理論上、何デシベル出るか教えてください。(2)

質問

昨日、ICレコーダーを使って、自分のヘッドホンを使って何デシベル出るかと言う質問をしました。
http://okwave.jp/qa/q8448404.html

今度は、手持ちのICレコーダーで下記のヘッドホンを使って、理論上、最大何dBでるか教えてもらえないでしょうか?(自分でも計算してみたのですが、3つのヘッドホンとも音圧感度+-1以内になるので、自信がなくなったので質問してみました。）

利用する機材は以下の通りとします。
ICレコーダー、オリンパスV-802　ヘッドホン最大出力： 3mW＋3mW（16Ω負荷時)、、
任意のヘッドホン　
(1)オーディオテクニカ　ATH-SX1a　インピーダンス30Ω、音圧感度103dB/mWの時
電流は1.6mW流れるので・・・
10*log1.6=0.204・・・
103+0.2=103.2
最大102.8dBでるということでよろしいでしょうか?

(2)ゼンバイザー HD800 インピダンス300Ω、音圧感度102dBの時
電流は0.16mW流れるので・・・
10*log0.16＝-0.8
102-0.8=101.2
最大101.2dBでるということでよろしいでしょうか?

(3)フィリップスSHE9710 インピーダンス：16Ω 音圧感度：103dbの時
電流は3mW流れるので・・・
10*log3=0.5
103＋0.5=103.5
最大103.5dB出ると言うことでよろしいでしょうか?

回答No.2

HAL2（@HALTWO） · ベストアンサー

検算している時間がないので、計算は合っているものとして回答します。……式は合っていますので間違いはないと思います(^_^;)。

間違っているのは「電流は xx mW 流れるので」という記述だけです(^_^;)。

電流は A (Ampere) であり、W (Watt) は電力です。

電力は「流れる」とは言わず「出力される (入力される)」と言います。

従って「電力は xx mW 出力される (入力される) ので」が正しい表現ですね。

恐らく、御質問者さんは高 Impedance 仕様の Headphone と低 Impedance 仕様の Headphone とで出力に大差が無いことに不安を感じていらっしゃるのだろうと思いますが、最終的に音圧を発生させるのは Diaphragm (振動板) ですので、Diaphragm が他のものとは根本的に異なる画期的なものでもない限りは大差など付きようがありません。

Diaphragm を駆動するのは Amplifier から出力される電力と Headphone に内蔵されている Magnet ですが、Magnet を桁違いに強力にするには桁違いに大きく重くしなければなりませんので、そんなものは実用的ではないでしょう……Samarium Cobalt 磁石を Neodimium 磁石に変えたところで、大きさに大差がないのであれば Diaphragm にかかる磁界密度も何倍にもなるわけではありませんので……2 倍になったところで 3dB しか向上しませんし……。

Diaphragm 素材を画期的なものに変更すれば Magnet や駆動 Amplifier もそれなりに対応できるものに変える必要があるでしょうし、そうした Headphone の典型が STAX 社の Electret Condenser Headphone Series です。……ただし STAX 社の Electret Condenser Headphone は大出力を求めるものではなく、Studio Monitor Speaker をも大きく凌ぐ超低歪率再生能力を狙ったものであり、Studio Monitor Speaker で音決めされた音にはなり得ないことから、好き嫌いの評価が大きく分かれる Headphone です。

似たような素材の Diaphragm を使用して似たような構造を採る Headphone は Voice Coil (駆動巻線) を増やして Impedance を高めても Amplifier への負荷も高まってしまうので結局は低 Impiedance 仕様の Headphone と同じような最大音圧しか得られません。

Diaphragm の素材も System 全体の構造も Headphone とは大きく異なるものでありながら Headphone 用 Amplifier で駆動できるものが Earphone です。

Headphone と Earphone は混同されがちですが、Earphone は早い話が「昔の TV や Radio に使っていた片耳式の Inner Ear 型」であり、現在は両耳式の Stereo Earphone が Handy IC Recorder や Walkman などに用いられて「Canal (導管) 型 Earphone」と呼ばれるようになっています。

Earphone の欠点は再生帯域が狭いことでしたがが、近年では聴感上に於いては大型 Headphone に迫る広帯域再生を行える Earphone もたくさん出てきていますね。

音楽用として持て囃された草分け的 Earphone としては補聴器 Maker だった ETYMOTIC RESEARCH 社の ER-4P が有名でしたね。

http://www.soundhouse.co.jp/shop/ProductDetail.asp?Item=1162%5EER4PT%5E%5E

ER-4P は広帯域再生を狙ったものですので決して高感度を狙ったものではないのですが、それでも 105dB/mW ぐらいの感度を持っています。……実際には発音源と鼓膜との間に無駄な空間がない Canal 方式であることから聴感上はもっと感度が高く感じます。

昔ながらの TV/Radio 用 Earphone ともなるともっともっと感度 (電力→音響 も変換効率) が高いですよ……何しろ電源を持たない非増幅回路で Radio の電波を音波に変換していた頃からある発音器型式ですから……もっともっと感度が高いのが「Dial 式黒電話」の受話器に入っていた型式のものですが……(^_^;)。

素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

＞「電力は xx mW 出力される (入力される) ので」が正しい表現
勉強になりました。当方、電気に関して素人です。

自分のICレコーダー、明らかに音量の取れないヘッドホンも多いです。ATH-M30とかAKG K271MK2とかゼンバーザーHD***(細かい型番は忘れました。）
インピと音圧感度の重要性が分かりました。

