オーディオでの２０ＫＨｚを超える音って・・・

Question

教えてください。悩んでしまいました。
オーディオ雑誌などを読んでいると、２０ＫＨｚを超えるスーパーツイーター域の音が大切である
ように書かれていますが、ＣＤには２０ＫＨｚまでしか記録されていないはずですが、どう言う
ことでしょうか？倍音？
倍音にしろ、何にしろ、記録されていない周波数域が再現（生成なのかな？）される過程はどこで、
どのように再現（生成なのかな？）されるのでしょうか？
雑誌を読んでいると
ＣＤプレーヤー、アンプ、スピーカーのすべての、能力がそれなりにそろってないと出ないようにも
読み取れましたが・・・
私は５０才を過ぎており、１６ＫＨｚなど聴こえるはずもないのに、ＷＭＡなどの圧縮音源とＷＡＶの
無圧縮音源の差は、明らかにわかります。またウォークマンにＷＡＶで転送をした音楽でイコライ
ザーの１６ＫＨｚを（ウォークマンのイコライザーは１６ＫＨｚが最高なので残念です）ＵＰさせると低音
のだぶつきがなくなったり、不思議で、不思議で質問させていただきました。

John_Papa · Accepted Answer

『空気のひずみを感知』
そうです。超音波の差音は感知できません。
超音波で起こる空気の歪が可聴域に起きていればマイクで収録されてＣＤにも記録されます。感知できるのはこれです。
超音波で起こる空気の歪は、再生装置に超音波を再生する能力がある必要は全く無いのです。
また、バラメトリックスピーカーの開発において高周波超音波が人間に無感知な事とか生態への安全性等が調べられています。そうでないと使用は許可されませんから。

ウォークマンの補完機能について詳細は判りませんが、過去例から類似例を掘り起こすと例えばヤマハのＤＳＰのように得られる成分から残響を作り出して付加してやることで、雰囲気とか臨場感を創造する事はできます。音圧以上に低音を感じたりもします。録音から残響を分析して相応しい補間をするのは大変な技術なんでしょうけど。これはMIDIデータの打ち込みをやって感じた事ですが、元の情報に空間情報が少なければ人工的な空間がマッチングしやすいかも知れません。
個人的な所感になりますが、
蘇るのでは無くて新たな創造であっても結果がより望ましければ受け入れられると思います。
写真やテレビ映像は自然な色やコントラストで有るより鮮やかでハイコントラストである事が喜ばれますが、音もそうであって良いはずです。
ほとんどの聴衆は、原音ではなく、音楽性という芸術を聴きたい訳ですから、ＬＰの頃より行われていた残響音の付加など音楽性を引き立てる創造はむしろ歓迎していると思います。オーディオアンプやスピーカーにもそのような要求をしてきたのではないでしょうか。

John_Papa · Answer

この件についてのみ補足します。

＞２０ＫＨｚ以上の音についても、意味があることはオーディオ専門家や深く趣味としている方々の間では有力ですよね。
その人たちは勉強不足なだけでしょう。都市伝説ですね。
超音波スピーカーとその利用法については、多額を投じて研究も尽くされて沢山の特許が有ります。
超音波が人に作用するのは高音圧で空気の非線形歪が生じる時だけです。これも超音波が知覚されるのではなく、超音波が起こした空気の歪である可聴周波数が聞こえるだけです。
その方面を知りたければ、「パラメトリックスピーカー」とか「スピーカー　非線形」というキーワードで検索してみてください。
差音も人間の聴感が非線形であるために起こる現象です。聴感だけでなく五感全てが非線形です。なんらかの知覚があれば差音認知は起こる筈ですが、通常音圧可聴帯域外では起こりません。
なにかあるだろうという期待をもたれるのはご自由ですが、他のもっと有用な方面に注力されたほうが得る物が有ると思います。

John_Papa · Answer

＞不思議で、不思議で
その通りです。聴感の事ですので、余り研究されていなかったり発表されていなかったりで資料があまり有りません。研究費も出資者がいませんしね。
しかし、デジタル音声圧縮にはこの聴感を利用した非可逆圧縮が行われます。
おそらくkazukun50345さんは、大音量ではなく適正音量で聴かれてるのでしょう。
kazukun50345さんの不思議は、「マスキング」でだいたい片が付くでしょうが、これが詳細な実証研究があまり為されていません。
人間の耳は個人差は有りますが0dB～120dBSPLの音を聞くことができると言われています。しかし、同時にこれだけの範囲の音が聞き分けられるのではなく、およそ20dB程度の範囲しか聞き分ける事ができません。つまり「窓」を通して風景を切り取って見るように20dBの窓をスライドさせて0dB～120dBSPLの範囲が聞けるのです。
デジタルの音声圧縮は、3bitなら18dBのダイナミックレンジですので3bitサンプリングの窓をスライドさせればリニア16bitや24bitサンプリングの聴感に近いサンプリングが実現できるというマスキング理論が高い圧縮率を実現させています。これとラウドネスレベル曲線が圧縮サンプリングの２本柱です。
実験していないので個人的な所感ですが、人の耳が得意とする70～80dB程度の音圧においてはこのマスキングの窓はもう少し広いのではないかと思います。
『無圧縮音源の差は、明らかにわかります』は、マスキングの窓の違いによる倍音や背景音の欠損感によると解釈する事ができます。
『イコライザーの１６ＫＨｚをＵＰさせると低音のだぶつきがなくなった』というのもマスキングの窓範囲とラウドネスレベル曲線での音圧分布の変化で説明可能でしょう。
リニア16bitと圧縮の大きな違いは、リニア16bitの場合イコライジングした際にマスキングされていた音が聞こえてきますが、圧縮では新たなマスキングで聞こえなくなることは有っても隠れていたものは消されているので決して出て来ることは無いという点です。

