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Lightning 3.5mmステレオヘッドホン端子変換アダプタ

iPhone7にて3.5mmステレオヘッドホンジャックが廃止されたことに伴い、Lightningコネクタからヘッドホン端子に変換するアダプタが発売されたので、これをテストしてみることにしました。

DSC_6260.jpg


ジャックの内部
DSC_6272.jpg
4極のジャックでiPodと同じようなボール型の接点があり、先端の極だけは左右から挟み込む形の接点となっており、これがスイッチを兼ねているようです。
ステレオ音声の出力以外にもマイクやリモコンといった機能を継承しているとみられます。

Lightningコネクタを備え、iOS10の動作するデバイスに対応とのことなので、iPod touch 6thに接続してテストしてみました。

まず、性能については最後にRMAAの測定結果を掲載していますが、基本的にはiPod touch 6thの直挿しと同等で、最大音量、周波数特性、残留ノイズ、出力インピーダンスあたりは概ね同等の性能を持っているようです。

しかし、出力インピーダンスについては直挿しのジャックよりも性能が劣るのか、測定時に値が安定しない傾向がみられました。ON OFF法にて測定しましたが、32Ω負荷時にプラグにすこし触れただけで0.3Ω~2Ωくらいで変動することがありました。

残留ノイズについてはボリューム操作によってノイズ量が増減するため、デジタルボリュームではなくアナログ段で行っている可能性もあると考えられます。これは直挿しでも同じです。一般的なデジタルボリュームを使用したプレーヤはボリューム位置に関わらず一定の高域ノイズが発生するため小音量時にS/N比が著しく悪化しますが、このあたりはApple製品の優秀なところです。



残留ノイズ 無音ファイル再生時 ボリューム最大
Lightning_nosig_volmax2.png



残留ノイズ 無音ファイル再生時 ボリューム最小
Lightning_nosig_volmin2.png







続いて
44.1kHz 16bit 1kHz 0dBFS信号をボリューム最大で再生したときのFFT波形をチェックしてみます。
Lightning_1kHz



こちらが同じ信号をiPodの本体端子から出力したときの波形
iPod_1kHz.png





ここで注目したいのが50kHz近辺にあるエイリアシングノイズとみられる2本のスペクトルです。

直挿しのこの部分を拡大してみますと、2つのスペクトルの中心周波数は44.1kHzとみられ、音源のサンプリング周波数と一致しています。
iPod_1kHz_zoom.png




しかし、Lightningアダプタの出力は上記とは異なる周波数にスペクトルが存在しています。
Lightning_1kHz_zoom.png




この歪成分はサンプリング周波数と信号波の和および差の周波数に出ているようですから、信号波を20Hzという低い値にして中心周波数をより正確に確認してみます。
Lightning_20Hz_zoom.png


すると、中心周波数すなわちサンプリング周波数はおおよそ49.42kHzであることが確認できました。これは再生する音声ファイルのサンプリング周波数が44.1kHzや48kHzであっても、何らかの理由によりこの値にリサンプリングされていると考えられます。


ちなみに直挿しの場合はファイルのサンプリング周波数に伴った歪成分が確認できており、ネイティブの再生であるといえるでしょう。


サンプリング周波数44.1kHzの音源の場合
iPod_20Hz_zoom441k.png


48kHzの場合
iPod_20Hz_zoom48k.png



このような半端な周波数にリサンプリングしているのはiOSデバイスの内部動作との兼ね合いなのかもしれませんが、96kHzなどのハイサンプリングならともかく、微妙に大きく半端な値にリサンプルされているというのは、何らかの都合のために信号品質を犠牲にしていると考えられるため、音質を求めるユーザーとしては歓迎できないのではないでしょうか。
ちなみにこの仕様はヘッドホン端子変換のみならず、今後発売されていくであろうLightning接続イヤホンにおいても同じであることが予想できます…。


続いて参考までにRMAA(RightMark Audio Analyzer)による性能チェックを行いました。

48kHz 24bit、RME Fireface UCの入力1,2を使用、ボリューム最大、無負荷によるテスト結果です。


■iPod touch 6th 直挿し
iPod touch 6th



■Lightning - 3.5 mmヘッドフォンジャックアダプタ 使用
Lightning Adapter



■比較
Lightning_Comp.png



ちなみにこのアダプタにイヤホンを繋いで音楽を聴いたときの音質ですが、ある意味今どきっぽいのでしょうか、派手ではあるのですが、どうも音が暴れていて聴いていてイライラするような印象を受けました。
この記事を書きながらも音楽を聞いているのですが、どうも落ち着かないので直挿しに戻しています。

iPodシリーズとしてはtouch 6thになってから性能低下がみられましたが、今回のLightningアダプタではさらに悪化しているようです。はてさて、iOSデバイスの音声出力の未来はどうなってしまうのでしょうか…





