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アンプ
アナログアンプとデジタルアンプの違いについてお聞きしたいのですが、詳しい方よろしくお願いします。 デジタルアンプだと対応する周波数やビット深度、いわゆる音質の規格があると思いますが、アナログアンプではこれは何にあたるのでしょうか？スペック情報に対応する項目はありますか？ ない場合どのように比較すればいいのでしょうか。 また、両者は信号の違いによる区別かと思いますが、ということはデジタルアンプはＤＡＣの前、アナログアンプはＤＡＣの後に接続することになりますか？
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- John_Papa
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No.13です。 補足質問に 『そうなってくるとＤＡＣにドライブを内蔵して処理前に増幅するというのが最も損失が少なく品質有意性も高いのではないかと思いますがそういう方向へ行かないのはなぜなのでしょうか。』 解答が読まれてないですね。「フルデジタルアンプ」がそれです。 No.12回答者のリンク先の記事も「フルデジタルアンプ」です。ただ、ローパスフィルターという「実効平均回路」（働きはNo.7回答の図参照）が必要なことが完全に無視されているのが、知識として甚だ残念ではありますし、ご自身の誤解の元になってます。 『そういう方向へ行かないのはなぜなのでしょうか。』 その回答はおっしゃる通り 『やはり技術的に難しいとかそういうことですかね』 アンプに電源を入れると、痒くなるとか熱が出て頭が痛くなる、などは困るでしょう。 https://www.arib-emf.org/01denpa/denpa03-01.html （↑は承認されてる症状。脳腫瘍や白血病・他の癌原因説は未承認継続中） デジタル信号を電流増幅しなければ電磁波（電波）は充分法定許容範囲に収められる。 したがってDACならOK。（DACの存在理由になりますね） 電導性の物体ならなんでもアンテナになりますが、アンテナは周波数が高い程小さくできます。高周波ほど飛び出しやすいって事です。したがって常に大電圧になるドライバ回路のデジタル搬送波はできるだけ低く抑えたい。（デジタルアンプにDSDやPDMが断念されてPWM一辺倒になる理由、物理特性でアナログに差を空けられる理由にもなる） デジタル搬送波を電流増幅した後に、ローパスフィルター以外の加工をするなんてもってのほかですし、そのような製品はありません。 デジタルアンプ・フルデジタルアンプの限界がそんなところに有ることを理解していただけたましたら幸いです。 軽量・コンパクト・省エネ・大出力・安価 そういうところが、デジタルアンプの魅力です。
- John_Papa
- ベストアンサー率61% (1186/1936)
デジタルアンプとかフルデジタルに幻想を抱く人が多いのは、判らなくもないです。 しかし、幻想ではなく現実を知りましょう。 トランジスタ技術に掲載された https://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/trsample/2003/tr0307/0307toku.pdf の末尾に、フルデジタルアンプのブロック図があります。 このブロック図を使わせていただいて話しを進めます。 フルデジタルアンプとDAC（機能ではなく製品としてのDACを考えます）の違いは、「デジタル信号処理」の後に「ドライブ」があるのがフルデジタルアンプで、「ローパスフィルター」に直接繋がって出力され「ドライブ」部分が無いのがDACなのです。 通常「デジタルアンプ」と言えば、アナログ入力／アナログ出力 で、「ADC（PWMサンプラー）」「ドライブ」「ローパスフィルター」の順で３部構成になります。 「ドライブ」という電流（電力）増幅部分があるものに、「アンプ」という名が付く訳です。 ですから、DACの後にデジタルアンプを繋ぐのは、重複部分がもったいないし、そこが音質劣化する部分でもあるのですが、製品構成上止むを得ません。 また、スピーカーに直接PWM信号を送り込むのではなく、ローパスフィルターが必要です。もっとも、ボイスコイルのある通常構造のスピーカーは、ローパスフィルター特性を備えていると考えられますので、PWM信号を送り込めば音は出ます。 ただ、No.7 No.8に大袈裟に書いたように、スピーカーケーブルがアンテナとなって放送してしまいますので、ローパスフィルター無しで使用可能なのはイヤホン・ヘッドホン程度が限度でしょう。 だから、デジタルアンプもフルデジタルアンプも「ドライブ」に送る信号のサンプリング周波数を上げたくても上げられないのです。シールドで囲い込むにも限度があります。 「じゃハイレゾの意味はあるのか？」って事になりそうですが、そのあたりは個人個人でお考えください。 また、上記PDFで、「ドライブ」「ローパスフィルター」がアナログ回路とされています。「ローパスフィルター」はアナログで間違いないですが、「ドライブ」はスイッチングなのでデジタルとしたいところです。が、スイッチング品質が直接 音になりますので、音質影響度でアナログに分類されたのでしょう。
