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イヤホンケーブルの撚りかたで音が違う!?

巷ではイヤホンやヘッドホンのケーブルを自作しての交換が流行っており、このことを「リケーブル」などという名前で呼ばれています。
個人の自作品にしろ、大手もしくはガレージメーカーの製品であっても、このときに電線を編んだり撚ったりすることが多いようです。
当ブログでは以前に4芯ケーブルをヘッドホンに使用する場合の結線についてという記事で、ケーブルを撚った場合、その撚り方によって左右信号の干渉(クロストーク)の量が変わることを実験で確認し、クロストークの位相が変わるものを含めて3パターンが存在し、ケーブル製作の際には撚り方を意識する必要があることがわかりました。

さて今回は、実際に撚り方のパターンを自在に変更できるイヤホン用交換ケーブルを作ってみることにしました。

使用したケーブルはMOGAMIの2549という2芯マイクケーブルをバラしたものです。このケーブルは撚った状態で癖がついているため、撚り直したりしても形が崩れないので好都合です。


まずはこんな感じで左右独立した状態のケーブルを製作します。撚り直すときに左右を分離できるようにXLRコネクタを着けています。

Cv1tmEyUMAA6mMF001.jpg



撚り方のパターンとしては以前の記事のように3パターンが存在します。
クロストークが少なくなる左のパターン、そしてクロストークが増えるが、位相が異なる右2つのパターンです。


Cv2--HyUAAAJeVk001.jpg



横から見るとこういった順序の違いとなります。
CwUn0iqUkAASik6001.jpg



クロストークする2パターンの位相の違い
phase1.png


phase2.png
※表示されている単位がWになっているのは関係ないです




今回使用したケーブルが2色×2なのでわかりにくい部分がありますが、左右をまとめて撚った場合、そのときに1ピッチ分ずらした場合、そしてお互いを挟み込むように撚った場合の3パターンとなります。

Cv11wiQUEAAop6w001.jpg



Cv2s4HyVIAAp-Ft001.jpg



Cv253meUEAAAqYf001.jpg



「こんな事で音が変わるのかよ」とか、「いままで何本もリケーブル作ってるけど撚る順番なんて気にしたことなかったよ」なんて声も聞こえてきそうですが、実際にこうやって比較試聴用のケーブルを作って実験してみると、きっと誰にでも違いを感じることができる差があるような印象を受けました。


みなさんも是非試してみてください!!!!



twitterでリアルタイムで書いた記事
イヤホンケーブルの撚りかたで音が違う!?

4.4mm 5極 バランスヘッドホン端子 Pentaconnについて

様々な規格が乱立するバランスヘッドホンの端子ですが、新しく開発された4.4mmプラグ・ジャックがJEITAで規格化されました。
まあ規格とはいっても実質的にはソニーが使うために作ったような印象があり、ヘッドフォン祭などで各社に意見を聞いても、積極的に機器に採用したりするような話もみられず、様子見の状態が続いているようにも思われます。

とりあえずこのコネクタを採用した機器として初となるウォークマン NW-WM1Z、NW-WM1Aの2機種の発売が迫っていますので、あらためてこのコネクタについての情報をまとめておきたいと思います。


JEITA RC-8141C 音楽鑑賞用ヘッドホン
ヘッドホン用バランス接続コネクタ
IMG_4961.png


このプラグ・ジャックをいち早く製造している(実質的に規格化に関与している?)会社の日本ディックスがヘッドフォン祭にてプラグの展示を行っていましたので展示内容や確認した事項についてまとめておきます。


製品写真
IMG_6302001.jpg


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4.4mmプラグは5800円、ジャックは5000円でeイヤホンより発売されるそうです。

また、5800円のプラグは材質が真鍮となっていますが、こちらを無酸素銅にしたバージョンが開発中とのことで、こちらは9800円となるそうです。

ここまで高額になる理由は、開発費に数千万円掛かっていることや、構造が複雑であることによるものと聞いています。
ちなみにPentaconnと呼べるのは日本ディックスの製品のみであり、JEITAで規格されている範囲はライセンスフリーで誰でも製造販売できるものの、Pentaconnには特許技術が用いられており同一の構造には出来ないそうです。
特徴としてはプラグのL信号とR信号の間にセパレータとしてGNDラインが入っていることや、ジャックが一点接触ではなく左右から挟み込む形になっていること、各極の抵抗値が揃っていることなどの工夫があり、このあたりが特許と絡んでいるとみられます。
参考までにこれらの特許技術を使って高品質な2.5mmや3.5mmのプラグ・ジャックの高品質な製品を作れないかどうか聞いてみましたが、それは開発の予算上の問題で厳しいといったような話でした。



