🎵なぜオーディオケーブルで「音のキャラクター」が変わるのか？ 周波数特性の差を可視化するpart1

こんにちは、manotchです。

「オーディオのケーブルを替えたら、音が変わった」 オーディオファンならずとも、こんな話を聞いたことはないでしょうか。「高音がクリアになった」「低音が引き締まった」といった感想は、しばしば「音のキャラクターが変わった」と表現されます。

しかし、多くの人は「気のせいでは？」と懐疑的です。 もし、この「キャラクター」の違いを、主観的な感想ではなく、客観的なデータとして「可視化」できたら、どうでしょう？

今回は、ケーブルが持つ「ある特性」に着目し、その周波数特性を可視化しようと試みた、興味深い実験のプロセスをご紹介します。

■ケーブルがマイクになる？

注目したのは「マイクロフォニック音によるノイズ」です。

たとえるなら… マイクは「空気の振動」を「電気信号」に変える装置です。 実はケーブルも、それ自体が物理的に振動すると（例えば、床を歩く振動やスピーカーの音圧で揺れると）、ごくわずかな電気ノイズを発生させてしまいます。これがマイクロフォニック音です。

楽器を演奏している方は、ケーブルからマイクロフォニック音を拾う現象があるそうなのでご存じかもしれません。マイクロフォニック音はケーブルや電気部品に振動が与えられたりすると発生するとされており原理的には既知の物理現象です。

普段は音楽信号に隠れて気づかないような小さな音です。 しかし、もしケーブルの種類によって、この信号の「音色（周波数特性）」が違っていたらどうでしょう？

これが、ケーブルの「音のキャラクター」の一因になっているのではないか？という仮説から、実験はスタートします。

■ケーブルから出る音を録音

この実験に至った経緯ですが、以前に面白半分で録音機に繋がったケーブルに超音波歯ブラシで振動を与えるとモニタースピーカーから超音波歯ブラシの音が聞こえたことから始まります。その時の動画がこちら！

ケーブルに超音波歯ブラシが接触した瞬間、スピーカーから超音波歯ブラシの音とそっくりな音が聴こえてきました。ビービー鳴ってますね。何でしょうコレ？

■ケーブルA,B比較実験

実験開始：ケーブルの「声」を聴いてみる

そこで、たまたま手元にあった2種類の手触りが異なるケーブル、「ケーブルA」と「ケーブルB」で実験を開始しました。

• ケーブルA: 銅の単線。硬い。（写真上）
• ケーブルB: Aとは異なる、一般的な撚り線。単線より柔らかい。（写真下）

【測定方法】

1. ケーブルを超音波歯ブラシで振動させる。
2. その時に発生した電気信号（マイクロフォニック音）をオーディオインターフェイスでモニターしPCの音声解析ソフトで分析（FFT解析）。
3. 振動させる「前」と「後」の差分が分かるようグラフ化する。

注）FFT解析とは、一言でいうと「音の”成分”分析」です。

一見ただの複雑な波形にしか見えない信号を、FFT解析にかけると、

「どの周波数（音の高さ）の成分が、どれくらいの強さ（音量）で含まれているか」

をグラフにして、一目でわかるように分解・可視化してくれる技術です。 ごちゃ混ぜの音から「ド」と「ミ」と「ソ」の音量を取り出すようなイメージですね。

実験はシンプル。写真のような録音機の外部マイク入力にオープン（無信号）状態のケーブルを接続し、超音波歯ブラシを当てて振動させるというものです。発生した信号音をPCの音声解析ソフトにかけてグラフに表示させます。