- kimamaoyaji
- ベストアンサー率26% (2801/10379)
デジタルアンプはPWM(パルスワイズモジュレーション）電圧のON/OFFをパルス幅を変えて、ローパスフィルターを通すことにより電圧値とする方法で行われたアンプです。 ただ完全デジタルは未だに不可能なので、入力部はアナログのコンパレーターが使われています（入力電圧に対してパスス幅を決める部分） フルデジタルの場合PCからのデジタル信号でパルス幅が決まるアンプですが、超高速な電力用半導体が必要なため現状ではS-Master PROなど数種類だけであまり実用されていません。 細かな説明はこのサイトに書かれていることでほぼ正しいと思います。 https://blog.goo.ne.jp/cafe-hiyoko/e/a22a3656d2c54ab4bfc3e466607e5165 ちなみにＤＡＣはデジタル・アナログ・コンバーターですからアナログ出力です、デジタルアンプはデジタルでスピーカーを駆動するからデジタルアンプなので後にDACはありえない(そもそもDACでスピーカーが駆動できるならアンプなどいらない。）
- HAL2（@HALTWO）
- ベストアンサー率53% (2352/4412)
A No.10 HALTWO です。 コピペする際に一部 Cut されていました(^_^;)。 ところが人の耳に付きやすい 5kHz 以下 (楽譜に書ける高周波限界以下) の楽音 Data に人の耳では音色感が判らない 10kHz 以上の Pulse Noise を重ね合わせると粗い階段状の Digital Data が細かなギザギザ Data になります。 20kHz なんて出やしない System に Super Tweeter を加えて何処から生じた Noise だか知れない 20kHz 以上の音波を混ぜたら高域の楽音が滑らかになって「うーんマンダムっ(^_^)/」と顎をさすってしまうのはこういうことなのでしょうね。 って下書きには書いていたのに(T_T)…… 素敵な Audio Life を(^_^)/
- HAL2（@HALTWO）
- ベストアンサー率53% (2352/4412)
Digital 録音機の Spec' では「乱暴な言い方をすれば」Sampling 周波数は Analog に於ける周波数特性の高域限界値、16bit や 24bit といった Bit 深度は Analog に於ける Dynamic Range を表すと言っても良いかと思いますが、あくまでも「乱暴な言い方」であり、実際はそう単純なものではありません。 嘗て CD (Compact Disk) に AAD とか ADD 或いは DDD と表記されていた Digital Audio 黎明期には Analog 時代に録音された Source を Digital の CD に Remaster する際に Dither と呼ばれる Noise を付加する事によって聴感上の Dynamic Range を大幅に向上させる技術が研究されていました。……Random Dither 信号を得る為にわざわざ Tape Hiss Noise を低 Level で付加させたものもありました(笑)。 Noise を加えると Dynamic Range が改善される？？？……と思われるでしょうが、Multi Bit 型 Digital Audio Data は最大 Level である 16bit 目の Analog 出力誤差を ±0.01% (1 万分の 1) 以下に抑え込んだとしても最大 Level の 65536 分の 1 (2 の 16 乗分の 1) に規定されている 1bit 目を大きく上回ってしまい、各 bit 段が温度変化などによって出力誤差の揺らぎを起こす事が大問題となっていました。……Audio 機器用抵抗の誤差なんて±5% もありますので誤差を数万分の一で維持するなんて夢のまた夢ですよね(^_^;)。 そこでこの出力揺らぎ (元 Data に対しては歪みや Noise となる) に微細な高周波 Noise Data を加える事によって揺らぎを平坦化させ、結果的に Noise や歪みを低減して Dynamic Range を拡大するという技術が生まれたわけです。 下図の (1) は Original 波形の一部で電圧がほぼ直線的に増えて行く状態を示しているのですが、これを 16bit Digital Code 等で Digitize すると (2) のような階段状の波形になってしまいます。 