過去の参考記事

ブログ iPod touch 6th 測定の儀
http://fixerhpa.blog.fc2.com/blog-entry-305.html

ブログ WALKMAN F880シリーズの特性とか
http://fixerhpa.blog.fc2.com/blog-entry-257.html

Lightning to 30-pin Adapterの特性チェック
http://fixerhpa.web.fc2.com/rmaa_lightningadapter/lightning_RMAA.htm

iPod touch 5th generation の特性チェック
http://fixerhpa.web.fc2.com/rmaa_ipod_touch_5g/iPod_touch_5th_gen_rmaa.htm

iPod nano 4G ドックコネクタ出力 VS ヘッドホン出力対決
http://fixerhpa.web.fc2.com/rmaa_iPod_dock_vs_hp/index.htm

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No title

物凄い素人の質問で恐縮なのですが、
従来のイヤホンジャックと比べて出る音量は同じなのでしょうか?
音質等はともかく単純な利便性として音量が取りやすくなっていると
ざっくりコンポに繋げる事が出来て楽かなーと思いましたので。
(iPhone6のイヤホンジャックからコンポに繋いでまともに音量が出ず、
そりゃそうだよなぁとなった経験アリ)

No title

こんにちはコメントありがとうございます。
記事中でも軽く触れましたが、最大出力レベルと出力インピーダンスはiPod touchと同等です。iPhoneの直挿しの場合はもしかすると少し低かったりするかもしれません。
フルボリューム 0dBFS信号で1Vrmsです。

No title

記事追記とお早いご返信を頂き恐縮です。
おおよそ今までどおり、ということは増幅する手段はやはり
ある程度お金を出して考えるほうが良さそうですね
(楽しい悩みではありますが)
900円なのでなんだかんだでこちらも一個は買ってしまいそうですが・・・!

参考になります

こんにちは。
iPhone7からヘッドフォンジャックがなくなり、このアダプタの音質、しくみが気になっています。
サンプリング周波数が49.42kHzとは残念ですね。
iPhone7のみ、サンプリング周波数が44.1/48kHzになる可能性に期待してしまいます。

No title

akさま

コメントありがとうございます。
リサンプル疑惑について何故このような動作になっているのかわからないので、どなたかの追試も期待したいところです。
まあおそらくiPhoneでも一緒だとは思いますが…。

あとは従来からあるLightning接続でUSBDACとしてハイレゾでも動作するような仕様の製品に期待するしかないでしょう

素人の意見で申し訳ございませんが、リサンプリングの件はosのバージョンによるものではないのでしょうか?

OPPO HA2-SEは、ios10.0で音が途切れるなど不具合があったのですが、ios10.1で不具合が無くなっているそうです(OPPO japan HPから)

この不具合とリサンプリングが関係しているような気もしますが、いかがでしょうか。

No title

こんにちは。さっそく試してみたのですがiOSを10.1.1にしても直らなかったです。

しかも、リサンプル後の推定されるサンプリング周波数は前回測ったときと変わっていました。
これによりますます謎が深まりました。

https://twitter.com/fixerhpa/status/794847432643219456
https://twitter.com/fixerhpa/status/794848267674611712

No title

検証して頂きありがとうございました。
osマイナーアップデートで改善されないんですね。
残念です。

サードパーティー製のDACだと問題ないなら良いのですが
iPhoneに因るのだとすると
外付けDACを使っても、リサンプリングが発生してそうですね

No title

まあ、そもそもLightning接続で外部DACを接続する使用方法は以前より出来ていましたが、Lightningヘッドホン変換アダプタはiOS10以降の対応でしたので、動作の仕組みが根本的に異なるのかもしれません。

なお、今回の実験で判明したのですが、リサンプルされている挙動も毎回サンプリング周波数が異なるようですので、そちらの原因も気になるところです。

そもそもこの話題について他では扱っているところを見かけないのが不思議なのですが…
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