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日記・コラム・つぶやき

2018年12月12日 (水)

電流が伝わる仕組み(ケーブル妄想6)

 電流の流れる仕組みについては、単に電圧がかかると電流が流れるという単純な説明から量子力学に突っ込んだものまでいろいろなレベルでの説明があります。

 電気が伝わる速さに着目し、例えば電池と電球がつながった回路でスイッチを入れるとすぐに電球が点くことの説明として、こんな感じのものがあります。

 電流の実体である自由電子の平均移動速度は電子の電荷と流れる電流から計算すると非常に遅く、mm/s以下のオーダーです。ですので、電池やスイッチのところから電子が電球等のところまで移動しようとすると数分~数十分オーダーの時間がかかってしまい、現実と合いません。

 そこで、例えば中に水の詰まったホースの片方を蛇口につないで水を出すと、蛇口から出た水がホース内の蛇口に近い部分の水を押し、その水がさらに隣の水を押し、次々に押し出していくことによって、ホースの先からすぐに水が出るというモデルで説明される場合があります。これをトコロテンモデルといいます。

 しかし、トコロテンモデルを考えて、電子が隣の電子を次々と玉突きで押していくと考えたとしても、それでは電流が流れる速さは音速となり、mm/sオーダーよりは早いですが、実際に電流が伝わる速さには遠く及びません。したがって、トコロテンモデルは場合によっては比喩として有効な場面があるかもしれませんが、電流が流れる仕組みの理解としては間違っています。


 そこで、電流が伝わる速さを説明するためには、スイッチを入れた瞬間に、電子を動かす指令・情報が伝わると考える必要があります。光子が伝える電磁場によって電子が力を受け、電流が生じるのです。


 ちょっと文章がへたくそですが、ここで説明が完了します。

 しかし、ケーブルの振動によってオーディオの音質が変化することを知っているオーディオマニアの私としては、大きな疑問を感じます。もちろん、電磁場によって電流が生じることに異議があるわけではありません。湧き上がる疑問は

 では、電子はトコロテン式の運動をしないのか?

というものです。

 つまり、電場からの力ではなく、撃力のようなニュートン力学的な力によってケーブルのある部分の電子を運動させたとき、その運動が隣接区間の電子にトコロテン式に伝わっていくのではないかということを考えます。もしそうなら、音速で電子が移動していくことになりますが、どうでしょうか?もっとも、自由電子の挙動は気体分子とは違うので、もしかしたら的外れな妄想なのかもしれません。

 しかし、前回も書きましたが導線をつくる金属イオンの方は間違いなくトコロテン式の運動をします(固体中の音波・縦振動)。このことによる自由電子への影響はあるに違いありません(これがコリジョンードラッグ効果?)。これも、振動と電圧の変換現象の一部を担っているのではないか、疑っています。


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2018年12月 4日 (火)

電気抵抗の原因について(ケーブル妄想5)

 ケーブルによる音質変化について、妄想を続けます。

 「電気抵抗が生ずる原因」については解明されており、その解説も、容易に探すことができます。ネットで検索するなら「超伝導」を絡めた語句で検索したほうが電気抵抗に関するわかりやすい解説が見つかると思います。超伝導現象を理解するためには電気抵抗が生じる機構を理解することが必要であるからです。

 結晶格子のランダムな熱振動により正の電荷をもった金属イオンがランダムに振動し、それによって電圧の方向に加速しようとする自由電子の運動をランダムに乱すという機構が電気抵抗の原因とされています。そのほかに、不純物や格子欠陥による電子の散乱も電気抵抗の原因となりますが、常温の電線の場合は前者の熱振動が主要な原因となります。

 こういった解説はたくさん書かれています。そのような解説を読むと話はここで完結したり、超伝導が起きる機構についての説明に続いたり、電気に関する別の解説に移ったりします。

 ここで、私は、ケーブルの振動によってオーディオの音質が変化することを知っている者として、このような解説を読むと次のような疑問を感じます。

 では、結晶格子(金属イオン)がランダムではなく、規則的に振動したらどうなるのか?

