々な角度で検証してみます。
当然、MIC・DAC・オーディオIFなどによって限界は変わります。

機器構成

家のPCオーディオは、オーディオインターフェイスと8chマルチDACがつながっている変態構成です。
その他にFLOW-8・zoom UAC-232・zoom H4eなどが適時繋がれています。
(愚痴ですが、機器構成を変えるとEKIOのIN/OUTが変わってしまうのが面倒です・・・)

Amazon MusicでPCから192k/24bitPCMで、ソフトウェアマルチチャンネルデバイダーEKIOで処理後、8chマルチDAC(DM7)で各帯域へ送っています。

現在は11Hzから80HzまでをKC62・80Hz-1.5kHzまでをOM-OF101・1.5kHz-35KHz程度をXT25GB60でカバーしています。

EKIOの簡単な説明

ソフトウェアチャンネルデバイダーでPCからのPCMデーターを直接処理していますので、デジタル-アナログ変換が1回で済み精神衛生上とってもいいです。
パラメトリックイコライザーの限界数もなく、位相特性のために個々のディレイもいじれます。他にもたくさんの機能があります。
最近よく使うのがABXという機能で、瞬時に登録してある2個のファイルを切り替えられ、ランダムに再生もでき、どちらがAかBかを当てる機能もあるので、プラシーボ効果も排除できます。

倍音についての実験

ノイズフロアの測定

まずは状態を確認します。

10Hzから100KHzまでの帯域にREWを変更
162K/24に変更
それで周波数特性を測定(黒色)
(REWの発振器では60kHzが限界でした・・・)

周波数特性の説明

8kHz近辺は倍音がきれいに響くように周波数特性を3dBほどPEQで持ち上げています。
20kHz以上は特に調整していませんが、ツィーターの軸上からマイクがずれているので、20kHz以上はなだらかに落ちています。

23.5kHzと33kHz付近にひげが出ていますが、これはPCのファンノイズでした。
マイクに入力がない場合は素直な特性です。

コンデンサーマイク ECM8000をONにして、ノイズフロアをRTAで測定
大体、予想通りのノイズの出方です。

コンデンサーマイク ECM8000をOFFにして、ノイズフロアをRTAで測定(ファンタム電源OFF)
こちらも予想通り特にひげも出ていません。電磁的なものではないという証拠です。

REW 10kHz正弦波での測定

10kHz以外は出ていません。

REW 10kHz矩形波での測定

矩形波は、奇数次の高調波が出ますので3次の30kHz、5次の50kHzにひげが出ています。
こちらも周波数特性通りに減衰しています。ECM8000は思った以上に周波数特性は優秀です。

REW 10kHzノコギリ波での測定

ノコギリ波は、偶数・奇数の高調波が出ますので、1次から6次まで測定できました。

CD音質でのホワイトノイズの測定

Amazon MusicのCD音質でのホワイトノイズを同じように測定してみました。
FANノイズ以外は、20kHz以上が変動しません。

REWでのホワイトノイズでの測定

192k/24bitでの入力
こちらは60kHzくらいまで、微妙ながら出力が出ています。

結論

ホワイトノイズでも高調波(倍音)の発生は見られませんでした。
又、矩形波やノコギリ波での波形から推察すると、途中の倍音がなく30kHzが盛り上がるのは、倍音の可能性は低いということです。

FB内でのデータは30kHz付近で盛り上がっているため、内部DACなどの歪が発生しているのではないかと考えられます。

高域23.5kHzや33kHzのひげについての考察

今回ひげが確認できたので、マイクで発生源を探ってみました。

下の写真のところで大きく音が上昇します。
あと2kHzと4kHzも上がっています。ここにはFANの吸気口と排気口があります。
ほとんど音がしないと思っていたのですが、耳に聞こえない雑音が発生していました。

視聴位置では最初のグラフのように50dB以上の差がありますので、問題はないはずですが、とっても気になります。FANレスPCにしたほうが良いのか悩みます。

まとめ

私がREWを色々いじっている時に、面白い話題があったので測定をしてみました。
家の環境だと盛り上がりはないので何が悪さをしているかは分かりませんでしたが、少なくても倍音成分じゃないということは分かりました。

可聴域外の部分はあまり気にしなかったのですが、面白い実験データが取れて良かったです。
FANの音が入っているのも気が付けました。

オーディオは難しいですねー

視聴・測定機器

Toppinng DM7

この機種が出る前はMOTU M4でマルチアンプをしていましたが、この機種が出てから8chマルチDACを使う構成に変更しました。Okto DAC8proという高価なDACはさすがに買えなかったので・・・
RMEとかのオーディオインターフェイスもありますが、さらに高価で・・・

仕様
ES9038PRO 搭載 フラッグシップDAC
8 × フルバランス TRS出力
8CH 32bit192kHz DSD128 Native
超低歪み率0.00009%以下
130dB ダイアミックレンジ

内部構成も安価な割には、しっかり作りこんでいます。
分解して内部確認した記事:8chDAC Topping DM7 内部確認その2

最大の欠点がUSBしか入力IFがない。ということです。しかし安価に作るためにはUSBだけでもそこそこはいきます。又USBアイソレーターを入れているので、PCからのグランドからの回り込みはカットできています。
関連記事:ADuM4166 USB2.0 アイソレータキット 組立・確認 動かず・・・
USB2.0 アイソレータ 電源クリーナー試作

今はN305というEコア8個の超小型PCで動かしていますので、USBに関しては問題なしになっています。

KEF KC62

KEF の小型アクティブウーハーです。
視聴環境がディストップオーディオで大型サブウーハーは置けなかったので、欲しいと思いながら指をくわえていたのですが、酔った勢いで音も聞かずネットで買っちゃいました。

今まで色々ありましたが(KC62で過去記事を参照してください)、昇圧トランスでAC220V運用をしたら格段に音質が締まり喜んでいます。
11Hzから出るので35Hz以下の超低音が出るソース(あまりないですが)だと別格の迫力があります。

AIYIMA A07

AIYIMAは、グローバル展開している安価な中華オーディオメーカーです。
製品はメーカーリファレンスをベースに作る感じなので音質はあまり良くない機器も多いですが、真空管プリアンプの T07とかは音質が良いと評判になりました。
A07はTIのTPA3255を使用したシンプルなアンプで、電源と内部をいじり倒すと別格の音質になります。
音質で評判のTOPPING PA5も同じTPA32××系のアンプです。
こちらの改造記事もたくさんありますので、「A07」で検索してみてください。

LPFの高域特性は:AIYIMA A07 LPF TIの設定シートで確認で詳しく載せています。

今はA07 MAXという後継機を2台購入して改造して入れ替えを検討していますが、眼が厳しくなったので放置しています。「えんきん」でも買って飲もうかと検討中です。

その他の機材

他の機材は前の記事を参照してください。
過去記事:REW で周波数ごとの左右 定位バランス確認

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