なお、ヘッドフォン祭ではサードパーティ製の4.4mmプラグがすでに製造されていることも確認できました。
IMG_6343001.jpg


IMG_6344001.jpg

こちらはカナルワークスというイヤホンメーカーが採用する4.4mmプラグですが、これはトープラ販売という会社が製造しているとのことです。
トープラ販売株式会社


本家Pentaconnとの判別は、このハウジングを使っていれば容易にできますが、モールドされていたりすると区別が難しい可能性すらあります。サンプル品を見た限りではトープラ製はプラグ極間の黒い絶縁物の色が2種類あり、4つとも同じ色ではないようでしたので、ここが判別ポイントとして使えるかもしれません。



さて、本家Pentaconnの話に戻りますが、ヘッドホン祭では日本ディックスのブースにて
「TUR-06、3出力(3.5mm、2.5mm、4.4mm)で明確な音質差をお楽しみ頂けます。」というプラグの聴き比べコーナー、そして3.5mmステレオプラグ、2.5mmプラグ、4.4mmプラグの接触抵抗を測定できるコーナーが設置されていました。


IMG_6299001.jpg


試聴してみたところ、3.5mmだけは芯がない音をしている印象がありましたが、2.5mmと4.4mmはそこまで変わらない印象でした。
というのも3.5mmだけは技術的な明確な違いがあり、それは4極ではなく3極のプラグが用いられていたということです。
3.5mmだけはいわゆる擬似バランスやGND分離接続などと呼ばれる状態になっておらず、従来通りのLR共通インピーダンスを持つ接続になるため、出音が明確に異なるのは納得です。

ちなみにこの試聴コーナーにはいくつかの問題を感じました。
まずは上記のように3.5mmが4極になっていない問題、そしてアンプがバランスではなくシングルエンドであること。そして3つめはそれぞれ同一モデルとはいえイヤホンごと交換しての試聴のため、イヤホンの個体差がある可能性があることです。
それに加え、4.4mmは5000円する超高級仕様であるのに対し、2.5mmと3.5mmはマル信の数十円のジャックが用いられていたことです。
本来、コネクタの優位性をアピールするのであれば、コネクタを用いない直結の状態と比較すべきではないでしょうか。



さて続いては接触抵抗の測定コーナーです。

こちらのコーナーでは各規格のプラグ・ジャックを経由した時の抵抗値を測定し、Pentaconnの優位性を確認できるとのことです。

IMG_6316001.jpg

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IMG_6311001.jpg


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IMG_6315001.jpg


3.5mmプラグ・ジャックを経由すると8mΩの抵抗が存在し、これが電力伝達のロスになります。
同様に2.5mmの場合は12mΩとなり、さらに高い値となりました。

しかしPentaconnを使えば3.3mΩという低い値に、そしてプラグを無酸素銅のものにすれば1.4mΩまで下げられるそうです。

このような抵抗値は各製品の構造によって抵抗値は大きく変わることがわかっています。
ステレオジャックによる逆相クロストークの測定

そこでブースの人に、2.5mmや3.5mmはどういった判断でこの製品を持ってきたのかと尋ねたところ、特に多数の製品を調査したわけではなく適当にピックアップしたような事を言っていました。(2.5mmは4極ですらなかったし)

そこで、「ちなみにバランス端子として使われているXLR 4極コネクタだとどのくらいの値になるんでしょうか」と聞いてみたところ、特に測定はしたことが無いようで、わからないそうでした。


そういえば今日XLRコネクタ持ってたなあと思ってバッグの中から出して測ってみたところ
IMG_6321001.jpg

これが最も優秀な値を指示するという結果になりました。
まあXLRコネクタは大きいですから高性能なのも納得なのですけれどね。
このあたりの話も説明員に聞いてみたのですが、オーディオメーカーの要望としては「プラグ」であるほうが見た目が良くて望ましいからプラグでやってくれと。日本ディックスとしてはプラグという括りの中で、最高性能を目指したということでした。


※ちなみに抵抗値としては、物にもよりますがイヤホンのケーブルが1本あたり1000mΩから2000mΩくらいあったりすることもありますので、コネクタの接触抵抗の1~10mΩ程度の性能差をどれだけ重視する必要があるのかというのは各々よく考えてみるといいと思います。



さて次に、4.4mmプラグのGND結線についての疑問点を挙げておきます。

JEITAの規格ではプラグの根元はGNDであるとピンアサインが規定されています。
IMG_6320001.jpg

しかしソニーのウォークマン NW-WM1Z、NW-WM1AではGNDピンが未結線だとされています。さてこれは一体どういった理由によるものなのでしょうか。

一説としては、ウォークマンのバランス出力は単電源を用いているためコモンモード成分として大きな直流成分が乗っている。そのためGND端子を外に出すことができないというものです。これは実機を確認する必要があります。

他に考えられる原因としては、バランス出力を信号線間ではなく対GNDで取るようなケーブルを作って使われてしまい想定外の動作をしてしまう可能性、シールドケーブルを使ってGNDに落とされた場合の容量負荷による動作不安定の防止などがあるのかなと想像しています。
また、GNDが未結線であるとハウジングやセパレータ部分も含めて浮遊容量を形成してしまうため、ここが原因でノイズを拾う可能性もあります。