もちろん、ランダムな熱振動をしないという意味ではありません。ランダムな熱振動をしつつ、ランダムな振動による平均位置が規則的に振動するという意味です。

 ケーブルが機械的に縦振動している状態とは、結晶格子が規則的にし移動している状態であり、振動すなわち音波であるため、結晶格子の振動波形は、ケーブルを伝わっている音の波形によって振動していることになります。これは電気的にはどういうことになるのでしょうか。

 こう考えてくると、オームの法則などの電気に関する法則にも隠れた前提条件があるのではないかと思えてきます。

 「電線等を構成する金属等の結晶格子はランダムな熱振動のみを行う」

という条件です。

 まあ、もちろん裏付けのない話であってケーブルの機械的振動による結晶格子の規則的な運動など定量的には問題にならないのかもしれません。その意味では私の妄想の域を出ない話ではあります。

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2018年11月28日 (水)

ケーブルで音が変わる理由 追加妄想4

 ケーブルが振動によって発電するかどうか、前回に引き続き妄想を続けます。

 ケーブルが振動(縦振動)している状態とは、ケーブル内の一部分が圧縮され密度が高い状態になり、その隣接部分は引張して低い状態となり、密度の高い部分と低い部分が波動を形成してケーブル延長方向に移動していく状態です。電圧によっては振動しそうに思えないケーブルですが、外部から力を加えれば容易に振動します。

ケーブルを構成する導線は銅や銀からできていますが、導線の密度の高い状態とは構成する金属イオン(銅のケーブルならば銅イオン)が振動のない状態よりも密集している状態です。
 力によってケーブルが縦振動を始める場合、自由電子とイオン双方が力の影響を受けるのでしょうが、両者の挙動は同じではないだろうと思います。仮に、自由電子の密度を一定とした場合、ケーブル内でイオンの密度が高い部分は電位が高くなり、イオンの密度が低い部分は電位が低くなります。
 これらの電位が高い部分と隣接する電位が低い部分がケーブル延長方向に移動していき、波動を形成します。このとき、電位が高い部分と低い部分の間に起電力を生じそうに思えます。

 機器側からみると電位また、の変動がケーブルから波動となって入ってくるので、交流電圧が入ってくるように見えるのではないでしょうか。また、振動とはすなわち音波であるため、ケーブルが鳴いている音が電圧波形として入ってくるのではないか・・・なんて妄想も膨らみます。

 このような妄想が本当だとすると、ケーブルには電場によって引き起こされる光速で伝わる電流のほかに、音速で伝わるもう一つの電流が流れているということになりますが、果たしてどうでしょうか。

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2018年11月27日 (火)

ケーブルで音が変わる理由 追加妄想3

 オーディオにおいて、ケーブルの交換によって音が変わる大きな原因は、ケーブルを伝わる縦振動(音波)がケーブルの種類によって変化することであると考えています。振動の発生源としてはコンデンサーやコイル、発振器が電圧によって振動することが考えられ、また、ケーブルを伝わった振動が音に影響する機構としてはコンデンサーやコイル、発振器が振動によって発電することが考えられます。

 電気的な性質以外でケーブルによって音が変わる理由としてはこれで十分に説明できると思いますが、さらに、ケーブル内では振動(音波・圧力)と電圧を変換する現象は起きているのかどうか、前回に続き、妄想していきたいと思います。今回は、ケーブルの振動(圧力・音波)により起電力を生じるかどうかについて考えます。

 なお、私の文章では「振動(音波・圧力)」や「縦振動(音波)」のように「振動」と「圧力(または応力)」と「音波」という用語は並べて書いていますが、3者は同一のものであり、周波数や文章の目的・内容によって使い分けられています。

 振動(圧力・音波)から電圧を生じる機構としては、まず、圧電性が挙げられます。これは、物質に圧力をかけたときに、結晶構造の非対称性に起因して電圧を発生する現象です。ケーブルの導線を構成する金・銀・銅には圧電性がありません。皮膜を構成する物質については多少の圧電物質があることが分かりましたが、それ以外の材料については調べられませんでした。圧電性に関する研究資料は、センサーなどに応用できそうな、強い圧電性を示す物質に偏っているためであるようです。このことについてはあるいは良く知っている専門家に聞けばわかるのかもしれません。おそらくはケーブル皮膜に使われる材料には強い圧電性のものはないということではないかと予想します。