ところが人の耳に付きやすい 5kHz 以下 (楽譜に書ける高周波限界以下) の楽音 Data に人の耳では音色感が判らない 10kHz 以上の Pulse Noise を重ね合わせると粗い階段状の Digital Data が細かなギザギザ Data になります。 下図 (3) が追加する Pulse Noise Data で、(4) は合成後の Digital Data です。 (4) の図って何だかハイレゾの説明に出てくる図に似ていませんか(笑)？ 実はハイレゾにしなくても聴感上耳に付く帯域での波形を滑らかにする技術は 80 年代から数多く開発されているのです。……DENON Alpha Processing、VICTOR K2 Processing、YAMAHA Pro Bit、KENWOOD DRIVE といった Digital 処理はこうした手法で 16bit 深度の Data でありながらも実質的に 20bit や 24bit 深度と同等の Dynamic Range を持たせていたわけです。 D 級 Amp' は 1960 年代にはその技術が提唱されていたのですが、1998 年に Denmark の Toccata Technology 社 (2000 年に Texas Instruments 社が買収) が技術を提供して TacT Audio 社が作った Tact Millennium 等が Class D Amp IC Chip の第 1 世代と言われ (Audio 専用ではない IC Chip を制御する回路は複雑怪奇な代物だったのですが(笑)……)、衝撃的な Audio 専用 IC Chip として第 2 世代の幕を切って落とした TRIPATH Technology 社の TA2020 が発表されると Texas Instruments 社や Cyrus Logic 社、Apogee Technology 社等が後を追うようになり、その後の AV Amplifier 回路には Class D IC Chip が欠かせないものにまでなっています。 TA2020 は 500kHz の Pulse で Analog 波形を創り出しているのですが、原理的には 2 の 16 乗となる 65536 段階の Pulse で 48kHz を創り出すには 48k × 65536＝3,145,728kHz＝約3GHz (Microwave Oven やスマホ、Wireless LAN 並(笑)……) もの Clock で Pulse 発振させなければならないものをたったの 500kHz Pulse で実現しているカラクリには上記のような Digital 処理が Chip 内で巧妙に行われているからなのです。 第三世代 の IC Chip になると 500kHz～1MHz の間で Pulse 周波数を Radio 受信機が検知できない程の高速で移動させる事により Radio への電波障害を回避させていますので Radio や TV、Smart Phone 等の低消費電力小型化が求められるありとあらゆる機器に用いられており、小難しい原理は理解し難いのでどうしても単純な 48kHz/96kH/192kHz 16bit/24bit で性能を決めつけてしまう人が多いものなのですが、実際に聴いてみると何故か音が良い Digital Amp の原理を再度学んでみようとすると「やっぱり、わっかんねぇーっ(^_^;)！」となってしまうものなのですよね(笑)。 まぁ確かに複雑な事をしない、単純な 3MHz とか 12MHz の Single Bit で再生する DSD (Direct Streaming Digital) Audio は「録音だけで見れば」理解し易いのですが、再生する市販 Disc は Mastering の際に 24bit や 32bit 変換してあれこれと Digital 処理でいぢりまくっていますので、聴感上の Dynamic Range を増加させた Digital Processing 処理付き 44.1kHz 16bit DAC 機と大差あるものではありません(^_^;)。 まぁそんな訳で現代の Digital Audio 技術は簡単に理解できるようなものでは到底なく、複雑な事には拒否反応を示す層向けに「ハイレゾは音が良いぞーっ！」と宣伝しまくっているのが現在の Audio 市場なのですが、御自身の聴力感性を信じて先ずは先入観なしに音を聴いてみることです。 ……で、先入観なしに音を聴いて「あれっ、こっちの方が音が良いぞ！」と感じたものが「単純な理論では音が悪いはずなのにどうして音が良く聞こえるんだろう？」と思ったら「自分の耳が悪くて単純な理論の方が正しい」等とは思わずに「何故音がよくなるのか」を追求して行くのが Audio です。 Audio って深く追求していくと底なし沼の複雑な理論にぶつかったりするものでして、単純な理解で善し悪しを論ぜられるものはないのがまた魅力でもあるのですが(^_^;)……。 あっ、Digital Power Amp' は DAC の後ですよ。……もう皆さんが丁寧に解説されていますので今更指摘するまでもないでしょうが(汗) 素敵な Audio Life を(^_^)/