動画でいうと赤い線が振動のピーク電圧を示しています。黒い線が振動がないときです。赤い線と黒い線の差分がマイクロフォニック音の信号電圧になります。

■ケーブル毎に違いがある

【最初の発見】 実験をしてみると、すぐに面白い違いとして表れました。

グラフは赤い線と黒い線のデータを記録して差分を表示しました。横軸は周波数で縦軸は信号の電圧です。

ケーブルA（硬い単線）は、特定の周波数（特に1kHz以下の低い音域）で、ノイズが鋭く「ピーキー」に発生するようです。 この傾向は、何度やっても同じでした。

※グラフの見方

「（振動あり/なしの）差分データ」を算出し、その差分データを「ケーブルA（青）」と「ケーブルB（赤）」で比較。横軸は周波数レンジ200～1,600Hz、出力はdBV

青いグラフは銅の硬い単線です。500Hzあたりと1KHzあたりに鋭いピークが発生しています。赤いグラフは一般的な撚線です。ところどころピークはありますが、青いグラフとは発生するピークの周波数と大きさが違っていました。撚線の方がピークも鈍く緩やかという違いがあります。

同じ周波数帯でズームしてみると違いがはっきり分かるようになりました。

たとえるなら… Aくん（ケーブルA）とBくん（ケーブルB）が、揺らされたときに「声」をあげるとします。

• Bくんは「うー」と、全体的に低いノイズを出します。
• Aくんは「キーン！」と、特定の高さの音（周波数）だけが鋭く響く「声」をあげるのです。

ケーブルによって、明らかに「声色＝マイクロフォニック音の周波数特性」が異なることが見えてきました。

■実験精度を上げる工夫

「可視化」の精度を上げる：測定系の改善

最初の実験は、振動のさせ方も「適当」で、周りの外来ノイズも拾っていました。これでは「Aくんの声、本当にAくんのもの？」と疑われてしまいます。

「音のキャラクター」をより正確に可視化するため、測定方法を改良しました。

• 課題①：振動が不安定
  • 対策: 振動源を「超音波歯ブラシ」から「振動スピーカー」に変更。一定の強さと周波数で、安定してケーブルを振動させられるようにしました。

振動スピーカーは写真の円板の部分が5Vppといった一定振幅で動くのでケーブルを振動させることが出来ます。また、振動源として信号発生器を使う事にしました。常に一定の周波数でケーブルを振動させることが出来るようになりました。写真のケーブルはテープで固定していますが、更に安定して振動できるようにクリップを使用して一定の力で固定を行うようにしました。

こうする事で、実験の測定精度が高まります。

• 課題②：外来ノイズが邪魔
  • 対策: ケーブルの先端を「ショート」させました。こうする事で何もしない状態は完全に無信号になるはずです。
  • たとえるなら… ケーブルを「アンテナ」として機能しないように「耳栓」をさせた状態です。これで、外部から飛び込んでくる電源からくる低周波のハム、ラジオやWi-Fiなどのノイズ（外来ノイズ）を大幅に減らし、純粋に振動によって発生する「声」（マイクロフォニック音）だけを観測しやすくしました。

この改良により、ノイズとしてみた「差」は10〜20dB以上（デシベル）という、電気的にはかなり大きな有意差のあるレベルではっきりと観測できるようになりました。測定系ですが、最終的には下記の接続としました。どのような機器を使用して、どのようなケーブルをどのようにして測定したか具体的に開示する事で第三者による検証も可能にしました。

条件：ケーブルA,Bの長さは共に25センチに統一しています。

■ケーブルのキャラクターを可視化

ついにケーブルの「キャラクター」が可視化された！

改良した測定系で、振動スピーカーから100Hzの方形波（歪んだ信号）を与えてみました。 すると、ケーブルごとの「キャラクター」が、グラフ上にはっきりと姿を現したのです。

実験から分かった事

• 振動が強いほど、マイクロフォニック音ノイズは大きくなる。⇒振動が主原因と分かる。
• 発生するマイクロフォニック音ノイズは、元の振動とは異なる「歪んだ」波形をしている。
• そして何より、ケーブルAとBでは、ノイズの周波数特性（グラフの山の形）が全く違う！

