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解決済みの質問

音楽の高音は音圧が小さいけどハイレゾではどれ位?

 画像のようにスピーカー入力試験用JEITA SN2カーブが音楽に近いと仮定して計算すると
20kHzでは-26dB(1/20)=電力で1/400に低下していることになると思います。

 ハイレゾでは40kHzだとすると、どれくらい小さくなるのでしょうか?
40dB(1/100)位で予想すると電力では1/10000と非常に小さくなるし、
大音量80dB位で聴いている中で40dBささやき声くらいの40kHzが本当に感じるものなのでしょうか?
 
 ご意見をお願いします。

投稿日時 - 2015-02-13 21:37:33

QNo.8917011

暇なときに回答ください

質問者が選んだベストアンサー

グラフから、横軸は等比なので、10kHzと20kHzの間隔と同じほど右側に伸ばしたところが40kHzになります。ラインは10kHzを超えたところから下がり方が増していますが直線的に延びると考えても、10kHzと20kHzで約-10dbの差がありますので、40kHzではトップとの差が-36db(以上)と考えて良いと思います。

ハイレゾについて言うなら、あれは高周波を出すものではなく、可聴帯域の音をより正確に再現するためのものです。サンプリング定理は20kHzを上限とし、これを記録するために40kHz(44.1kHz)をサンプリング周波数としています。
これを別の言葉でいうなら『20kHzの1波長を2つの点で表す』となります。5kHzなら8個の点になる、などと考えてはいけません。20kHz以下の音を録音しているということは常に20kHzの音が入っている、その音の波形を2つの点で記録していっている、ということです。
点を2つ書いて、その2点を通る20kHz以下の正しい曲線を1つ書け、と言われても書ける人はいません。正しい曲線を書くには膨大な計算が必要なんです。ではDACはどうしてるかというと、正しい曲線を書いていませんw。しかし正しい曲線はかけなくても、(8倍オーバーサンプリングなら)2つの点から16個の点を算出して、20kHzの音を16個の点で書こうとしているのですね。これくらいなら、おおよそ波形が見て取れるだろうことは分かると思います。
ところがその16個の点のうち、2つは最初からある点なので正しいデータなのですが、残りの14個はざっくり計算したおおよそ正しいだろう値の点なのですね。なので、16個で書いた波形がどれほど正しい波形なのかが、ちょっとあやしい。

ハイレゾというのは、この16個の点を正しいデータとして与えるものなのです。(実際には196kHzで8個の点相当)

もう少しすごいのはDSDです。上記の8個の点とか16個の点というのは、最初に書いたサンプリング定理に従った方法です。ところが再生には16個の階段状のガタガタ信号を出すので、サンプリング定理に従っていないわけです。どうせ再生時にサンプリング定理にしたがわないなら、記録時にもそんなの無視して、音の波形をより再現よく記録できるようにしよう、というのがDSDです。なのでDSDは、データ的にはPCM音源より多くのデータを保持しているのでハイレゾの1つと一緒くたに言われますが、ただデータ量が多いだけではないのです。

ちなみに、20kHzを大きく超える周波数が人になんらかの影響を与えるか?という話は、一切影響無いというのが科学的な今の見解です。(多いとは言えませんが)少なからぬの人が実験をしていますが、今のところ何らかの影響がみられたという実験結果は皆無です。
ところが超音波が影響を与えるというのをTVで何度か見たことがある人も少なくないと思います。あれはある一人のおじいちゃんが言っているだけで、まったく科学的根拠のないことなんです。TVで繰り返し放送されているので、さも事実かのように誤解している人が多いですが、お気をつけください。

オーディオがらみで聞こえる・変わると言っている人もいますね。彼らはウソを言っているわけではないですが、正しいことを言っているわけでもありません。

投稿日時 - 2015-02-15 12:59:26

補足

 皆様を全員をベストアンサーにしたいと思うほど貴重で高度なご意見を頂き大変参考になりました。

 音を正確に再現するものがぴったりかなと思いますしそれには40kHzは必要でも、
音楽は波高値やイコライザーで加工するのでその影響のために差があるし、
圧縮するもやデジタル処理のものではその差がでると思います。
科学的に音が小さいので感知できないのが常識なのにメーカーや学者が立証しないと理解できました。
まだ検討しますが、この質問を終わらせて頂きます。
ありがとうございました。

投稿日時 - 2015-02-27 13:20:48

お礼

直線的に延びると考えても、10kHzと20kHzで約-10dbの差がありますので、40kHzではトップとの差が-36db(以上)と考えて良い・・・・・・ありがとうございます。

 お言葉を返すようですが、ハイレゾは超音波(高周波)が出ることで可聴帯域の音をより正確に再現するものと理解しているのですが違いますか?

 素人考えですが、PCMは一定周波数でサンプリングし、DSDはサンプリング周波数をFM変調みたいに変化させるだけであって原理的にはあまり変わらないと思います。
デジタル処理では超音波で歪むのは仕方ないと思いますが聴こえない帯域なので関係ないがハイレゾはその領域を改善しようとしている?

