「オーディオはオカルト」「デジタルで音は変わらない」という説があるのですが本当ですか？

Question

デジタルオーディオは音が変わらないからusbケーブルとかアンプとか無意味だと言う説が多いのですが信じていいのでしょうか？
信じる信じないの世界だと宗教みたいになっちゃうので科学的に根拠を知って損しない買い物をしたいです。
私の齧った知識ではデジタルでもアナログでも回路図の通りには動作しないだったと思います。

air_supply · Accepted Answer

ANo.9 です。

タイプミスがありました。訂正してお詫びいたします。済みません。

誤　設計上は可能なことも、実際ぎじゅ的に実現されていないことは沢山あると思います。
正　設計上は可能なことも、実際技術的に実現されていないことは沢山あると思います。

で、オーディオに関してですが、デジタル部分はサンプリング周波数や容量を最大限にすれば、かなりの高音質が得られます。例えば、mp3 で 128Kbps の音源と、無圧縮の音源で帯域を広げた音源では、天と地ほどの差があります。

そのデジタル音源を増幅して、最終的にはスピーカーやヘッドフォンと言ったアナログで聴く訳ですから、それぞれが音質が大きく影響します。デジタルだから皆同じ音質とは言えないですし、音源をチープにして高級なアナログアンプを使っても、音源のチープさは変わりません。

よりよい音質で聴きたい場合は、デジタルもアナログも重要です。データを扱うのはデジタルでも、最終的にはアナログで人間が聴く訳ですから、到底 ｢デジタルオーディオって何を買っても音は変わらないということでしょうか？｣ と言うことにはならないでしょう。

低音質な音源のデジタルオーディオもあり、高音質なデジタルオーディオも存在しているのは確かです。何でも一緒と言うのは暴論ですね。

ハイレゾ・オーディオ特集
https://kakaku.com/kaden/article/high-resolution-audio/

joshua01 · Answer

こんにちは。楽しい話題ですね。今さらですが私も混ぜてください。
　次の回答はいかがでしょうか。
　ポイントは、[　最近は機械の差が小さ一方で音楽ジャンルや聞く方法の差が大きい。自分に合ったものを探すためにまずとにかく一番安いものをきちんと味わってみる。]
　デジタルに限らずオーディオはオカルト、宗教的な要素があるので、それも楽しんで欲しいですが、まあ、最低限の知識も必要でしょうからオーディオ機器の性能の次の数値は知っておきましょう。

周波数特性»
どのくらい高い音、低い音が聞こえるかの指標で、、例えば高い方は15000Hz 以上は欲しくて20000Hz あれば十分。
歪み率»
音のざらつきの指標で1%以下は欲しくて0.1%以下なら十分。
雑音比(S/N)»
雑音の量で、50db 以上は欲しくて60db 以上なら十分。

ところが最近の機器はこれらを余裕でクリア。安物のスマホでもアンプでもほとんどクリアしています。
　機器の中でこれらの指標が問題になるのは最後のスピーカー/イヤホンです。(USB ケーブルなどこれに比べて影響は極端に小さい)
　これらは現代でも価格の差が出やすいのですが、後述の理由から、まず最低限の価格のものを味わっておくことをおすすめします。(といってもイヤホンなら100円ショップで500円ぐらいの耳穴にしっかり入れるタイプのもの)
　この際、最も大きい要素はどんな音楽ジャンルのどんなアーティストを聞くかです。乱暴に言えば、クラシックは先ほどの指標が影響しやすいですが最近のポップスなら音源がほとんど電子でいわゆるドンシャリの高音低音が強いので影響は小さく、むしろ聞く側の好みで音質調整する事が前提になっています。(このため、音質調整できる機器は欲しい)
　なお、デジタル音源では音楽の入手方法により、圧縮率»»いわばデジタル信号の節約方法。128kbps 以上は欲しくて256kbps あれば十分　は音質に最も大きい影響があるのですが、最近はネット配信でも十分クリアしているようです。
　と、いうことで、まず、ご自分の音楽ジャンルを意識し、例えば最低限のイヤホンを十分に味わい、可能ならより高額のイヤホンと比べてみる。違いがわからないかわかっても好みでない場合は安物で十分。(最近は安物もバカにできず、大音量に慣れた若者の耳は細胞も損傷しているのでその意味でも安物で十分　涙)　
　でも、それゆえにいろいろ聞き比べるのが楽しくなりますし、ワインの味のようにちょっとオカルト的にもなります。笑
　なお、スピーカーなら、スーパーウーハーがおすすめ。イヤホンと比べてスピーカーは低音が出にくく、一方、低音のためのスーパーウーハーはずうたいがでかくくて邪魔な上に低音はご近所に響くのでネット上の中古屋さんでクズ値で売っています。笑