JEITA規格ではGNDとなっているため、他社の機器やケーブルではGNDがつながっていることが前提として製品が作られていく可能性があります。たとえば今後、4.4mmライン接続ケーブルが出回った場合、ウォークマンに接続した場合はGNDが取れなくなりノイズや動作不良を起こす可能性があります。

せっかくJEITA規格になったのですから、きちんとGNDは結線しておくべきだったと私は考えます。
そもそもヘッドホン・イヤホン用ではGNDは要らないというというのなら、5極ではなく4極プラグにしておけば長さも短く、コストも下げて製造することができたのではないでしょうか!?




最後に、5,800円するPentaconnプラグの外箱の写真をもう一度ご覧ください。

madeinprc.png

「Made in PRC」と書いてあるのがわかりますでしょうか?

これは「中国製」という意味となります。







以上

THD+N差 0%のフェライトビーズ

TDKから発売されたばかりのオーディオライン用フェライトビーズ(チップビーズ)を早速入手したのでテストしてみることにしました。

プレスリリース [ EMC対策部品MAF1608G:オーディオライン用のノイズ除去フィルタの開発と量産 ] プレスリリース ニュースセンター TDK株式会社

TDK MAF1608G:音質劣化ゼロのオーディオ線用ノイズフィルター - EDN Japan

詳細情報 EMC対策製品 - オーディオライン用ノイズサプレッションフィルタ TDK プロダクトセンター MAF1608GAD471CT000


フェライトビーズの歪率については過去の記事でも扱っており、どのような性能が得られるのか大変興味深いところです。


テスト方法としては、オーディオアナライザのサイン波出力をオーディオアンプに接続、その出力に接続する8Ω抵抗負荷の間にフェライトビーズを挿入した場合と、接続しない状態で歪率がどのように異なるかを確認することにします。

ただし、使用したオーディオアンプは測定用のアンプではなくハムノイズや残留ノイズが目立つため、400HzのHPFを入れた上でTHD+NではなくTHDのみを抽出した値で比較することにしました。

IMG_6186.jpg


IMG_6187.jpg



信号波1kHzの場合
MAF1kHz.png
8Ω負荷で3V時、すなわち375mA、1.125Wのあたりまではフェライトビーズを通さない場合とほぼ同じ特性が得られることが確認できました。


信号波10kHzの場合
MAF10kHz.png
こちらはアンプ自体の歪が目立ってはいますが、歪率の差をみますとやはり3Vあたりまではほぼ変わりない値となっています。



続いて、比較用として別のチップビーズも測定してみました。
ただし、これらのビーズは今回のものに比べて高周波インピーダンスが高く、強力な性能を持っているものです。本来のフェライトビーズとしての高周波性能を抜きにして低周波特性だけで部品の優劣は比較できませんのでご注意ください。
(低周波特性だけだったら0Ω抵抗のほうが良いのは当たり前なのでw)


MMZ1608R600ATA00
詳細情報 EMC対策製品 - チップビーズ TDK プロダクトセンター MMZ1608R600ATA00

MMZ1kHz.png


MMZ10kHz.png




BL01RN1A1E1A
BL01RN1A1E1# フェライトビーズ EMI除去フィルタ ノイズ対策部品-EMI除去フィルタ 村田製作所

BL01.png



BL01RN1A1E1Aは過去記事で扱っているように、リードタイプのフェライトビーズで歪率の低いものとして選定したものです。
これらの測定結果から、今回のチップビーズは歪率面ではとても優秀であることが確認できました。
あとは高周波特性で望むものが得られるかどうか、そして標準品としては存在していない、高周波インピーダンスのより高いものが今後入手できるようになるかどうかが気になるところです。

使用条件が合うようであれば、利用してみてはいかがでしょうか。(価格が高いけどね)

RIGOL DS1054Z オシロスコープ

5万円台で購入できる話題のデジタルオシロスコープを購入してみました。
なにが話題かというと、エントリーモデルと上位機種と中身が一緒で、ちょっと弄ると50MHzオシロが100MHzオシロに化けるとか、オプション機能も入っちゃうとかなんとか!?
ちょうど新しいオシロ欲しいなあと思ってたので買いましたよ。

CsinHd0VUAARe13.jpg


CsjDpAQUEAA7CQo.jpg


Csj0G5_VYAEclfM.jpg



使用レポートはリアルタイムでtwitterにまとめたので、こちらをご覧ください。
価格は安いし、デジタルオシロもここまでアナログ波形が見やすくなったのかと時代の進化を感じさせる一台でした。


RIGOL DS1054Z オシロスコープ使用レポ - Togetterまとめ
http://togetter.com/li/1026357




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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Author:fixer
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