グラフは、ケーブルAが特定の周波数で鋭く反応し、ケーブルBが比較的おとなしい特性を持つことを「可視化」してくれました。そして、低域とか中高域とかどの周波数帯でもっとも反応が高いかも分かるようになったのです。グラフの縦軸は黒線の間隔で電圧比10倍（20デシベル）です。

このように、ケーブルAとBに同じ振動を与えるとマイクロフォニック音の電圧やピーク周波数に大きな差が生じたのです。

さて、興味深い結果が得られましたので、更にもう一つケーブルCを準備して全く同じ条件で実験してみました。ケーブルCはマイク用ケーブルなどに使われるカナレL-4E6Sです。定番と言われるメジャーなオーディオケーブルですね。

実験すると、驚くべきことに他のケーブルに比べて明らかにマイクロフォニック音のノイズレベルが非常に小さい（-20dB以上）ことが分かりました。メーカーに聞いても教えてくれないかもしれませんが、何らかの対策がされているかもしれませんね。

カナレのサイトを調べてみたところ、「4芯スターカッド」という電磁誘導ノイズの除去に特化した構造を持っていて、高密度編組シールドで電磁波ノイズを防ぐ…という記載がありました。マイクロフォニック音のノイズ対策とは違うかもしれませんが、この辺の効果なんでしょうか。

・・・さて、ここで一旦、ケーブル毎の特徴をまとめます。どの程度、音質に影響が出るのでしょうか？今後の研究課題です。

ケーブルA・・・低域を中心に鋭いマイクロフォニック音のノイズが多く出る特徴
ケーブルB・・・中高域に寄ったピークが出る特徴
ケーブルC・・・他のケーブルより全体的に20dB以上もノイズが小さい特徴

新たな疑問：その「差」の本当の理由

さて、実験は成功です。 「ケーブルによって周波数特性（音のキャラクター）は確かに違う」ということが、可視化できました。そしてそのマイクロフォニック音はアンプに繋げば実際にスピーカーから聞く事が出来るのです。

しかし、ここで新たな、そしてさらに本質的な疑問が湧き上がってきます。

この「差」は、本当に「振動（マイクロフォニック）」だけが原因か？

実験に使った「振動スピーカー」は、電気で動く磁石です。当然、周囲には電磁波（電磁誘導）を発生させています。

もしかして、観測されたノイズの差は…

• 原因A（当初の仮説）: 振動に対する「声」の違い（＝マイクロフォニック特性）
• 原因B（新たな仮説）: スピーカーが発する電磁波ノイズの「拾いやすさ」の違い（＝シールド特性）

…ではないでしょうか？

特に、ケーブルAは「単線」です。ノイズを打ち消す「撚り線」構造に比べ、一般的に外来ノイズ（電磁誘導）に弱いとされています。

たとえるなら… 「Aくんは声がデカい」と思っていたら、実は「Aくんは地獄耳で、隣の部屋の独り言（電磁誘導）を全部拾って、そのまま叫んでいた」だけかもしれません。

■総括

結論：いずれにせよオーディオのケーブルに「キャラクター」は存在する

この「電磁誘導」の影響がどの程度かは、さらに実験を深堀りしないとわかりません。

しかし、今回の実験の目的は「ケーブルによって特性差があるか？」を確かめることでした。 その点において、答えは「YES」です。

たとえその原因が「振動」であれ「電磁誘導」であれ、分からないことは多いですが、

ケーブルの「構造（単線か撚り線か）」「材質」「硬さ」といった物理的な違いが、マイクロフォニック音の「周波数特性」として、明確に「データとして可視化」できるほどの差を生む。

この事実は非常に興味深いと思いませんか？

私たちが普段、オーディオで音楽を聴く時に感じる「音のキャラクター」と呼んでいるものの正体は、こうした複数の要因（振動耐性、ノイズ耐性、材質など）が複雑に絡み合って生み出される「マイクロフォニック音の周波数特性」が、元の音楽信号に影響を与えた結果なのかもしれません。

ケーブルの世界、まだまだ奥が深そうです。

今日はここまでにします。最後までお読みいただきありがとうございました。

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