また、回路図の件はちょっと言い方を変えておきましょう。
　回路図はいわば規格書で、指定された部品を指定された配線で結ぶと、極端に高い無線周波数の場合やよほどひどい配線や雑音環境でない限り図面から導き出される規格の最低限の性能は保証されることを示しています。そうなれば回路図の通り作ったのでは動かない　は言い過ぎ。
　一方、配線の質や部品の細かいバラツキなどに注意を払うとより良い性能になる場合もあります。
　その意味では[　高い性能を期待するならは回路図で示された事項以外に考慮すべきことがたくさんある　]、とか、[　MHZ 以上の周波数を使う無線機器やデジタル機器は回路図で示された事項意外な配慮を払わないと動作しない場合がある　]というところでしょうか。
　さてさてすっかり長くなってしまいましたがいかがでしょうか。
お役に立てば幸いです。

taka2010jp · Answer

デジタルオーディオで押さえるべき基本
https://edn.itmedia.co.jp/edn/articles/1204/23/news001_2.html

オーディオ機器の実装技術の勘所 ～電源回路から実装レイアウトまで～
https://edn.itmedia.co.jp/edn/articles/1209/18/news001_2.html

air_supply · Answer

ANo.8 です。

いえ、いえ、質問があればどしどしどうぞ！

設計上は可能なことも、実際ぎじゅ的に実現されていないことは沢山あると思います。また、100GHz で動作する CPU というのは、高性能を目指しての 100GHz でしょうから、同じ高性能でも他の方法で達成できれば良いのではないでしょうか。現在もマルチコア化で性能を上げている民生用の CPU が沢山ありますし、量子コンピューター並みとは言わないまでも、現在と違う形のトランジスタを使って動作する CPU が開発されれば、100GHz の CPU に匹敵することが可能になるかも知れません。

air_supply · Answer

ANo.7 です。

"100GHz にする技術が無いというのは、やっぱり回路の物理的な問題があるということでしょうか？ 100GHz で動かそうとすると物理的に回路内ではどういった障害が起こっているのでしょうか。"
→　CPU を高速で動作させるには、製造ルールを微細化して、配線長を短くしなければなりません。100GHz という周波数は、電波の波長では 3mm になります。

【高周波用語集】周波数と波長
https://www.stack-elec.co.jp/?p=276

いわゆるミリ波ですね(笑)。アナログの高周波回路なら、分布定数回路で設計するところです。

それが CPU の内部で伝搬する訳ですから、一寸した配線の長さも抵抗(インダクタンス)になり、周辺の構造物も容量(キャパシタンス)を持ちます。電子もリークし易くなり、各閾値も下がります。半導体として成立するかどうかはまだ判りません。

微細な設計は可能でも、実際の半導体として製造できなければ、意味がありません。まだ道は遠いでしょうし、別の道を探すのかも知れません。

5nm限界説が覆った——史上最小、ゲート長1nmのトランジスタを開発
https://engineer.fabcross.jp/archeive/20161017_1nm_transister.html

air_supply · Answer

ANo.5 です。

"書いたとおりに動く＝とりあえず音が出る、思ったとおりに動く＝良い音で鳴る"
→　いや違いますね。これはソフト屋さんの話なので、設計段階で思っていたようには実際機械は動かず、書いたコードに従って動作するので、物は思い通りには動かないという教訓です。音の出る出ないの話とは一寸違いますね。物事は、もっと深く考えましょうと言うことです。

ANo.1 さんへのお礼について：
"回路図どおりに動くのなら、CPU の性能は 100GHz でも動く製品が登場しているはずと思ってしまうのですが、そうはならないのは、回路図どおりに動かないからではないのですか？"
→　実現できる技術がまだ無いというのが答えでしょう。現在の半導体のプロセスでは、安定動作は 5GHz 台が精々で 10GHz は無理っぽく、ましてや 100GHz は当分無理でしょう。

回路図というのは、CPU のパターンのことだと思いますが、100GHz で動作させるには、現時点の技術ではパターンの浮遊容量や配線のインダクタンスなどの影響があって、実現できないものではないでしょうか？ それこそ画期的な半導体の技術でも開発されないと難しそうです。

ANo.3 さんへのお礼について：
"100GHz で設計したなら CPU が動くはずですが、そういう製品は未だ出てこないので、やっぱりデジタルでも回路図どおりに動かせない限界みたいなものがあるのでは？"
→　100GHz で動作する CPU のパターン設計を行えるのであれば、その質問は成立しますが、現実には 100GHz を前提とした CPU は設計されていないでしょう。

あと、諸々の条件や制約を無視すれば、クロックを上げることは可能ですね。ただ、実際の CPU がそれについてこなければ 100GHz は無意味です。現実には、5GHz 台で動作する CPU が普通にありますけれど、20 年前からすると夢のような周波数ですね(笑)。

パソコンパーツの歴史 デスクトップパソコン向けCPUの歴史１ ～4004からPentiumまで～ （2001年12月21日公開）
http://www5d.biglobe.ne.jp/~hotaka/history/cpu/desk_history1/desk_history1.htm

そういった技術の進歩で実現される可能性はあるかも知れませんが、別の形で 100GHz 相当の性能を引き出せるようになるかも知れません。未来になってみないと、それがどのようなものなのかは判りませんね。