 ハイレズ比較を個人にだけの耳しか分からない批評だけでなく、耳元にマイクをつけてそのWAVE波形、周波数特性だけでも見れば科学的根拠のあることが分かるのになぜしないのでしょうか?
メーカーから指示されている?と勘ぐられても仕方ないと思います。
したがって耳だけの批評したのははうそですよね。
聞こえる・変わると言っている人は分ったふりをしたのでしょうか。

 ご意見ありがとうございます。
できればもっと教えて下さい。

投稿日時 - 2015-02-15 15:05:21

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回答(13)

ANo.13

捕捉コメントありがとうございます。

No.9『リアルタイムに検知するには1秒間ほどの音楽で交互に再生して、
かなり違いが分かりやすいようになってきました。』
について、
比較データは必ず0スタート0ストップで作成してください。1秒ではフェードイン/フェードアウトもできないと思います。とすると、切り取りデータの両端でインパルスという本来の対象ではない別の音を聴くことになります。
No.12でも述べたように、インパルスはハイレゾとノーマルで最も違いの出るデータには違いありませんけどね。
聞き比べ対象からはインパルス成分を排除しましょう。

また、「耳元測定」については拘りがあるなら自分でできることをやってみることです。百聞の一秒で良いなら3.4mも距離が取れますので、普通に機材設置が可能です。これ違うでしょ?
また、イヤフォンバイノーラルマイク等の利用も考えられます。
http://www.roland.co.jp/products/cs-10em/specifications/
このような形態で、Ultrasonic Microphoneに付け替える等の手段があるでしょう。
でも、測定をしたい人が最も測定し易い方法を考え付くものでしょう。
例えば、ASMRフェチも少なからずいるようですが、彼らは耳のレプリカを作って耳かきを楽しんでます。これも方法の一つでしょう。
あまり表に出てない研究でも、やっていれば同志あるいはライバルが見つかるものです。

投稿日時 - 2015-02-16 07:47:55

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ANo.12

A No.11 HALTWO さん、そこは以前私が紹介したサイトですね。活用ありがとうございます。

さて、錯聴ですが、件のページに載ってない差音(『1kHz と 1.3kHz の合成音から 300Hz の差分音波』)という最もポピュラーです。(これによって純正律に嵌ってしまった音楽家も居るようです)
差音は聴覚帯域外の音では発生しません。逆に聴覚帯域の音で難聴取なサブソニックを聞こえた気にさせることは可能です。
差音Wiki
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B7%AE%E9%9F%B3
ミッシング・ファンダメンタルの錯聴例E
http://www.kecl.ntt.co.jp/IllusionForum/a/missingFundamental/ja/index.html

Parametric Speaker の初期の失敗例に差音があります。
失敗理由の一つは、差音が人間の器官の非線形で作られる錯聴である事が知られていなかった事。
更に、聴覚が感知しない音では差音など錯聴が起こり得なかった事。
そして、空気の非線形を利用して差音を作り出すには120dBspl程の爆音量が必要だった事。また作り出せた音も非常に歪んで聞き取りにくかった事です。
どうも、Ultrasonic Speakerで差音実験をやってみるまで、古くから知られる差音は空中で発生する自然現象と思われていたみたいですね。

錯視は騙し絵など古くから有るし、テレビなどでも面白く紹介される事はありますが、錯聴は歴史が新しいし地味なのでまだまだ一般認知に至ってないですね。

20kHzの音を44.1kHzの16個の点で描くのはどれだけ正確か怪しい。確かにそうですが、いつも音は半サイクルのインパルスで存在してる訳じゃない。短いけれど百分の一秒とかそういうスパンでみれば7056個の点で20kHzの200波長を描いている。という見方になるんじゃないでしょうか。(この方法は全ての周波数に対して一律ですけど、論文や解説書のように一波長だけ取り出す方法は音に不可欠な時間軸の公平性に欠けるんですよね。)
でも20kHzのサイン波再現は確かに難しい。人間の知覚と比べてどちらが精度に勝るかという比較になると思います。
ただ比較しようにも、人間の知覚を電気的・普遍的な方法で検出できないという壁があるのです。
(百分の一秒は、人間が音程音量を知覚できるほぼ限界と言われています)

投稿日時 - 2015-02-15 16:19:49

補足

 済みませんがこの欄で補足させて頂きます。
皆様方からアドバイス頂いたおかげでパソコンの設定が間違っていたことが分かり、
S社のサンプル視聴曲からスペクトラムが録れたのでブログに掲載しました。
参照下さい。http://sirasaka.blog.bbiq.jp/blog/2015/02/post-d347.html
ハイレゾにして40kHzが出ていても感知できないと思います。

投稿日時 - 2015-02-16 12:04:20

お礼

 倍音のお話が出たのでhttp://sirasaka.blog.bbiq.jp/blog/2015/01/12-a3af.htmlのようにギターでも倍音列がずっと続くのが常識になってほしいと思います。
楽器演奏や合唱している人で認識している人がいなかったものですから作ったのですが、ドの音を出していてもソ、ミ、bシ、レ・・・と倍音が出ている説明が分からないようでした。
Parametric Speakerもひずみで倍音を作っているのですか?