 圧電性以外で振動(圧力・音波)により電気的影響が生じる事例としてはこちらに3例挙げました。

 この音響電気効果とコリジョン‐ドラッグ効果は半導体や金属を超音波が通過するときに生じる現象です。固体内を音波が通過している状態とは、固体内の一部分に圧縮応力がかかり、隣接する部分に引張応力がかかっている状態が生じ、それが波動となって移動していく状態といえます。このことが電気的な影響を生じている現象ということのようです。

 3つ目に挙げた、はんれい岩を一部圧縮して起電力を生じる例については、前述の2つとは異質のようですが、固体物質の一部分を圧縮することにより電気的影響を引き起こすという点では共通しています。

 そして、ケーブルを縦振動(音波)が通過している状態とは、ケーブルの一部が圧縮されて高密度となり、隣接する部分が引張されて低密度となりこれらが波動となってケーブル延長方向へ伝わっていく状態であるといえます。このことが電気的に影響しないのか、さらに妄想していきます。

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2018年11月19日 (月)

ケーブルで音が変わる理由 追加妄想2

 オーディオにおいて、ケーブルの交換によって音が変わる大きな原因は、ケーブルを伝わる縦振動(音波)がケーブルの種類によって変化することであると考えています。振動の発生源としてはコンデンサーやコイル、発振器が電圧によって振動することが考えられ、また、ケーブルを伝わった振動が音に影響する機構としてはコンデンサーやコイル、発振器が振動によって発電することが考えられます。
 電気的な性質以外でケーブルによって音が変わる理由としてはこれで十分に説明できると思いますが、さらに、ケーブル内では振動(音波・圧力)と電圧を変換する現象は起きているのかどうか、妄想していきたいと思います。
論点としては
1.電圧によってケーブルが振動するか?
2.ケーブルの振動によって起電力が生じるか?
という2点となります。
 
 今回は1の電圧によるケーブルの振動についてどうなのか考え(妄想し)ます。
 
 電圧によるケーブルの振動について、横振動に関しては地磁気と電流がフレミングの法則によって発生させる力や2線間の静電気力による力が考えられます。これらについてはどう計算しても振動させようとする力がケーブルの重さに対してあまりにも小さすぎるため全く問題とならないようです。
 
 縦振動に関しては、ケーブルを構成している内部の原子が動けばよいので、横振動に比べてそのハードルは低いと思います。
 圧電性(結晶構造に由来して、圧力をかけると電圧を生じる、また電圧をかけると圧力を生じる現象)は、導体を構成する金・銀・銅にはない。皮膜についてはポリ塩化ビニルについては多少の圧電性を示すことが確認でましたが、それ以外の皮膜材料については確認できず。少なくとも圧電材料として有用となるほどの物質は皮膜として使用されていないようです。
 
 導線を構成するイオンが電圧によって運動し、縦振動を起こすかどうかについても考えます。先に、自由電子について調べると、動作している電子回路内の自由電子移動速度(平均速度)は数mm/sらしい。すると、電子の約12万倍の質量を有し、しかも結晶格子に拘束されている銅イオンの価数を1として自由電子と同じ力を受けるとすれば、その移動速度は数nm/s・・・か?

 
 とまあこんなことを考えまして、どうやら電圧によってケーブルが振動することはなさそうな気がしては来るのですが、物理学に明るいわけではない私がこんな手法であれこれ言及しても、どこか間違えていそうです。そこで、方向を変えてさらに考えます。
 
 今度は、電圧によって振動している電線が観察できるかということを考えてみます。電圧で電線が振動しているなら、電線から電圧の周波数の音が聞こえそうに思えます。鉄塔の上には高圧線が走っています。鉄塔から音が聞こえてくる現象はあるもの、チリなどの付着による放電によるチリチリ音であり、50Hzや60Hzの音ではありません。鉄塔でのかかっている高圧線ではあまり近くによることができませんが、6600Vならば電柱の上を通っているので、数mのところで音を聞くことができます。さらに、電線の地中化がなされている地区であれば、電力の地上器の近くに行けば、6600Vが間近に通ってているはずです。しかし、地上器に近づいても50Hz/60Hzの音は聞こえてきません。
 このように考えてくると、電圧いよってケーブルが振動する現象はないのだろうと考えています。
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2018年8月29日 (水)