【2022年現在は？】「ムーアの法則」の限界はいつ？終焉の原因は？トランジスタ数が倍増し続ける秘密とデバイスの動向
https://souken.shikigaku.jp/19853/

2040年までに進化していくコンピュータシステムと進化に対する人類が辿るべき、リベラルアーツの道とは！？
https://fhfj.jp/news/137/

air_supply · Answer

昔電気回路設計の仕事をしていて、それを動かすソフト屋さんにこういわれました(笑)。｢思った通りには動作せず、書いた通りに動く｣ と ･･････ まぁ、電気設計も設計した通りには動作するが、思った通りには動作しない場合もあるので、そうなんだと思いました。

プログラムは思った通りには動かない。書いたとおりに動くのだ
https://wirelesswire.jp/2015/06/32044/

アナログは事象との戦いで、デジタルは規格との戦いです。オーディオでオカルトと言われているのは、アナログの世界ではないでしょうか？ ケーブルの材質から電信柱まで(笑)、果ては電力会社の問題にまで及びます。到底掴み切れない感じがします。

デジタルだから音が良いって本当？ 
https://jp.pronews.com/column/2009031311007233.html

デジタルは、範囲を広げればどこまでもデータ量が増えますし、アナログとの境界で様々なパラメータが発生します。これらが混然一体となって、現在のオーディオの世界を創っています。

デジタルは規格ですから、それを具体的に形にする現実では、音質や忠実性と言った部分は、大きく影響を受けます。USB ケーブルの質が悪ければ、ノイズだらけになってしまうでしょうし、アンプなどはデジタルで動作していても、結局はアナログ回路ですから、拘りによっては求める音質は変わって行くでしょうね。また、電源周りの雑音レベル等を考えると、現在の環境はノイズだらけですから、電波の無い世界に転生したくなります(笑)。

デジタルとアナログの違い、サンプリングとは？【今さら聞けない用語シリーズ】
https://info.shimamura.co.jp/digital/knowledge/2014/04/16811

ある程度質の良いもので揃えないと、基準を突破すらできないことになってしまいます。まぁ、そうは言ってもその基準がどこにあるのかも、見つけ難いことではあるのですけれど。

『アナログ、復権の10年』アナログオーディオの10年を総括する
https://www.jas-audio.or.jp/journal_contents/journal202210_post17535

usa3usa · Answer

>usbケーブルとかアンプとか無意味
＞科学的に根拠を

usbでのデジタルオーディオの通信は、（エラーがあっても修正しない）「アイソクロナス転送のプロトコル」で行われるため、データエラーが頻発するような一定品質以下のusbケーブルでは、音に影響が出ますよ。
なお、他のプロトコルでの転送の場合、エラーが出なくなるまで再送するので、転送速度が遅くなるだけで、通信データの品質はUSBケーブルの品質に影響されません。

http://www.picfun.com/usb03.html
(4) アイソクロナス転送のプロトコル
　　この転送の場合には、とにかくエラーがあっても良いから、一定時間以内に
　　一定の量のデータを送受信したいという要求に応えるものなので、
　　そのプロトコルは下図のように非常に単純になっていて、ハンドシェイクの部分
　　が省略されています。
　　これで高速の連続通信が確保できることになります。

かつみ先輩 · Answer

50~15khzのFM放送で、同じ曲なのに、民放とNHKでは音が違い、民放の方が、派手に聞こえる。ちなみに、皮膚が20khz以上の、音を聞いているって、知ってますか。YouTubeで、ヘウレーカを検索するといいかもです。

lv4u · Answer

オーディオは、５０年以上も前から、宗教的な世界だったと思いますよ。
測定器を使って表示される数値やグラフでは判らない世界なんです。

測定器を使って調べたら、トランジスタやＬＳＩで作られたアンプのほうが真空管アンプよりもずーーと高性能である。
でも、「真空管アンプのほうがいい音なんだよ」っていう人が割といらっしゃるようですからね。

なので、アナログとデジタルについても同じでしょう。

＞＞私の齧った知識ではデジタルでもアナログでも回路図の通りには動作しないだったと思います。

それはないですよ。特にデジタルは回路図の通りに動作します。
アナログ回路は、部品に表示された値と実際の部品との相違があるケースがあるので、回路図の通りには動作しないこともありえます。

私が子供のころ、トランジスタなどを使ってアンプを作ったとき、同じ型番でも、特性のそろったトランジスタを探して組み立てた記憶があります。

「オーディオはオカルト」「デジタルで音は変わらない」という説があるのですが本当ですか？

ANo.9 です。

こんにちは。

デジタルオーディオで押さえるべき基本

ANo.8 です。

ANo.7 です。

ANo.5 です。

昔電気回路設計の仕事をしていて、それを動かすソフト屋さんにこういわれました(笑)。

>usbケーブルとかアンプとか無意味

50~15khzのFM放送で、同じ曲なのに、民放とNHKでは音が違い、民放の方が、派手に聞こえる。

オーディオは、５０年以上も前から、宗教的な世界だったと思いますよ。

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