 紹介頂いた倍音、差音うなり、耳の非直線性などは常識にしたいし、
テレビでやっていましたが、最初は雑音の中のささやき声が分からないが、説明受けた後ははっきり認識できるのは脳が勝手に判断しているとの番組などを沢山して常識になると良いと思います。

 人間が知覚できる百分の1秒で耳元測定し、交互に比較したらはっきりすると思うのですが、
いかがでしょうか?

投稿日時 - 2015-02-15 19:46:36

ANo.11

A No.9 John_Papa さん、補足有り難うございます(^_^)/。

そうでした、Parametric Speaker を例に出せば解り易かったですね……慧眼、恐れ入ります(^_^;)。

どうでも良いことですが、私も AAC 好み派です(笑)。


可聴帯域外である筈の音波が歪みや室内反響によって生じる自己相似の変調波が可聴帯域の音波に混ざることにより、可聴帯域の音色を変える現象が起こることがあり、可聴帯域内周波数での干渉ほど顕著なものではないものの、音脈分疑錯聴という脳の処理特性によってある筈のない音が感じられるようになります。

http://www.kecl.ntt.co.jp/IllusionForum/a/pitchAndStreaming1/ja/index.html
http://www.kecl.ntt.co.jp/IllusionForum/a/pitchAndStreaming2/ja/index.html
http://www.kecl.ntt.co.jp/IllusionForum/a/pitchAndStreaming3/ja/index.html

http://www.kecl.ntt.co.jp/IllusionForum/a/scaleIllusion/ja/index.html

あと、音叉による Tuning で差分周波数を呻りとして感じるように、1kHz と 1.3kHz の合成音から 300Hz の差分音波を錯聴してしまうという例が何処かにあった記憶が(汗)……。

音量としては極々小さなものですが、高周波の音が歪みや反響 (位相差) を経て耳に到達するまでの間に低周波の楽音に極僅かな錯聴を引き起こす変化を生じさせ、音色変化と感じさせるのでしょうね。

それを「より良い音」として積極的に利用する技術が未だに確立されていないうちから超高周波まで出せる環境を整えても「より良い音」を得られるものもないだろうに(^_^;)……というのが私のハイレゾに対する感想なのですが(^_^;)。

DSD に関しては ANo.10 chiha2525_ さんが仰るように、私は「ハイレゾ」に含めるべきではないと思っています。……と言うより「真のハイレゾは DSD だけ」と思うのですが(^_^;)。

ただ DSD だと Equalizer や Effecter といった音色調整のための後処理機器が未開発のようですので今のところは One Point Mic' 収録で後処理無しの Concert 会場での Live 放送みたいなものしかその真価を体験できないようなのですが……。

素敵な Audio Life を(^_^)/

投稿日時 - 2015-02-15 13:40:04

お礼

 可聴帯域内周波数での干渉の記事をありがとうございます、楽しく試させて頂きました。
積極的に利用する技術も未だに確立されていないのですね。

 DSDなどもあるようですが、私は40~10kHzがフラットに再生できる環境なら満足できます。
ハイレゾには興味ありますが今は利用していない状況です。

 ご意見ありがとうございます。

投稿日時 - 2015-02-15 15:20:38

ANo.9

必要はないかもしれませんが、捕捉です。

No.7回答の『40kHz の音は可聴帯域外ですので全く感じられませんが、40kHz の音が混ざることによって可聴帯域の音……それこそ 100Hz 以下が基音となる Bass 音だって微妙な違いが生じる場合があります。』
それは、高音圧では否定できません。可聴帯域同士の方が顕著に発生しますけど。
また、超高周波の生理的な作用については様々な学説があり長らく研究中です。多くの超高周波研究では音を伝える媒体の非線形歪みによる影響を考慮(排除/利用)できていません。
逆に、非線形歪みを利用したものがパラメトリックスピーカーで、超高周波研究分野では最も成果を揚げています。
音を光に置き換えると、水槽の光源を蛍光灯からLED照明に置き換えると魚が死んでしまったりする事象があるのですが、LEDが紫外線を出さない事が一因として挙げられ紫外線を出すLEDの開発研究が急がれていたりします。紫外線による日焼けとかX線やγ線による生理的作用などもありますので、見えないからといって無視はできませんね。
そういう意味での超音波研究ですね。その研究も科学で最も重要な再現検証が殆どなされないか(生理作用は長期研究にならざるを得ないため)不可能に近いものが多く、今のところ結論持ち越しで、似非化学・オカルトと同列の域を出られていません。信用するかしないかの世界になっている訳です。
超高周波論で信用できるのは、既に利用されているパラメトリックスピーカーとか超音波カッターくらいしかないのが現状です。