振動によってオーディオの音が変わる機構

 ケーブルによって音が変化する理由は、ケーブルを伝わる縦振動(音波)であるとする由井社長が提唱している仮説は妥当であると考えました。電圧により機器内部で縦振動(音波)が発生し、ケーブルを振動が伝わり、その先に接続している機器で不要電圧が発生し、それにより音質の劣化が起きるという機構です。ケーブルの機械的な性質によって、伝わってくる振動(音波)の変調や減衰量が変化することにより、ケーブルによる音質変化が作られます。機器内部で振動が発生する、また、振動が音質を変化させる機構としてまず考えられるのが、圧電現象です。

 圧電現象とは物質(圧電素子)に圧力をかけることにより電圧が発生する現象です。また、物資に電圧をかけることにより圧力が発生する現象は逆圧電現象とも言いますが、圧電現象と一括することもあります。ここではどちらも圧電現象と呼んでおきます。縦振動は圧力波であり、交流電圧が印加された圧電体は縦振動(音波)を発生し、縦振動(音波)が印加された圧電体は交流電圧を発生することとなります。

 圧電性を示す物質は、天然結晶では水晶(石英)、電気石、トパーズ(黄玉)などがあり、人工物では圧電セラミックスなどがあるようです。特定の結晶が圧電性を示す原因は対称中心がないために圧力で変形したときに電荷が偏ることであり、金、銀、銅など対称中心がある結晶には圧電性がありません。

 オーディオ機器に使用する材料として圧電性を持つものを考えてみます。まず、コンデンサーは圧電性が問題となる素子として広く認識されています。そのほか発振子(クロック)は圧電体ですし、コイルも電圧と振動(音波)を変換する素子です。コイルについては圧電体であるとの表現は見かけませんが、コイルにおける電圧と振動(音波)の変換現象はフレミングの法則によって発生することから、圧電性という表現を用いないのかもしれません。
そのほか、機器内部には電圧がかかるものとして抵抗、ダイオード、トランジスタがありますが、これらが圧電性を持つかどうか、圧電性と呼ばれるものはなくとも振動(音波)と電圧の変換を行うのかどうか、よくわかりませんでした。最もこれらに振動(音波)と電圧の相互変換機能がなかったとしても、振動(音波)がこれらを通過したときにはそれぞれの機械的特性によって振動波形を変化させるので、抵抗等の種類や形状についても音に影響することが考えられます。

振動が音質に影響する機構として、機器が動作する際の電圧によりコンデンサー、コイル等から音波(振動)が発生し、それが基盤や筐体、床、ケーブル等を波形を変えながら通過して、別のコンデンサー等に伝わって不要な電圧を発生するという機構が物理的に確実に発生しているものと考えられます。

このように考えてくると、オーディオ機器に足元に設置したインシュレーターの音や、ケーブルに巻いた物質の音などがスピーカーからの再生音に乗ってしまうという現象も納得できるところではあります。

 振動の発生源については、機器内部のコンデンサーや発振子等、柱上トランス、ボイスコイルであると考えましたが、ほかに可能性があるものとして、純粋な外部からの床の振動やスピーカーから空中に出ている音による振動を考える意見もあると思います。しかし、私は一般的な環境ならば、これらの効果は小さいと思っています。その理由としては

・USB-DAC(またはDDC)を2台接続し、1台だけを再生に使用し、1台はPCから認識するだけで使用していない場合、2台目のUSB-DACに対して振動対策をしても音が変わらない(事例は多くありませんが)。そのため、純粋な床からの振動はあまり影響していないと思われる。
・ヘッドホンを使用して聴いていても、オーディオ機器への振動対策やケーブルの変更によって音質が変化する。

といったことを考えています。

 今回は確実に発生している物理現象に絞りましたが、ケーブルで音が変わる理由についてはそれだけではないような気がしており、次回以降の機会では不確かな妄想を交えながら書いてみたいと思います。


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2018年8月18日 (土)

医学部の合格者調整

 東京医科大学の入学試験で文部科学省局長の口利きによりその息子の入試得点がかさ上げされていた問題をきっかけに、医学部入試における合格者の男女比等の調整が話題となっています。