２０ＫＨｚ超の再生ですが、聞こえない人には意味が無いというのが現在の有力説です。これは、人の聴感によって生じる差音（例えば10000Hzと10500Hzの音を同時に聞かせると500Hzの音も聞こえる現象）の実験を２０ＫＨｚ超の周波数帯で行って感知能力が無い事が判っている為です。
２０ＫＨｚ超の再生ができる装置で音が良く聞こえるなら、音が出る出ないということより他に原因を求めるべきでしょう。

Yorkminster · Answer

CDを聞く限り、スピーカーが20kHz以上を再生できても意味はありません。CDのサンプリング周波数は44.1kHzであり、22.05kHz以上の音が混入すると酷い雑音を発するので（エイリアス歪みという）、急峻なフィルタで20kHz以上の音を遮断しています。「ない袖は振れない」ので、いくらスピーカーに再生能力があっても無意味です。

また、スピーカーに20kHz以上の再生能力があることと、20kHz以下を正確に（余裕を持って）再生できることとも、論理的な必然性はありません。ツイーター単体で20kHz以上まで再生できる場合には、歪みが可聴帯域内に少ないことが期待できますが、測定してみないと分かりません。一般論としては、1個5000円でカタログ上50kHzまで出るツイーターよりは、1個5万円で20kHzまでと記載されている方が、可聴帯域の内外を問わず、低歪みで高性能でしょう。

もっとも、歪みがあるほうが好ましいと感じる人も、少なくありません。多少歪んでいる方が、音に輝きを感じたり、暖かさを感じたりすると言われています。

SACDやダウンロード販売のハイレゾ音源は、数10kHzまで記録されているものもあるようです。しかし、このような超音波がどの程度の意味を持つのかは、あまり定量的に語られていません。

そもそも、SACDの符号化方式はDSDであり、従来CD等で使われてきたリニアPCMとは方式が異なるため、単純には比較できません。

おそらく、この手の音源で音質が良くなる最大の理由は、ダイナミックレンジの拡大でしょう。CDは16bitなので、ダイナミックレンジは理論上の最高値でも96dBです。オーケストラの最大音量が110dB程度、人間の聴覚の限界が120dB程度と言われているので、かなり足りません。これが、24bitになれば144dBまで記録できるので、特に小音量での音質が改善します。SACDの場合でも、ダイナミックレンジは120dB以上と謳われています。

超音波のほうは定量的な話を見かけませんが、ダイナミックレンジであれば理論の上で確実に高音質化に貢献します。

いずれにせよ、スピーカーが超音波を再生できるとしても、そのこと「だけ」が高音質の指標ではありません。周波数特性はカタログに載るので、「どうだ凄いだろう」とアピールしやすいのでしょうが、歪み率や位相特性、群遅延特性などはほとんど語られません。実際には、音質に対する影響は無視できません。

>> ＷＭＡなどの圧縮音源とＷＡＶの無圧縮音源の差 //

確かに、WMA、MP3、AACなどは、高音域をカットするものが少なくありません。音質にとっての重要性が（相対的に）低いので、その分を中低音に割いた方が効率的なことと、エンコーダの特性上、高音が入っているとかえって音質を劣化させかねないからです。

しかし、それ以上に、中低音でも音を間引いて合理化しています。具体的には、より耳に残りやすい成分だけを残すようにします。従って、高音がカットされていることとは無関係に、音質の差を感じたとしても不思議ではありません。

>> イコライザーの１６ＫＨｚをＵＰさせると //

イコライザというのは、その表示された周波数だけをピンポイントで調整する訳ではありません。そこを中心に、前後の周波数に渡って変化します。高機能なものだと1/3オクターブ単位（30～31素子）ですが、ポータブル機器だと1オクターブ単位（10素子）くらいでしょう。これだと、16kHzを調整しても12kHz程度までは影響しているかも知れません。

また、聴覚が衰えてきても、音量を上げれば聞こえることがあります。

中高音は、低音の倍音を構成しているので、中高音の変化が低音の聞こえ方に影響することは、大いにあり得ます。

iBook-2001 · Answer

はじめまして♪

私のサブシステムにはリボンツイーターを加えております。しかも計算上は４０KHz以上からカットしてます（笑）
まぁ、実際には緩いカットで音量レベル合わせの目的も兼ねた物です。