音の特徴は、リアルタイムであり止った音・絵に描いた音というのはありません。したがってリアルタイムに検知できなければ無いに等しいものと言えるでしょう。

私の場合、96KHz24bitとそれからダウンコンバートした44.1KHz16bitを全く聞き分けられませんでした。別回答者から疑問が呈せられたので、昨夕を再検証に費やしました。超高周波が出る出ないは全く作用しなかったと言い切れます。だれでもそうだという訳ではなく、若い頃の私なら20KHz超が聞こえてましたので容易に聞き分けたでしょう。
テスト方法は、AAC,44.1K16b,96K24bの3ファイルをfoobar2000でASIOを使ってランダム再生させて、foobar2000は見えなくしておき、任意の時にDACのボリュームを上げて2曲を聞き流し3曲目がどのファイルかを当てるという方法を採りました。3曲目が終わらないうちにパソコンの画面を見なきゃならないので迷ってられません。間に合わなかった場合はノーカウントとしました。間は、借りてきた本を読んだり、茶を入れたり、トイレに立ったりしてインターバルを取りながらテストしました。先入観やフラシーボの入る余地は無いと思います。
AACは鳴り初めから他の音源とは雰囲気が違う(むしろ好みに近い。笑)ので正解率100%、後2曲の判断を妨げてるかもしれないと途中から外して、44.1K16b,96K24bだけでテストを続けました。方法は同じく3曲目当てです。その結果、最後まで判断付かずで迷いに迷ってました。というか、多くは薄れて行く記憶と比較して今鳴っている曲の方が情報量が多いと感じてました。意識的に逆を選択してもみましたが無駄でした。雰囲気・ベース・パーカッション・ボーカル、分析的に聴いても大局的に聞いても違いを見つける事はできなかったです。ま、44.1K16b,96K24bもアナログになる前にDAC内でオーバーサンプリング・1bit変換されちゃいますしね。ということも考えてDACを変えるとDACの違いは判りますが、音源当ての状況は変わりませんでした。
私の持ってるDACはそんなに高価なものじゃないので、DACのせいにしときましょうか(笑)。

投稿日時 - 2015-02-15 09:44:28

お礼

 リアルタイムに検知するには1秒間ほどの音楽で交互に再生して、
かなり違いが分かりやすいようになってきました。

 44.1K16b,96K24bだけで違いが分からないのがほとんどの人と思います。
40kHzはツイーターの振動板が紫外線位の波長で振幅し、耳元にはガンマ線波長位の振幅で届くのでは?と想像しているのですが、聴こえない振動なので人には関係ないはずでハイレゾが分かる人は超能力人間と言うことで収まるのかな?と思ったりしています。(^^)

貴重なご意見ありがとうございます。

投稿日時 - 2015-02-15 14:29:58

ANo.8

>>オーディオは本当にいい加減な世界と実感しています

いい加減ではなく、個人差があまりにあってすべては解明できないと言って良いでしょう。
最大の問題は音は耳に到達したとたん消えてしまい、しかも隣の者にどう届いたかは本人以外は解らないと言う点です。
これが映像であれば同じものを複数の人の目で見ながら良いとか悪いとか、赤だとか黒だとか言えます。その結果は多くの人にとって意義はない結論になります。ところが音声は耳に届いた瞬間に消滅するので自分は良かったと感じても隣人はわるかったといわれて反論が難しいのです。それでも周波数特性やひずみ率などはかなりの精度で測定できますから基本的にはいい加減なことでもないのです。
圧縮方法が違うから音が違うだろうと言うメーカーの言い分は最近のものは知りませんが、例えばCD開発時の20kHzで上限を決めたときの試験では非常に多くの聴取データを集めて、ほとんどの人には検知できないという結論でこの規格を定めています。
最近の圧縮技術がそこまでテストをしているのは不明ですが、少なくとも大多数の人間には検知不能という程度の確認はしているものと思われます。それほどいい加減とは思いません。
ちなみに私はCDの規格で不満が出るほどの検知能力を持っていないので、ハイレゾは不要と思う立場です。
自分で測定器を使ってテストした結果です。

投稿日時 - 2015-02-15 07:20:17

お礼

 大多数の人間には検知不能という程度の確認をしているならどうしてそのデーターを出さないか不思議です。
周波数特性を出すメーカーがほとんどありません、それをいい加減なメーカーと私は非難します。

 測定器では違いが分からなくて耳では分かるなどの迷信ばかりです。
スピーカー、ケーブル、アンプ、イヤホン、ヘッドホン、ハイレゾ機器などオ-ディオ機器全般は周波数特性図さえ発表しないのでユーザーには本当のことが分からないのです。
測定の重要性を理解されてうれしく思います。

 測定図を発表すると明確に特性が分かり、メーカーは大恥なので秘密を死守するでしょうが、
私たちで真実を暴かないと進歩がないと思っています。

 視聴会で個人の場所で周波数を測定することは話は聞いたことがありませんが、
その結果と耳で聞いた結果を個人が批評をするのが本当の視聴のはず。

 わたしもハイレゾは不要と思います。
ご意見ありがとうございます。

投稿日時 - 2015-02-15 14:16:18

ANo.7

JEITA SN2 は俗に Pink Noise と呼ばれるものですが、Pink Noise は Octave Band ごとの Energy がほぼ等しい 1/f (f は周波数) Noise の事……辺りは御存知の事と思いますが……もう 1 つ重要な事はどの周波数を取り出しても波形が相似形となる……つまり Fractal (自己相似) な性格を持っていることです。

自然界の事象は、それこそ原子から宇宙まで、Fractal な様相を示す事象が多く、それ故に Pink Noise も自然界に満ちた音に近いと言われるのですが、「JEITA SN2カーブが音楽に近いと仮定して」と仰るように人工音である楽器や肉声で構成される音楽波形が Pink Noise に近いというのは聞いたことがありません。

