オーディオの歪みは、ジミ ヘンドリックス、エディ ヴァン ヘイレン、そしてアンプを 11 まで上げて真似しようとした人々のおかげで、ほとんどの人がよく知っている用語です。しかし、歪みとは何で、何が原因で、なぜそうなるのか オーディオマニアの敵？
人は通常、聴覚的な歪みを認識できますが、その現れ方はさまざまです。 歪みは、微妙でかろうじて知覚できる色付けから、かすかな「ファズ」、特定の音や周波数での不快なブーン音まで多岐にわたります。非常にひどい場合には、何かが本当に壊れているように聞こえることもあります。 多くの場合、音量を上げると歪みが生じますが、それには理由があります。
歪みをどのように定義しますか?
ボリュームノブを回すと歪みが発生する場合があります。
まず、一般的な用語での歪みの意味を定義しましょう。
– 歪みはオーディオ波形の形状に変化をもたらし、出力が入力とは異なることを意味します。
– 単一の周波数（テストトーン）がシステムで再生され、出力が複数の周波数で構成される場合、非線形歪みが発生します。
– 適用された入力信号レベルに比例しない出力がある場合、それはノイズであり、歪みとは別のものと考えられます。
オーディオ信号は、汚れたり壊れたレンズを通過したり、画像が飽和したり「白飛び」したりしたときに画像が歪むのとほぼ同じように歪んでしまいます。 歪みは、録音と再生の両方において、オーディオ信号チェーンの複数のポイントで発生する可能性があります。歪みの原因は何ですか?
alvaro ortiz: アンプのパワーが小さすぎるのは悪いことです。
オーディオ デバイスの出力が入力を完全な精度で追跡していない場合、信号は歪みます。 信号チェーンの純粋な電子コンポーネント（アンプ、DAC）は、トランスデューサーとして知られる電気音響コンポーネントよりもはるかに正確である傾向があります。 トランスデューサは、電気信号を機械的な動きに変換して、スピーカーのように音を生成します。また、その逆も同様です。マイクのように、音を生成します。 トランスデューサーの可動部品と磁気要素は通常、狭い動作範囲外では非常に非線形になります。 ただし、電子機器の能力を超えて信号を増幅すると、すぐに音が悪くなってしまう可能性があります。ディストーションは音楽制作で創造的に使用されますが、それ自体が主題です。 ここで焦点を当てているのは、オーディオ再生（再生パスとも呼ばれる）の歪み、つまりスピーカーやヘッドフォンでの聞き方の歪みです。 HiFi 製品の本来の主な目的である正確なサウンドの再生のためには、すべての歪みは悪とみなされ、機器メーカーは可能な限り歪みを排除することを目指しています。
歪みはどのように定量化されるのでしょうか?
Sam Moqadam:音源で生成される歪みは、特定の音楽ジャンルにとって重要な要素ですが、それについては別の日にしましょう。
私たちの入力信号は、再生したいオーディオの一部であり、「プログラム素材」とも呼ばれます。少なくとも、存在する可能性のある歪みを主観的に説明する場合はそうです。 しかし,適切な客観的な指標が存在する場合には主観的な説明を避けることに取り組んでいます。 客観的な測定を行っていきます！
オーディオ システムの特性を評価する場合、テスト トーン (別名正弦波)、または正弦波スイープを使用します。 これらは、定義された周波数の正弦波で構成される単純なオーディオ信号です。 テスト トーンだけでは音楽的に聞こえませんが、実際にはすべての複雑な音楽波形の基本的な構成要素であり、正確で再現性のある標準化されたテストを作成できます。 テスト トーンを使用すると、テスト中にデバイスが生成する信号歪みの性質をより効果的に観察して説明できます。
線形歪みとは何ですか?
周波数応答は、入力信号を増幅または減衰できるフィルターのように考えることができます。
厳密に言えば、完全に平坦な周波数応答を持たないデバイスは線形歪みを示します。 このタイプの信号歪みにより、信号の元のスペクトル内容が忠実に再現されなくなります。 理想的な周波数応答は、通常、線形歪みのない平坦な線として考えられます。 ただし、デバイスのアプリケーションによっては、理想的な応答がフラットではない場合があることに注意してください。
異なる周波数の到着の相対的なタイミングを歪めることにより、周波数内容をまったく変更せずにオーディオ波形の形状を変更することも可能です (これは、たとえばパッシブ スピーカーのクロスオーバーで発生します)。 これは方形波を使用してテストできます。 波形の変化によりタイミング エラーが明らかになり、波形を見ることで問題をすぐに特定できます。 位相と周波数のプロットでも、このタイミング歪みを明らかにすることができます。 位相誤差やタイミング誤差のない理想的なデバイスは、線形位相と呼ばれます。
非線形歪みとは何ですか?
非線形伝達関数が正弦波入力波形の形状をどのように変化させ、非線形歪みを引き起こすか。
完全な正弦波は 1 つの周波数のみで構成されますが、実際のデバイスは高調波を追加し、信号を多少なりとも大きく歪ませる非線形性を生成します。 非線形性は、直線ではない入出力特性を持つデバイスに固有のものです (例: 上の図)。 高調波歪みは、オーディオ信号に新しいトーンが追加されることです。 これらの歪み成分は、元の信号の周波数の整数倍で発生し、元のトーンと高調波的に関係します。 信号が周波数 f1 の単一の正弦波 (楽音) である場合、倍音は原音の整数倍の f2、f3 になります。
たとえば、非線形歪みを受けた 1kHz の基本信号は、2kHz (2 次高調波)、3kHz (3 次高調波)、4kHz (4 次高調波) などでエネルギーを生成します。
THDとは何ですか?
全高調波歪み (THD) は、製品の出力で測定されたすべての高調波の合計です。 THD測定では、余分な高調波エネルギーを単一の値に加算することにより、すべての歪み積を合計します。これは、パーセンテージ（通常は対数スケールで表示されます）またはエネルギーの割合を表すdB値で表されます。 基本信号または目的の信号と比較します。 THD 比は 100% 未満のパーセンテージ値、または負のデシベル値になります。 たとえば、1% THD は -42dB に相当し、89% THD は -1dB に相当します。 これらの測定を行う場合、アナライザの THD はテスト対象デバイスよりも大幅に低い必要があります。
こちらの動画では、音楽やテストトーンに適用される THD の量を増やした場合の効果を聞くことができます。
THD は、最も一般的な歪みの指標です。 実際、THD と歪みという用語は、多くの場合同じ意味で使用されますが、多くの種類の歪みが存在するため、これは単純化しすぎています。