回答No.4

denwaha4126

まあ、はっきり言って、その情報から正確な計算は出来ません。
例えば、最大出力 100W（4Ω負荷）というパワーアンプの出力インピーダンスは 4Ω ではありません。ゼロです。
最大出力は、負荷インピーダンスと出力インピーダンスと、最大出力電圧か最大出力電流のどちらかを超えない条件で決ります。
だから、3mW＋3mW（16Ω負荷時)だからといって、出力インピーダンスが 16Ω とは限りません。

つまり、16Ω負荷で3mW出力されるという事が分かるだけで、それ以外だと計算できません。
だから、同じ16Ωである（３）の計算は合っています。

それから、よく間違えるのですが、HD800 の感度は他と単位が違います。
メーカーサイトで調べてみると、102 dB SPL (1kHz, 1 Vrms)　です。
国内では1mW入力の音圧レベルで感度を表示しますが、海外では1V入力で測定することもあります。
計算して単位をあわせると、97 dB SPL (1kHz, 1 mW)　の感度となります。

アンプは定電圧源なので、電圧基準で測定したほうが分かり易いと思うんですけどね～
なぜか日本は電力基準なんですよね。

お礼

せめて表記法さえ統一してくれてれば、比較しやすいとは思いますね。

補足

16Ω負荷で3mW出力されるという事が分かるだけで、それ以外だと計算できません。
↑
この計算は過去に質問のベストアンサーさんの回答より・・・
http://okwave.jp/qa/q8448404.html
http://okwave.jp/qa/q8389422.html

0.003 = E^2 / 16
E^2 = 0.048
E = 0.22
(1)30Ωなら
W = 0.048 / ３０
W = 0.0016（１．６mW）
(2)300Ωなら
W = 0.048 / ３００
W = 0.00016（０．１６mW）
↑
計算で求めることができます。

＞メーカーサイトで調べてみると、102 dB SPL (1kHz, 1 Vrms)　です。
国内では1mW入力の音圧レベルで感度を表示しますが、海外では1V入力で測定することもあります。
計算して単位をあわせると、97 dB SPL (1kHz, 1 mW)　の感度となります。

この点見落としてました。この計算の仕方を教えてもらえませんでしょうか?

回答No.3

HAL2（@HALTWO）

A No.2 HALTWO です。

投稿して見直したら既に補足が入っていました……計算間違いがあったのですね(^_^;)。

簡単な比較法を SENNHEISER HD800 に付いて説明します。

先ず HD800 の入力 Impedance は 300Ω、OLYMPUS V-802 の出力 Impedance は 16Ω ですので

300Ω ÷ 16Ω ＝18.75

10Log18.75＝12.7dB

従って 102dB - 12.7dB＝89.3dB

高 Impedance Headphone が高出力 Headphone Amplifier を要すると言われる所以がこれです。

逆に低 Impedance 型の方が小出力の Amplifier で楽に大音量を出せるというわけです。

W＝AAΩ、V＝AΩ （通常は W＝IIR、V＝IR と記しますが) の式で左右を移行して計算し易い形にすれば上のような計算法で産出できます。

素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

自分の出した答え(94dB)と回答者さんの答え(89.3dB)と食い違うなと思ってたのですが、NO4さんの回答からHD800の感度は97 dB SPL (1kHz, 1 mW)なので、計算しなおすと・・・
10*log0.16＝-8
97-8=89となり、一致しました。

＞HD800 の感度は他と単位が違います。
メーカーサイトで調べてみると、102 dB SPL (1kHz, 1 Vrms)　です。
国内では1mW入力の音圧レベルで感度を表示しますが、海外では1V入力で測定することもあります。
計算して単位をあわせると、97 dB SPL (1kHz, 1 mW)　の感度となります。

このほうが計算が楽なので活用させていただきます。

回答No.1

PXU10652

「自分でも計算してみたのですが、3つのヘッドホンとも音圧感度+-1以内になるので、自信がなくなったので質問してみました。」

　それは、あり得ないことだと自分でも気づいているからでしょ。インピーダンスは交流における抵抗成分なので、3mWという出力から、何アンペア流れるかはわからないのです。

　出力アンプの電源回路がどうなっているかが分からない以上、負荷のインピーダンスは合わせるものであり、負荷が軽い(16Ω)とアンプに過電流が流れて壊れ、負荷が重すぎる(3
00Ω)と鳴らないだけです。インピーダンスが整合しているときしか、計算通りにはなりません。

お礼

↑
質問を訂正したのですが、それでも、皆さんの回答から、(2)は間違いだったみたいですね。正しくは97(dB/mW)-8=89dBかな。
ちなみに自分のICレコーダーはメーカーサイトに寄れば、抵抗は8Ω以上あれば大丈夫のようです。

補足

皆さん、まず、訂正があります。自分自身計算ミスをしていました。質問を書き直します。
ICレコーダー、オリンパスV-802　ヘッドホン最大出力： 3mW＋3mW（16Ω負荷時)
(1)オーディオテクニカ　ATH-SX1a　インピーダンス30Ω、音圧感度103dB/mWの時
電流は1.6mW流れるので・・・
10*log1.6=2.04・・・
103+2=105
最大105dBでるということでよろしいでしょうか?

(2)ゼンバイザー HD800 インピダンス300Ω、音圧感度102dBの時
電流は0.16mW流れるので・・・
10*log0.16＝-8
102-8=94
最大94dBでるということでよろしいでしょうか?

(3)フィリップスSHE9710 インピーダンス：16Ω 音圧感度：103dbの時
電流は3mW流れるので・・・
10*log3=4.8
103＋4.8=107.8
最大107.8dB出ると言うことでよろしいでしょうか?