私には寧ろ、楽器音を収録する波形は Red (または Brownian) Noise という Image があります。

Digital Audio は 16bit であろうと 24bit であろうと Analog 信号を Digital Code に変換する ADC (Analog Digital Converter) の検波部分に ΔΣ 検波器が用いられており、ΔΣ 検波器は 1bit ADC となっています。(5 次構成となっている旭化成 AK4398 のように多段構成とするのが一般的ですが、各段の検波器は 1bit 検波器です。)

SACD や DSD では 44.1kHz の 64 倍となる 2822.4kHz で Digitize するのを標準としていますが、2822.4kHz ではその半分となる 1411.2kHz 以下の信号であれば半波長の増減関係を 1 段階 (1bit) 以上の Code に変換でき、22.05kHz 以下の信号は 64 段階 (2^6=6bit) 以上の Code に変換できます。

1bit=6dB ですから 705.6kHz<χ≦1411.2kHz までの Octave Band は 1bit=6dB、その下の Octave Band では Octave 毎に 1bit (6dB) ずつ Dynamic Range が大きくなっていくわけですね。

逆に見れば -6dB/oct の電圧変化を持つ Red Noise の特性になるわけです。

楽器音も同じ力 (Energy) で音を出せば高域ほど音圧が小さくなりますので、同じ音圧で高域の音を出すためには唇を強く震わせたり息を強く吹き込んだり鍵盤を強く叩いたりしなければなりません。

どの音程に共鳴 (共振) するかは共鳴する物質によって異なりますが、同じ力で共鳴させる限りは高域ほど音圧が低くなるのです。


さて 40dB SPL と言うと既に一般家庭の部屋における暗騒音よりも低い音圧ですので、周囲の騒音や着ているもの服ずれ音、鼻息 (?) などに Mask されてしまう音圧ですので、1kHz の信号であっても決してまともに聴き取れる音圧ではありません。……部屋の暗騒音や服ずれ音が 20dB 前後遮断される密閉型 Headphone ならば耳内血流音がある 30dB SPL 付近まで聴き分けられますが、Speaker 再生では 40dB SPL と言うと最小限界音域ですね。

「仮定」を Pink Noise ではなく Red Noise で取れば、44kHz は 700Hz の 6 Octave 上ですので 6dB/oct × 6oct=36dB……700Hz で 76dB SPL を発生させている楽器が 6dB/oct Step で高調波共鳴を起こしていると仮定すれば 44kHz で 40dB SPL となります。……そんな理想的な高調波共鳴なんて起こしませんから、実際にはもっと低い Octave Band から急激に減衰が始まってしまうでしょうが……。

現実には 40kHz 付近まで正確に音波を収録できる保証がなされた音楽収録用 Studio Microphone などありませんので、40kHz の Data は Microphone が Pick Up してから Speaker で再生されるまでの間に存在する機器で発生した Noise や歪みに過ぎないのですが……。


一方、楽器音とは無関係の Noise や歪みであるにも拘わらず、楽器音が明瞭になったり、心地良い音になるという現実もあります。

Audio 機器が Maker や型番によって微妙に音色が異なるのも正にそうした例の 1 つであり、僅かな物理計測特性上では何の違いもないと言えるほど似通った特性の機器でも明らかに異なる Sound Character を呈するというのも、こうした「現実の楽器音とは異なる波形に歪めたり、別の波形を微妙に混ぜたり」する結果であり、Speaker 音では壁や天井の反射音が合成されることによって例え Graphic Equalizer で周波数特性を揃えたところで部屋の様相が異なれば音色が変わります。

>大音量80dB位で聴いている中で40dBささやき声くらいの40kHzが本当に感じるものなのでしょうか?

40kHz の音は可聴帯域外ですので全く感じられませんが、40kHz の音が混ざることによって可聴帯域の音……それこそ 100Hz 以下が基音となる Bass 音だって微妙な違いが生じる場合があります。

但し、その 40kHz の音は元 Data (生楽器音) にあったものではなく、Speaker が音波に変換して聴者の耳に届くまでの過程で生じた、言わばその環境での Sound Character です。

しかし、そうした後付けの付加音であっても、残留 Noise とは異なる、楽音に対応して Dynamic に変化する Noise や歪みであれば低域方向の楽音に対しても新たな Fractal 波形を室内に生み出すものですので、高域再生限界を広げることによって低域楽器の音色感を変えることができることになります。

ハイレゾと呼ばれる Media の狙いは 40kHz を聴かせるのが目的ではなく、そうした聴音環境での Sound Character に Studio Recording/Mixing 時で生じた (楽器音に対応して Dynamic に変化する) 高周波音を混ぜることによって Studio Recording/Mixing 時の Monitor 音に近い音を提供するのが目的……と善意に捉えたいところですが(笑)、今までは 22.05kHz でばっさり Cut して充分、いや十二分に素晴らしい音を提供してきたのですから、40kHz の音をどう扱って音作りをするべきかの Know How が蓄積されていないうちに設計されている Microphone や Mixer その他もろもろの機材で 40kHz の音を混ぜた Media を作って良いものかどうかという疑問も沸きます。……正直、現段階では Noise Shaper で掃き上げられた無用な Noise ばかりの気がしますし(^_^;)……。


因みに安価な Solid State Recorder では 16bit 収録よりも 24bit 収録の方が実効 Dynamic Range が劣っているのを御存知でしたでしょうか?