 これについてはいくつかの視点(入試の公平性、合格基準の透明性、医療の現場から見た合格者調整の必要性)から論じられていますが、最も根本的な問題でありながら、とんどと利上げらていないと感じるのが
文部科学省による医学部の新設・増員規制の是非
です。
 加計学園問題では、獣医学部の新設に関して長年申請を禁止しており、そのことの是非が問題となりました。結果として、国家戦略特区において文部科学省は新設規制が必要であることの根拠を示すことができずに敗北し、獣医学部の新設申請(申請であって認可ではない)が認められることとなりました。
 医学部については、世間一般で医師不足が騒がれる中、既存学部について多少の定員増が行われており、また、学部新設についても40年近く凍結されていたところが昨年、一昨年に認められることとなりました。(うち一つは国家戦略特区による)
 ただし、依然として、医学部の入学定員について、文部科学省が厳しく規制している状況には変わりがありません。
 女性の医師は、出産子育て等により、離職する場合が多く、当直もできないケースが多いことから、男性医師にくらべて一般には戦力が低く、それが、性別による医学部合格者調整につながったとのことのようですが、背景には、そもその医学部の入学定員が規制されているという事情があるはずですあり、女性医師の増加に伴って医者の総数をふやせるならば、女性の入学者数を制限する必要なはなく、問題は発生しません。
 したがって、問題の一つは文部科学省が医学部入学定員を規制することの是非や、仮に規制すすならばその定員の妥当性であるはずです。
 しかし、ほとんどこの問題に対する提起が見られないことはこの国の言論の貧弱性であると思います。
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2018年8月 7日 (火)

ケーブルで音が変わる理由6 縦振動仮説について

ケーブルで音が変わる理由シリーズです。

前回記事から1か月以上たってしまいました。

ここまで書いてきた内容は次のリンクの通りです。。

LCR表皮効果などの電気的特性による音の変化は小さい。少なくとも音が変わる主要な要因ではない。(スピーカーケーブルの抵抗によるダンピングファクターの変化によるものを除く)


思い込み(心理効果)による音質の変化は限定的と考えられ、ケーブルで音が変化することの主要な原因とはならない。

振動を原因として、ケーブルによる音質変化が起こっていることは、多くの根拠により確実である。


ケーブルの横振動(ケーブルに直交する方向、たとえばケーブルが水平な床に這っているなら上下左右方向の振動)が音質に影響しているとは考えられない。


ということで、オーディオにおいて、ケーブルで音が変わる原因となる可能性が残るものは、由井社長が主張する縦振動(粗密波)となります。

オーディオにおいて由井社長が言っていることをタイムドメインのfacebookから引用してみます。
縦振動は線や剛体の中を伝わる圧力波ですから。
音質を損なうのは縦振動です。
エレメントに電気(音声信号など)が加わると、応力(圧力=P)が
生じます。
抵抗、コンデンサー、半導体、導線(被覆)、圧電効果、熱電効果、電磁効果etc.
この縦波(P波)が配線や構造体を伝わって他のエレメントに加わると電気を発生します。
可逆反応。これが信号を壊します。色付けと言う場合もある。
縦振動は殆ど減衰しないで伝わる、殆どの金属線では0.1dB/100m。
線では拡散しないからだが、パネルや構造体でも拡散しないから同じ。
配線を伝わるのは、電気と縦振動です。
電気のことだけを考えて導体を伝わる縦振動を考えている人はまれです。
配線やケーブルで音は変わりますが、殆どは電気特性では無く、機械特性です。
電気は配線やプリント基板では銅箔で伝わりますが、機械振動は導体で無く
とも伝わるので厄介です。

 引用の通り、由井社長はその機構としてはコンデンサー等の圧電現象等により、振動が電圧に変換、または、電圧が振動に変換されることにより、音質の変化が起こるとしています。
確かに、コンデンサーは圧電効果が問題となると一般にもみなされている部品ではあります。由井社長はコンデンサーが特に厄介であるとしながらも抵抗や半導体にも(さらには導線やその皮膜にも)圧力と電圧の変換効果を認めています。
 この結論にどのように至ったのかは詳しく書かれたものを見たことはありませんが、機器内の素子で発生している振動音を聴診器で確認しており、その音がスピーカーからの再生音に乗っていることも聞き取っているようです。ですので、機器内の部品の振動が再生音に重層していることは間違いない事実なのでしょう。このことはインシュレーター等により機器の振動対策を行うと音質が変化することと調和的です。
 この仮説によれば、ケーブルの交換によって音質変化を生じる機構は次のようにまとめられると思います。