さて、スピーカーの工作を長く楽しんでいますと、測定用の単身号が聞こえない領域で、全体の音が変化するように感じます。
高域側も低域側もそれぞれ反対側の音域まで音質的に変化をもたらしますね。

科学技術のオーディオとして、測定値や理論だけでは説明が出来にくい、微妙な変化を人間の耳は聞き取る事が出来るんだと思います。
この部分を強調しますと、オカルトとか心理効果など、訳の分からない方向へのめり込んじゃう人も居るようです。

たしか２０歳くらいから加齢に伴って高域の限界周波数が下がってくるんでしたっけ？　１０歳でしたっけ？　
あくまでも想定用の単純信号ですから、楽器音の音色変化を聞き分けできなく成ると言う意味とは別物と考えてよいでしょう。

特にスピーカーに関しては、可聴帯域以上の能力が有る事で、可聴帯域の再生が　より余裕を持って再現出来るのかもしれませんね。

中学の頃に１６Hzを再生するスーパーウーファー（ASW方式だったかな？）を組み立てた事が有ります。ユニットが内部でボンドで造り込んだので修理出来きず今は邪魔な物体ですが、そんな周波数の入った音源はカセットでは無いはずなのに音の広がり感が良かったように記憶しています。

若い時は突き進む物で、完成後に移動が出来ない巨体を分解不可能な構造で組み立てちゃったものです（爆笑）

CD等のデジタル音源に対して悪く言う方も居ますが、２０K までだから悪いのではなくて、２０Kで強力にカットするフィルターによる影響が大きいのかな？と個人的には考えています。

オーディオ機器が２０K以上まで対応した場合、２０Kまでしか入っていない音源でも、より良く聞こえる事は、それなりの理由が有る物でしょう。
実際の２０K以上の信号が必要かどうかは解りませんが、機器のトータル的な余裕度により、測定器等では検知出来ないけれど、人の聴感は聞き分けるのかと思います。

私の様な若輩者が生意気な考えを書き込みまして、本当に申し訳有りません。

でも、音楽やオーディオ機器等が趣味なので、出しゃばらせていただきました。

IDii24 · Answer

スーパーオーディオCDを想定すれば１００KHzまで記録されてます。普通のCDではやはりスーパーツイーターは関係無いと思います。

それにオーディオが趣味のひとはまだアナログレコードをたくさん持ってます。自分もそうですが、レコードって聴く回数で音は悪くなりますから、カートリッジを新品の状態で、いいコンディションのときの音を録って置きたいと考えます。そのときには４８KHｚのサンプリングで２４ビットで録音します。単純に２４ｋｈｚまで録れます。これで抑えてるのはファイルが大きくなりすぎて保存が大変だからで、本当は９６KHｚでサンプリングしたいと思います。つまり凝っている人はそのぐらいの音で録っているので、スーパーツィーターって必要なんですよ。同じアルバムのCDよりいい音になりますよ。ノイズ処理してリマスターまでやって保管します。

圧縮はしません。圧縮で影響されるのは周波数ではなく、音の間引きですから必ず音は変わります。またイコライザーはその周波数だけを強調したり出来ません。かならず周辺や倍音の周波数などが影響されますので、音の変化は違うところにも現れます。

yosifuji2002 · Answer

20kHz以上が再生できるということは、20ｋHz以下も余裕で再生できるということです。

そういう意味では20ｋHzまでしか再生できないものよりはおそらくフラットのなるでしょうし、ひずみも少なくなるでしょう。

20ｋHz以上の再生が必要かどうかは議論百出です。私は自分の経験からは関係ないという立場ですが、それはそれを聞く耳がないからだといわれそうです。それにはそうとそうでないとも反論できません。

ちなみに私のツィーターは100ｋHz魔で再生可能というものですが、あるときどうも音が変だなと思っていろいろ調べてみると片方のツィーターの断線であることがわかりました。いつからそうなっていたのか判らなかったので、私の高域特性はこの程度です。

WMAとWAVの音の差は単に高音特性の差ではなくて、圧縮と非圧縮の差がありますから、なんともいえないところがあります。

超高音域を変化させると低音が違って聞こえるというのは、音は全体のバランスで聞くところがあるということと、低音でも多少は高調波を含んでいるのでそれが影響するのかなという気がします。

記録されていないはずの高調波が再生される可能性は、再生装置のひずみは何らかの形で基音の高調波を含みます。特にスピーカーのひずみは結構大きいですから、そこからそのようなことが起こるのかもしれません。でもそれが人間に検知できるほどかどうかは微妙ですが。

オーディオでの２０ＫＨｚを超える音って・・・

『空気のひずみを感知』

この件についてのみ補足します。

＞不思議で、不思議で

CDを聞く限り、スピーカーが20kHz以上を再生できても意味はありません。

はじめまして♪

スーパーオーディオCDを想定すれば１００KHzまで記録されてます。

20kHz以上が再生できるということは、20ｋHz以下も余裕で再生できるということです。

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