- John_Papa
- ベストアンサー率61% (1186/1936)
『スペック情報に対応する項目はありますか？ ない場合どのように比較すればいいのでしょうか。』 これに、まだお答えしていませんでした。 ビット深度に相当するものは ダイナミックレンジ に当たります。 ※PCMのビット深度1bit当たり 6dBに相当します。 CD並みの16bitだったら 96dB です。 24bitならダイナミックレンジ 144dB という途方もない値で、アナログの限界である約130dBを超えますが、最終的にはアナログにコンバートしないと聞けない為に、事実上120dBあたりが高級DACの限界になってます。 したがって数値上では、ビット深度 ＞ ダイナミックレンジ という事にはなります。 良心的なDACは両方表示してくれてますね。 10年ほど前に196KHz24bitのUSBインターフェースを入出力測定してみたらダイナミックレンジ76dBで、PC内蔵オンボードのRealtekより悪かった、なんてこともありました。 ビット深度だけで判断するのは、超危険です。 120dBspl と言えばオーケストラの最大音量（指揮者の位置で）と言われ、家庭用のスピーカーでこれだけの音量が出せる製品は少ないです。（出したら近所迷惑ですし） 「spl」は音圧を現す時に使用されますが、人間がこれ以上小さい音は聞こえないという音圧を0dBsplとし、それに対してどれだけ大きいかを対数表示するものです。 120dBsplは0dBsplに対して1048576倍（2の20乗倍）大きな音ということになります。 「音圧」と書きましたが、0dBsplの物理的な圧力は20μPaです。「Pa」(パスカル)は気圧にも使われる単位で、気圧ではヘクトパスカル(hPa、ヘクト＝100の意味)という単位が台風実況などでお馴染みですね。 マイクロフォンの感度を現す時には1Paの音圧を受けた時の出力値を使います。1Pa＝94dBsplになります。 カタログに自己雑音24dBsplで最大許容音圧134dBspl、と記載されていればダイナミックレンジが110dB(≒18bit相当)で雑音やや多めだから音源(楽器)から50cm以内にセッティングして使うマイクだな、というのが判断できます。また感度に10mVと書いてあれば、134－94＝40(dB)なので最大出力は100倍の1000mV＝1Vだから、これを受けて歪まないマイクアンプに接続すればマイクの全性能を活かせるな、ということが判断できます。 業務用製品なら、このあたりは換算可能なようにきっちりと表示してあります。 なお、平凡なアナログアンプやデジタルアンプのダイナミックレンジは90dB以下 中堅のアナログアンプやデジタルアンプで100dB 高性能デジタルアンプで110dB 高性能アナログアンプで120dB くらいです。大きな電力で雑音を治めるのは大変ですね。 実際の音量は、スピーカーの感度（能率）によって極端に違い、1Wに対して1メートルの距離で75dBくらいの小型スピーカーがあれば、116dBも出るコンプレッションホーンスピーカーもあります。その差なんと100倍、116dBのスピーカーは1万分の1ワットでも75dBのスピーカーより少し大きい音が出る計算になります。 オーディオマニア用としては、20世紀後半は90dBあたりが標準でしたが、現在は84dBあたりが標準的でしょうか。小型化低音強調志向の影響が能率を犠牲にしているのでしょう。 最大90dBsplしか出ない、モバイルスピーカーなら平凡なアンプでもノイズが気になることはないかもしれませんが。 PAなど大音量が必要な場合、ダイナミックレンジ120dBの高性能アナログアンプでも、高能率のスピーカーで今時珍しくない最大出力130dBspl出せる接続設定をすれば、10dBsplのノイズがスピーカーから1mの距離で出ている事になります。アンプが重くてかなわないから中堅のデジタルアンプに替えたら30dB以上の雑音が出て、近づけばだれでもノイズに気が付きます。 6dBは、 音圧2倍 電圧2倍 1bit 距離半分 に相当し、電力では4倍（電圧の2乗に比例する為） となります。 ここを押さえて貰わないと、オーディオ装置の仕様を比較するモノサシが無いことになります。（比較されたくないメーカーも多いでしょうけど） このモノサシは、倍率を一定幅に作られています。掛け算が足し算になります。 20dB(＝10倍)＋40dB(＝100倍)＝60dB(＝10×100 ＝1000倍) のように。 ビット深度もダイナミックレンジも、dB無しに語るのは無意味です。 以上、長くなったし、取っつきにくかったかもしれませんが、オーディオを数値化する際に必要不可欠な dB (デシベル)について、入門的なお話でした。
