歪みの視認性について。オーディオの芸術

歪みの視認性について

オーディオの芸術

サウンド再生の歴史全体は、幻想をオリジナルに近づける試みから発展してきました。そして、その道はたどってきましたが、ライブサウンドに完全に近づくには、まだ非常に遠いです。多数のパラメータの違いは測定できますが、その多くはハードウェア開発者の目に留まりません。あらゆる背景を持つ消費者が常に注目する主な特性の XNUMX つは、非線形歪み (THD) の係数です。

そして、デバイスの品質をかなり客観的に示すこの係数の値は何でしょうか? せっかちな人は、最後にこの質問に対する答えをすぐに見つけることができます。残りは続けてみましょう。

この係数は全高調波歪み係数とも呼ばれ、デバイス (アンプ、テープレコーダーなど) の出力における高調波成分の実効振幅と基本周波数信号の実効振幅のパーセンテージ比です。この周波数の正弦波信号がデバイスの入力に印加されたとき。したがって、入力信号には存在しないスペクトル成分 (高調波) が出力信号に現れるという伝達特性の非線形性を定量化することができます。言い換えれば、音楽信号のスペクトルに質的な変化が生じます。

可聴音信号に存在する客観的な高調波歪みに加えて、実際の音には存在しないが、高い音圧値で蝸牛内で発生する主観的な高調波によって感じられる歪みの問題があります。人間の補聴器は非線形システムです。聴覚の非線形性は、周波数 f の正弦波音が鼓膜にさらされると、周波数 2f、3f などのこの音の高調波が補聴器内で生成されるという事実に現れます。これらの倍音は主に影響を与える音には存在しないため、主観的倍音と呼ばれます。

当然のことながら、これにより、オーディオパス内の高調波の最大許容レベルの考え方がさらに複雑になります。原音の強度が増加すると、主観的高調波の大きさが急激に増加し、基音の強度を超える場合もあります。この状況は、100 Hz 未満の周波数の音はそれ自体で感じられるのではなく、100 Hz を超える周波数範囲に含まれる主観的な高調波によって感じられるという仮定の根拠を与えます。非線形聴覚のため。さまざまなデバイスで生じるハードウェアの歪みの物理的原因は性質が異なり、パス全体の全体的な歪みに対するそれぞれの寄与は同じではありません。

最新の CD プレーヤーの歪みの値は非常に低く、他のブロックの歪みを背景にするとほとんど感知できません。音響システムの場合、最も重大なのはベースヘッドによって引き起こされる低周波歪みであり、規格では最大 250 Hz の周波数範囲の第 1 および第 3 高調波に対する要件のみが指定されています。また、非常に優れたサウンドのスピーカーシステムの場合、誤差は 333% 以内、あるいはそれよりわずかに大きくなる場合もあります。アナログテープレコーダーでは、磁気テープへの記録の物理的基礎に関連する主な問題は第XNUMX高調波であり、その値は通常説明書に記載されています。ただし、たとえば騒音レベルの測定が常に行われる最大値は、周波数 XNUMX Hz の場合 XNUMX% です。テープレコーダーの電子部分の歪みははるかに低くなります。

音響の場合もアナログテープレコーダーの場合も、歪みは主に低周波であるため、マスキング効果（同時にXNUMXつから高い周波数の方がよく聞こえるという事実）により、主観的な視認性が大幅に低下します。信号を鳴らします）。したがって、経路内の歪みの主な原因はパワーアンプになります。その主な原因は、アクティブ素子であるトランジスタや真空管の伝達特性の非線形性であり、トランスアンプでは、非線形性です。磁化曲線の非直線性に関連して、トランスの線形歪みも追加されます。明らかに、歪みは伝達特性の非線形性の形状に依存する一方で、入力信号の性質にも依存します。

たとえば、大振幅でのソフトクリッピングを備えたアンプの伝達応答は、クリッピングレベル以下の正弦波信号に対しては歪みを引き起こしませんが、信号がこのレベルを超えると歪みが発生し、さらに増加します。この制限の性質は主に真空管アンプに固有のものであり、リスナーがこのようなアンプを好む理由の 80 つとしてある程度機能する可能性があります。そして、この機能は、NAD によって XNUMX 年代初頭から製造された一連のセンセーショナルな「ソフトリミティング」アンプで使用されました。真空管クリッピングを模倣してモードをオンにする機能により、NAD トランジスタアンプの大群のファンが生まれました。

対照的に、アンプのセンターカット（ノッチ）特性は、トランジスタモデルによく見られますが、音楽信号や小さな正弦波信号を歪ませ、信号レベルが増加するにつれて歪みが減少します。したがって、歪みは伝達特性の形状だけでなく、入力信号レベルの統計的分布にも依存し、音楽プログラムの場合、これはノイズ信号に近くなります。したがって、正弦波信号を使用して SOI を測定することに加えて、XNUMX つの正弦波信号またはノイズ信号の合計を使用して増幅デバイスの非線形歪みを測定することが可能です。これにより、前述の観点から、歪みをより客観的に把握できます。

残念ながら、後者は国際的に認知されておらず、広く配布されていません。いわゆる「トランジスタのパラドックス」は、SOI を測定する技術が十分に開発されていないことを説得力をもって示しています。実際、多数の主観的な検査の結果によれば、トランジスタアンプよりも数百倍、さらには数千倍も大きいSOIを備えた真空管アンプが明確に好まれていることをどう説明すればよいでしょうか? 真空管アンプとトランジスタアンプの歪みのスペクトル構成を分析すると、それらの大きな違いがわかります。真空管アンプでは、歪みへの主な寄与は低次の高調波であり、その強度は高調波数の増加に比例して減少しますが、トランジスタでは、スペクトルははるかに広く、成分の強度には規則性がありません。

明らかに、マスキング効果を考慮すると、高調波成分の主観的知覚に対する低次歪みの影響が弱まり、したがって高調波の役割が強調されます。したがって、歪みをより正確に評価するには、高調波を加算する際の歪みの実効振幅を決定する際に重み係数を導入する必要があり、高調波の影響が大きくなるはずです。ただし、そのような測定に関して一般に受け入れられている方法はありません。「ステップ」タイプの非線形性の典型的な形式では、耳が感じる歪みのレベルは、正弦波信号の場合は 0,1%、音楽信号の場合は 1% です。

THD は、40 Hz ～ 16 kHz の周波数範囲、および公称出力レベルからマイナス 23 dB までのレベル範囲にわたって測定されます。最新のアンプの THD は通常 0,001 ～ 296 の範囲にあります。Hi-Fi クラスのアンプの場合、国際規格 (IEC 581-6 など) では 0,7% の歪み標準が設定されています。ホームシステムの歪みの可視性をチェックするには、厳密に確立されたレベルの歪みを導入した特別な録音を使用できます。たとえば、テスト CD「MY DISC」(Sheffild Lab) には、歪みレベルが 0,03%、0,1% などで、歪みが 10% まで徐々に増加する、別々の正弦波録音と音楽録音の XNUMX トラックが含まれています。

このような録音を聴くと、多くの人にとって素晴らしい結果が得られると確信しています。

作者: アレクセイ・グルディニン

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