・電圧によって、機器内部において振動が発生する。
・機器内部によって発生した振動や外部からの振動により、機器内部において(不要な)電圧が発生する。
・ケーブルは機器内部やスピーカーで発生した振動、または壁(コンセント)の振動を縦振動(粗密波)の形で別の機器に伝達し、振動が伝達された先において(不要な)電圧が発生する。また、振動がケーブルを伝わる間にケーブルの機械的特性により、振動の波形が変化する。


 このように考えることにより、音の良いケーブルとは縦振動を伝えにくいケーブルであるといえるのではないかと思っています。なお、ケーブル構成する導線および皮膜においても圧力と電圧の相互変換が生じているとの考えもあるようですが、それについては別に書きたいと思います。

 ここでは、ケーブルにより音質が変わることの原因が縦振動であることの積極的な根拠について挙げていきたいと思います。


 ブレーカーにレゾナンスチップを張り付けるとオーディオの音質が変わるという現象があります。これは振動が音に影響している証拠ですが、ブレーカーからオーディオ機器までの距離を考えれば、その振動は、長距離を伝わりやすい縦振動と考えた方が説明しやすい。

 オーディオ機器への給電にクリーン電源を用いている場合、クリーン電源と壁コンセントの間の電源ケーブルを変更しても音が変わり、また、その壁コンセントのコンセントプレート(コンセントベース)を変更してもまた音が変わります。クリーン電源よりも上流側にあるケーブルに流れる電気的ノイズや横振動は、クリーン電源のところで減衰し、下流側のオーディオ機器に伝わる量はわずかとなりますが、縦振動であればクリーン電源装置を通って伝わることができるため、このような音質変化を説明することができます。

 音質の変化をもたらすケーブルの種類は特定のものに限られず、アナログケーブルでも、同軸デジタルケーブルでも、USBケーブルでも、LANケーブルでも、電源ケーブルでも音が変わるわります。電気的性質によって音が変わる原因を説明しようとすると、ケーブルにより異なる機構を考える必要が出てきてしまいます。一方で振動が原因と考えれば、すべてのケーブルで音質が変わる理由を統一的に考えることができます。

 固いケーブルは固い音がする、ケーブルに金属箔を巻くと金属的な音になるなどケーブルの質感と音質には相関があります。金属箔をケーブル延長方向に伝わる縦振動が影響していると考えるならば、それは金属を伝わる音波そのものであり、このような現象もケーブル延長方向の縦振動が影響しているとの仮説と調和します。

 以上により、ケーブルで音が変わる原因が縦振動である仮定すると、そのことによって説明できる現象が多々あり、かつ、電気的性質や心理効果などほかの原因が少なくとも音質変化の主たる原因とは考えられません。ですので、ケーブルによって音が変わる理由は縦振動であるとの仮説は妥当なものであろうと考えます。
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2018年6月 6日 (水)

ケーブルで音が変わる理由5 縦振動と横振動

 ケーブルの交換によって音質は変化しますが、その理由について書いています。まず電気的特性による変化は小さく、また心理効果によって変化して聞こえる現象も大きなも影響はないと推察しました。

 次に、振動について、前回はケーブルの振動によって音質が変化することについて、7つの根拠を挙げて議論しました。

 振動には縦振動と横振動があります。縦振動は波の進行方向に振動する(ケーブルでいうと伸長方向)波動であり粗密波です、横振動とは波の進行方向と垂直な方向に振動する波動です。タイムドメインの由井社長はオーディオの音質に影響するのは縦波であるとの考え方を提示しており、私はそれによってケーブルによる音質変化は決着していると考えています。ここではそのことの妥当性検証として、ケーブルの横振動が音の影響しないと思われることについて、理由を書いてみたいと思います。

・縦振動のほうが伝わりやすい
まず、単純に、横振動はケーブルのズレを伝播する波であるので、密度を伝播する縦振動にくらべて距離を伝わりにくいということがあります。遠くまで伝われば、その分だけ影響しやすくなります。

・横振動によって音質変化を生じる機構が不明である。
ケーブルが横振動するとどのような機構で音質変化を生じるのでしょうか。一つは、ケーブルが左右(上下)に振動したときにフレミングの右手の法則により電流を発生する現象が挙げられます。この電流発生には磁場が必要ですが、機器外部に出ているケーブルについて地磁気くらいしか働きません。地磁気だけのところで電線が運動したところで、全く問題はなさそうです。