- John_Papa
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No.7です。 ごめんなさい。脅かし過ぎです。 『電子レンジに近いかな。』 そんなことはありません。電子レンジは2.4GHzで1000倍も高周波です。 2.8M～35MHzは、遠くまで届く周波数帯で海外短波放送に使われてます。 冗談が過ぎました。お詫びします。
- John_Papa
- ベストアンサー率61% (1186/1936)
No.4です。 補足質問『高性能ＤＡＣでアナログ化した情報を再度安いアンプでＣＡＤ、ＤＡＣすると単純に劣化しそうな気がするのですがそういうことは起こらないのですか？ 』 ごもっともな質問です。 夢を壊して申し訳ありませんが、はっきり言って、劣化します。 『前世紀においてオーディオマニアの間ではＤ級アンプは音が悪いとみなされるようになりました。』と記した通りです。 デジタルアンプは随分進化し、低音のスピード感はアナログアンプを凌ぐ場合もあります。コストパフォーマンスは非常に良いと思いますが、最新デジタルアンプでも、歪みやノイズ等の物理特性では、よくできたアナログアンプには到底敵いません。 低音用にデジタル、中高音にはアナログAB型を使うのが、現時点でのベストチョイスなのかな。 ＣＡＤ（←ＡＤＣ）に触れられていますので、簡単ですがデジタルアンプのサンプリングについて説明させていただきます。 添付画像は、PWMサンプリングの代表例で、三角波（この三角波の周波数がサンプリング周波数ということになります。規定はなく公表される事はまずありません。そのアンプ固有の周波数です）と信号入力電圧の比較でパルス幅が決まって行きます。 図を見ていただくと『スイッチング電源と同じです』と言った意味がお判りいただけるでしょう。 パルスは矩形波ですので、奇数時倍音を多量に含みます。机上理論的には0Hz～∞Hzになりますでしょうか。現実的にそんな訳にはゆかないので、ある程度の鈍りを持たされます。 サンプリングを高くして100Wもあれば、ローパスフィルターを通ってアナログ信号になるまでの間が、普通のAMラジオ放送（526.5KHz～で100W以上）並みになり、パルス幅変動により不定周波数の雑音電波を十キロ四方にバラまく事になるでしょう。（DSDの場合は2.8MHz以上なので、そのままアンプで電力増幅したら大変な事になりますね。電子レンジに近いかな。） 画像引用元URL https://www.intel.co.jp/content/www/jp/ja/programmable/products/cpld/functions/pwm.html http://www.energychord.com/children/energy/pe/inv/contents/inv_pwm_tri.html
- nijjin
- ベストアンサー率27% (4825/17828)
デジタルアンプにビット深度という概念はありません。 また、周波数もあるとはいえDACとはまったく異なるものです。 スピーカーを駆動するようなアンプでは過去には入力から増幅まで全てデジタルというフルデジタルアンプもありましたが最近はあまり見ませんね・・・ で、一般的なデジタルアンプはアナログアンプと同じでDACの後に取り付けます。 そこからデジタルアンプ側でデジタル化され増幅されることになります。 アナログアンプはデジタル化せずに増幅という事になります。 第15回：アナログアンプとデジタルアンプの違い https://www.phileweb.com/magazine/audio-course/archives/2007/12/20.html
補足
デジタル機器である以上単位時間当たりの情報処理量いわゆるビットレートが存在し、ビットレートがある以上ビット深度がないということはあり得ないと思うのですが。
- umimonogat
- ベストアンサー率49% (806/1627)
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補足
＞ですから、DACの後にデジタルアンプを繋ぐのは、重複部分がもったいないし、そこが音質劣化する部分でもあるのですが、製品構成上止むを得ません。 そうなってくるとＤＡＣにドライブを内蔵して処理前に増幅するというのが最も損失が少なく品質有意性も高いのではないかと思いますがそういう方向へ行かないのはなぜなのでしょうか。 やはり技術的に難しいとかそういうことですかね。 個人的にはＤＡＣで出したを音をアナログアンプで味付けするみたいな感覚なので現状でもそれほど不満はないのですが無駄に沼が深くなってる感はありますね。