タヌキがゆく《不定期刊 狸穴ジャーナル》

《 Public information 》可変低域補償技術("progressive bass boost compensation technology")

ハイレゾ・再生のための必需品"「キャンセリングヘッドフォン」に関する可変低域補償技術(progressive bass boost compensation technology)の開発conceptについてまとめてみましたので公開します。

前書き

開発意欲を無くした"アナログ神"信奉者

最近デジタル技術から取り残されたアナログ信奉者の一部の"音痴"なオーディオ技術者と自称ジャーナリスト"?達がラウドネス補償否定論(不要論)を展開していますが...

全く人間の聴覚(脳科学)を理解できない"音痴の人たち"だといえるではないでしょうか?

つまりは、懐古趣味に洗脳されて、技術的課題にチャレンジする開発意欲を無くした"無能な開発者(メーカー)"の言い訳!だといえます。

ハイレゾオーディオの最大の魅力無圧縮による約150㏈もの"超ワイドダイナミックレンジ"を一般人が(一般家庭で)享受するには、現実的には"ヘッドフォン"再生しか、道はありません!

1オーディオマニア・コラムニストとして今後・オーディオ機器メーカー各社が積極的な「テクノロジー(アルゴリズム)開発・商品開発」に向かう事を期待する次第です。

第1節 可変低域補償技術(progressive bass boost compensation)の必要性

※ここをクリックするとこのページの"目次 Topに戻れます!

ハイレゾ再生にこそ「progressive bass boost compensation technology(可変低域補償技術)」の開発が必要ではないでしょうか。

聴覚機能に異常をきたす(耳元での)限界騒音レベル・許容最大音圧(音量)は 100㏈/電車の通る時のガード下とされていますが、一般的には煩くて我慢のできないレベルが80dB(地下鉄の車内)以上とされています。

オーケストラでは120dB(ジェット機のエンジン近く)以上になる場合もあり、逆にppppでは20㏈(非常に小さく聞こえるレベル:囁き声)程度まで音圧(音量)は下がります。

第1項 人の聴覚ラウドネス特性の問題

※画像をクリックすると拡大できます。

laudness_curve.jpg

Lindosland - http://en.wikipedia.org/wiki/Image: Lindos1.svg より引用

環境ノイズに対するS/N比だけを改善しても、聴覚の「ラウドネス特性」で、小さい音圧(音量)では重低音が感知できない部分もあり、オーディオ機器メーカーでもこのことはわかっているはずなので、逆ラウドネス補償回路で音声帯域(※11)外の部分はある音圧(音量)をもとに適度に補償しているわけです。

(SONY WH-1000XM4の"耳個人差補償"と称しているのはこのAI学習の為?)

これが WH-1000XM4で22Hz以下の低周波振動(重低音)領域で過大入力による振動板の過大振幅によるフラッター(バサバサ音)が発生する理由にもなっているのですが...

参※11)音声周波数帯域とも言われ楽器や肉声の基音となる300~3400Hzの低・中音域を指します。ちなみに電波法のAM放送の公称伝送帯域は100 Hz~7,500 Hzです(実際には50Hz程度から12kHz程度は伝送できています。)関連記事「音の良いフルレンジスピーカー列伝」はこちら。

第1目 高域ラウドネス特性を利用してノイズリダクションも

ラウドネス曲線をご覧いただければお分かりのように、意外と高音域の聴覚は落ちないので...

逆にテープヒスノイズなどのホワイトノイズ系を削減するためにこの部分をいじる「ノイズリダクション」が考案されたわけですが...

第2目 重低音域では

前途したように人が許容できる大音響100㏈音圧の時でも重低音域の20Hz近傍では最も敏感な1kHzに比べて聴覚がー30㏈(約1/30)になり、ピアニッシモに相当する最小可聴域()
では実に-60dB(1/1000)まで鈍くなってしまいます!