これは ΔΣ Digitizer で 1bit 変換した Digital Code を Decimation Filter で 16bit や 24bit に変換する際、多段構成の ΔΣ 検波器間で生じる Error、Digital to Digital Conversion 時の演算 Error や Quantum bit Noise といった Error を 24bit Code の方が大量に含んでしまうことや、Zitter 抑制力も充分とは言えないのに過剰な Analog 変換動作を強いる事に伴う Error が演算処理の少ない 16bit Code よりも多くなってしまうからではないかと推測するのですが、どうなんでしょうかねぇ(^_^;)。

素敵な Audio Life を(^_^)/

投稿日時 - 2015-02-14 22:47:00

お礼

Pink Noiseは自然界に満ちた音ですがJEITA SN2カーブはスピーカーメーカーが音楽に代わって使用している信号であって楽器や音声で構成される音楽波形が Pink Noise に近いことは確認しています。
下記のYouTubeを見てください。

 詳しい変換方法は大変参考になります。
10kHz位までは-3dB/octですが以上はJEITA SN2のカーブは-6dB/oct のRed Noise の特性になっています。
高域ほど倍音成分が減少して音圧が低くなるのでレッドノイズのようになるはずなので40kHzは-40dB(/100)電力で1/10000に低下すると推察しましたが、S社ハイレゾ視聴曲は20kHz以上が-70dB位を確認しました。

現実には 40kHz 付近まで正確に音波を収録できる保証がなされた音楽収録用 Studio Microphone などありませんので、40kHz の Data は Microphone が Pick Up してから Speaker で再生されるまでの間に存在する機器で発生した Noise や歪みに過ぎないのですが・・・・・のご意見は賛同します。

ハイレゾと呼ばれる Media の狙いは・・・・・・現段階では Noise Shaper で掃き上げられた無用な Noise ばかりの気がしますし・・・・・非常に賛同します(^^)

16bit 収録よりも 24bit 収録の方が実効 Dynamic Range が劣っているの・・・・・・
技術的な詳しい説明ありがとうございます。

大変勉強になりました。
ありがとうございます。

投稿日時 - 2015-02-15 13:54:21

ANo.6

はじめまして♪

音楽信号で40kHz付近はどのくらいのレベルなのか? 言われてみたら自分でもあまり考えてみた事が無かったなぁ。
レベルの実証など、John_Papa様の探求、私にとっても大いに勉強となり、感謝致します。

学術的な部分は、生かじりの私が出しゃばりますと、恥をさらすだけなので、省略させていただきます(汗)

さて、『大音量80dB位で聴いている中で40dBささやき声くらいの40kHzが本当に感じるものなのでしょうか?』
可聴帯域以上の超音波帯、ハイパーソニックとも言いますが、単純な有無ではおそらく判別不能でしょう。

音楽という中に、わずかでは有るが存在するか、カットするか、という変化は、微妙では有りますが違いを「感じ取れます」

John_Papa様の実験例で、ハイレゾ音源をスタンダード音源に変換し、、あまり違いが分からなかった、との事ですが、おそらく超高域などの部分に集中した為だろう、と思われます。
フォーマット変換に伴う音の変化、その中の一部が超音波領域のカットに依る影響、と考えても良いと思います。
さらに、サンプリング周波数とサンプリングビット数も変えてしまったので、分かりにくかったのでは無いか?とも思われます。

過去の経験ですが、スピーカー工作が好きなのですけれど、高域ユニットを変えるとウッドベースやバスドラの切れが良く感じた、という体験が有ります。
また、私が中高生位の頃、ご近所のご年配オーディオマニアのお宅で、スーパーツイターの追加実験に参加させていただいた事が有ります、当時の私はシンバル等の音が変わらない、、、と感じていたのですが、年配の方がベースが変わったと言っていて、当時の私にはチンプンカンプン(笑)
のちのち理解出来るように成ったのですが、追加ツイーターの位置関係を調整して行くと、確かに聞こえないハズの帯域であっても、他の帯域の音が出る瞬間、立ち上がりエッジが明確に鳴って、より軽く自然な音に近付く事が出来る(事が有る)というのを体感出来るように成りました。
(この点でも、John_Papa様は、音が消えていく部分に注目されていた様な感じでしょうかねぇ。)

音の信号を「周波数」で分けて考えるから、よりややこしい。
聴こえない帯域まで、元の信号により近く、正確に再現出来れば、やはりその方が良い。というのが私の持論です。
低域に関しても量的に不足だとしても、最低域までダラ下がりに再生する密閉型等の方が個人的に好む方向ですし。笑)

たとえ話として適しているかはワカリマセンが、、、一週間前に研いだ包丁でも料理はつくれますが、研ぎ立てで切れ味の良い包丁で造った方が心地よい、というのと似ているのでは無いでしょうか?
(「切れ味」も、味の一つ。と感じるか否かは、人それぞれでしょうけれど。。。)

明確な回答では有りませんが、こんな考えをする人間も居る、という程度に眺めていただけましたら、助かります。

投稿日時 - 2015-02-14 16:13:18

お礼

 圧縮方式を変えるところで歪んだりしているように思います。
圧縮方法が違うから音が違うだろうと言うメーカーの言い分のようですが、
視聴曲が数分と長すぎて違いが分かりにくいので1秒以下の周波数特性の違いを発表して明確にしてくれると良いのですが、分かると困るから秘密を続けるいい加減なメーカーばかりと思います。
 
 ユーザーが検討しなくてはならない業界ですね。
振幅のことさえ論文がほとんど無くて苦労しています。
オーディオは本当にいい加減な世界と実感しています。

 スーパーツイーターは指向性が鋭いので場所の変化を実感されたのですね。
今はPCなどで簡単に測定できるので音が違うのかがはっきりすると思います。

 基本的な聴こえ方、スペクトルさえ学習しないし、音響科学は全然進歩しないのです。
今後も必要な分野なので真面目に研究するメーカーが欲しいです。

投稿日時 - 2015-02-14 18:50:36

ANo.5

No.4のつづきです。
使用アプリは無料のAudacityです。
図の上から
(1)5KHz~10KHz
(2)10KHz~20KHz
(3)20KHz~40KHz
です、波形確認しやすいようにそれぞれのピークが-0.2dBになるまで増幅してキャプチャーしています。
同時に聴いたり個別に聞いたりできるので比較するには便利です。
(1)(2)では中盤からボーカルが入るのが解りますが、(3)にはピッチ変換してもウインドベルやスネアドラムの倍音は聞き取れるものの全くボーカルの痕跡を見つけられません。逆に赤丸部分のノイズに対応するデータが(1)(2)に見つけられません。赤丸部分のノイズの動きはハウリングに似ています。偶然なのか人為的なのかという判断はつきません。
これが、ハイレゾ音源サンプルとして誰でも入手できる形で公開されています。

ちなみに、比較用サンプル音源のAAC192Kbpsと96KHz24bitでは、スネアドラムとかボーカルのリバーブの消え際に(要するに雰囲気ですね。圧縮音源では優先的に削られるところです。)着目して聞けば容易に差が判るのですが、自分で96KHz24bitから44.1KHz16bitに変換したものでは違いが判りませんでした。

質問が出てから、付け焼刃で検証を始めたためにバタバタした回答になってしまい、申し訳有りませんでした。でも、OSのステレオミキサーの意外な動作が解ったりで、収穫のある質問でした。ありがとう。

投稿日時 - 2015-02-14 10:37:48

お礼

 色々検討していただいてありがとうございます。
WAVE波形で見ると分かりやすいので助かります。

投稿日時 - 2015-02-14 18:25:56

ANo.4

No.2連投になります。
画像も2つアップしたいので、回答も2つに分けます。

20KHz~40KHzを抽出してみました。
パルスノイズのピークが0dBを超えない範囲でGAINを15dBほど上げています。
No.3の矢印のピークやデップは健在です。
もちろんこのままでは聞こえませんので、ピッチ変換で2オクターブ下げれば、5KHz~10KHzとなり内容を聴く事ができます。もちろん原型そのままで音程だけが下るという訳ではありませんけど。
逆の操作をすれば、簡単に20KHz超えのデータを合成できるよなと、可能性が有る以上一応検証しておきます。
比較対象として
10KHz~20KHz
5KHz~10KHz
の抽出ファイルも作成しました。
(つづく)

投稿日時 - 2015-02-14 10:31:04

ANo.3

No.2です。訂正があります。

No.2ではWindowsのミキサーを経由させて分析してました。
どうもWindowsのステレオミキサーを経由すると勝手にフィルターが入ってハイレゾの意味が無くなるようです。

それに気がついたのでWAVデータからダイレクトに分析した画像を掲載しなおします。
30KHz,40KHzの信号は一応入っています。
サンプルデータとして配布してるのだから入っていて当然ですよね。
ただ面白い事に、赤矢印の箇所に常にピークが有り、青矢印のところに常に谷があります。
20KHz以下となだらかに繋がっていないし、22KHz以上に一塊あるように見えます。
残念ながらどんな音が入っているのか、今の私には聞けません。

投稿日時 - 2015-02-14 02:08:18

お礼

 やはり20kHz以上は-70dBほどに低下していますね。

 耳に届く振幅は630Hz 80dBの音が174nm(紫外線波長位)で、
40kHz 40dBの音は27.5pm(ガンマ線波長位)と計算したのですが、
このように微少な振幅が鼓膜に来ても分かるものか、
計算をさらに検討しますが、振幅で科学的解析できないものかと思っています。

投稿日時 - 2015-02-14 13:47:30

ANo.2

こんにちは。

私、人生のかなり長い期間20KHz以上の音が聞こえた特異体質でした。
60を過ぎた現在40~50歳程度の耳年齢に成ってます。
某お試し用ハイレゾ音源をチェックしてみました。
そのFFT画像を添付してます。
ご覧のように、22KHz以上は全くと言って良い程有りません。
これは、録音に使われるマイクの特性からも容易に想像が付くことです。
また、私自身、20KHz以上が聞こえてて何か良かったという記憶は全くありません。