芯のあるピアニッシモの楽音再生には重低音域が必要なのです!

楽器のソノリティーを保ったまま「芯のあるピアニッシモの楽音」を聴取するには「低域再現性」も不可欠(※42)なので、再生系(振動板:スピーカー)は電気的・物理的(音響的)にフラットな周波数特性を持っているだけでは、ピアニッシモの楽音は聞き取れなくなるわけです!

嘗てのLPレコード時代には「高域に比べて低域の感度が鈍い」ラウドネス特性の為に大音量で奏される楽音をSP盤時代のようにそのままレコードのグルーブに記録すると、隣の溝と"干渉"してしまうので1KHz以下を圧縮するRIAAカーブを用いて溝同士が干渉しないようにしていたわけです!

参※42)当サイト関連記事 ギタリストは知っている「重低音」の重要性!はこちら。

第2節「progressive bass boost compensation technology」とは

今後「真のハイレゾ」の世界を実現するには、入力に応じて可変する「progressive bass boost compensation technology」(可変低域補償)のアルゴリズム(計算手法)の開発が必要になってくるでしょう!

もっとも聴感感度が良い音声帯域(※11)の中心周波数の1khzが80db(1万倍)変化する間に、重低音域は1KHzに対して+70㏈(約3000倍)~+30㏈(約30倍)の間でプログレッシブに低域補償を行うのが理想的となるわけです!

現状、SONY さんのWH-1000XM4(※21)などのデジタルノイズキャンセリングヘッドフォンは「DSEE Extremeテクノロジー」と称しデジタル信号て(PWM変調)を行ったうえで、内蔵AIチップで逆相信号を生成してデジタルミキシングして「デジタル増幅」したうえで、「デジタル振動板」を駆動しているようですが...
更に個人設定と称して「 bass boost compensation 」も行っているようです!

そこでこの部分を更に一歩踏み込んで、嘗ての「ノイズリダクションの技術を発展させて」入力レベルに応じて低域を「細かく補償(増幅)」するテクノロジーが必要とされているわけです!

参※21)当サイト関連記事 SONY WH-1000XM4 《 ノイズキャンセリグ・ヘッドフォン購入長期レポート》はこちら。

第3項 高耐入力振動板とアルゴリズムの開発が

具体的には高耐入力振動板とアルゴリズムの開発が必要となってきます。

Sonyさんの製品例でも小生の愛機 MDR-Z1000が 最大瞬間入力4,000mWで

出力音圧レベル 108dB/mW を実現しているわけで...

第1目 大耐入力振動板の開発が...

最新型の現在マニア垂涎のMDR-Z1Rでは耐入力2,500mW(IEC)を実現していますが...

出力音圧レベルが 100dB/mW なので、耳元で重低音域130㏈を実現させようとすると1000mW0+30db(約30倍)=30000mW=30W!のお化け耐入力が日打つようとなってしまうわけで...

まあ100㏈/1khzに対して130dB/20hzは必要ないでしょうが、いずれにせよ、現況よりは連続耐入力が必要となるわけです!

振動板もMDR-Z1R で採用された高剛性のチタン振動板をさらに改良して、大入力でも焼損しないボイスコイル、大振幅に耐えるような「エッジ」の開発も必要でしょう!

第2目 デジタル制御アンプの アルゴリズム開発も

さらに前途したように、デジタルオペアンプの「progressive bass boost compensation」アルゴリズム(計算手法)を確立させる必要があります!
駆動アンプについては、ユニットと最適マッチングさせれば現状の「D級(PWS)アンプ」が効率もよく、高域までトランジェント(忠実度)の良いドライブが可能となるので、「オペアンプ?」部分のソフト開発が最大の課題となるでしょう。

[商品価格に関しましては、リンクが作成された時点と現時点で情報が変更されている場合がございます。]

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公開:2020年12月22日
更新:2021年1月 3日

投稿者:デジタヌ

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