画像の33KHzあたりから上にちらっとデータが見えますが、録音・編集に伴う原音に無い人工的なノイズ(歪)で、もし聞こえるとすれば音楽を阻害するものの筈です。
24bit96KHzなどのハイレゾは、そのようなカットオフフィルターやデジタル編集に伴って発生するノイズを16bit44.1KHzの可聴帯域から外へ追い出す為のスペックであり、ここから16bit44.1KHzの通常のPCMに切り出せば、質の良いCD等が作れるという事で音源製作業務で使われるのです。

また、同じ音圧レベルで比べると20KHzは20Hzの千分の一の振幅(振動回数は千倍)になります。20Hz以下で肌感覚があったとしても同じ音圧の20KHz以上の振幅を肌で感じられたら脅威的です。超音波歯ブラシなんてとてもじゃないけど使ってられないでしょう。
また、スポット的に音を聞かせるパラメトリックスピーカーというものが有り、それらは音のキャリアに40KHz前後の超音波を110dB以上の高音圧で使います。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%91%E3%83%A9%E3%83%A1%E3%83%88%E3%83%AA%E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%BB%E3%82%B9%E3%83%94%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%83%BC
この分野の研究も随分前からなされてますが、私の知るところパラメトリックスピーカーの高音圧キャリアですら感じられたという報告がありません。(超音波が聞こえてた頃パラメトリックスピーカーの実験台にされなくて良かった。汗;)

なお、公平を帰す為、音楽収音できて40KHzまで録音できそうなマイクも紹介しておきましょう。
http://www.sanken-mic.com/product/freqpola.cfm/3.5000700

研究熱心な方とお見受けしますので、結論は私からは言いませんが、判断材料になれば幸いです。

投稿日時 - 2015-02-14 01:13:00

お礼

 大変参考になりました、40kHzは見れないと思っていましたが、サンプリング周波数設定が間違っていたのが分かってできました。
確信できたのでYouTubeに音楽のスペクトル動画を掲載しました。ありがとうございます。
https://www.youtube.com/watch?v=f7_uTjx0bBw&feature=youtu.be

20KHz以上の音が聞こえていたとはすごい耳ですね。
私は10kHzが大音量で無いと聴こえなくなりました。

 22KHz以上が-70dB位と全くと言って良い程少ないのがソニーの視聴曲で確認しました。
録音に使われるマイクが20kHz以上録れるマイクではないのでしょうね。
なお20kHzまでで録音・編集したものは20kHz以上に雑音成分が多いのが見れます。
ハイレゾはノイズを16bit44.1KHzの可聴帯域から外へ追い出す為と言うのは同意できます。

投稿日時 - 2015-02-14 13:28:33

ANo.1

今流行のハイレゾって、より高音域まで再生できるようにしたもの ではないと思うのですが。だからハイレゾと言っているのではないかと。High-Resolution、高分解(能)。

>大音量80dB位で聴いている中で40dBささやき声くらいの40kHzが本当に感じるものなのでしょうか?
40kHzの音は如何なものでしょう?アナログな言い方ですが、もう超音波ですよね?
でもそのような「聞こえないはずだからいらないよね」って策定したものが現在のCDの規格であり、CD音質に飽き足らなかったそれ以降の様々なフォーマットの乱立だとは思います。

個人的には、
・DSDで録音(要はサンプリング周波数相当は極めて高い)
・とてつもない周波数特性の再生能力を持つ機器を使う
・「80dBの音圧と同時に鳴っている40dBの音圧」の音を
・20歳前の人が聴く
をという条件だとしても、その音は感じられないと思います。でもそれは単に他の音に埋もれてしまうだけのこと。ハイレゾという範疇とは違うと考えるからです。
でも、四管編成のフルオーケストラがフォルティッシモでコーダを演奏しているときにも、左の後方に陣取っているトライアングルの音は聴き取れますね…。聴衆の位置で聴いたとき、あの楽器が出す音圧はどの位なんでしょうか?

投稿日時 - 2015-02-14 00:11:08

お礼

 ハイレゾはより高音域まで再生しないと理論では正確な音にならないのを主張しているものと思います。
20kHz以上の音は超音波ですが、スピーカーの振動板からは出ていないと正確な音にならないと言っても犬には感じても人には感じません。

 フルオーケストラで演奏場所にもよると思いますが、120dBとしたらトライアングルの音は80dBと仮定して40dB差位なのでステレオ効果とピーク(たぶん100dB以上?)が巨大なので聴き取れるのですよね。
測定すれば分かるのですが。

 トライアングルは聴衆の位置でもステレオ効果とピーク音で聴こえるはずです。
あごごAgogoを鳴らすと1mで80dB位でしたのでその位と思いますが、ピークはもっとあると思います。
参考まで楽器が出す音圧は私の測定1mでトランペットTP、トロンボーンTB、大声で100dB位でした。
ご意見ありがとうございました。

投稿日時 - 2015-02-14 11:01:33

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