 なお、フレミング右手の法則による起電力の大きさは
磁界B[T]
導体の速度v[m/s]
導体の長さl[m]
磁界と導体のなす角θ[°]
として、誘導起電力e[V]は、
e=Blvsinθ[V]
となります。

ケーブルが周波数1kHz、振幅0.05mm(目視できない程度の大きさ)で振動しているものとし、地球磁場を45μT、sinθを0.9とすると

e=6.4[μV/m]となります。

これは非常に小さい値ではないでしょうか。

 通信の規格によっては微妙に変化する可能性も全くなくはないのでしょうが、それならそれで小さい電圧の信号を使っている場合に限ってケーブルのよる音の違いがあるということになるはずであり、観測事実と一致しません。また、ケーブルの方角による変化も報告されていません(ただし、こちらは一般には変化幅が小さいため、わからなくても当然かもしれません)
このことを考えると、「ケーブルの横振動とフレミングの右手の法則による音質変化はない」と言ってよいと思います


 ・横振動しにくいケーブルの音質は良いわけではない
 ケーブルを太く重くすれば横振動しにくくなりますが、太く重いケーブルほど音が良いという現象はありません。
 また、振動対策としてケーブルに重しを載せたり、上下から挟み込んだり、留め具で固定したりする手法もあります。これらは横振動を強力に抑制します。同時に縦振動にも変化をもたらし、音質は変化しますが、むしろ音が悪くなったり、あるいはある部分はよくなるが、固有の色がつくなど一長一短である」例が見られ、必ず良くなる手法ではないようです。


 以上3つの根拠により、ケーブルの横振動はケーブルによる音質変化の主要因ではなく、ケーブルの振動により音が変わるならば、それは縦振動が原因と推測されます。

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2018年5月13日 (日)

ケーブルで音が変わる理由4 振動で音が変わる7つの根拠

 ケーブルの話が続きます。

 繰り返しになりますが、ケーブルで音質が変化する原因については、タイムドメインの由井社長が、ケーブルを伝わる縦振動が原因であるという考え方を示しています。私はこれをもってケーブルで音が変わる主な原因については決着したものと考えています。しかし、だれもこのことについてまとめて書くものが現れず、一方で、いまだに、やれ、ケーブルを変えても電気的特性はわずかしかかわらないからケーブルで音はかわらないとか、いやそのわずかな電気的特性の変化を人間は聞き分けるのだとか、やれ心理効果だといった主張が多くみられるため、書き手としての力量、資格に疑問を持ちながらも書いているところです。

 ケーブルで音が変わる原因として、これまでに電気的特性による影響はマイナーと思われること、そして、心理効果による影響も、すくなくともオーディオケーブルの音質評価を俯瞰する際には考慮するほどのこととは考えられません。
 そこで、その次として、振動の影響について書いていきます。固い電線に指を触れると電流が観測されるため、振動は電流の影響することが考えられます。振動によりケーブルの音質が実際に変化していると考えられる根拠について列挙します。

・かないまる氏の「ケーブルのへそ

 かないまる氏はケーブルの振動をコントロールして音質を調整する方法として、ケーブルの途中にテープを巻付け、テープの種類や巻付位置によって音質を調整するという方法を提唱しています。この場合、テープを巻いた位置では電気的特性が変わりますが、あまりにも小さく問題にならないと思われます。さらに、ケーブルの途中のどの位置にテープがあってもそれによるケーブル全体の電気的特性は一切変化しません。
 ですから、この方法により音質が変えられることは振動によりケーブルの音質が変動していることを示しています。

・コンセントカバー(コンセントベース)によって音質が変わる
 オーディオ機器に給電するAC電源ケーブルによって音質が変わりますが、ケーブル本体のほか、電源プラグやコンセントを変えても音質が変化します。さらにコンセントカバー(コンセントベース)によっても音質が変わります。コンセントカバーは電源ケーブルと接触していないため、電源ケーブルの電気的特性を変えません。コンセントカバーがシールドになると思うかもしれませんが、コンセントの外側はシールドされていないのが普通であるので、コンセントカバーのみではシールドとしての効果はほとんど期待できません。したがって、電源ケーブルへ伝わる振動を変えることにより音質を変えていると考えられます。

・ケーブルスタビライザーによって音が変わる。
 ケーブルの下に設置したり挟んだりしてケーブルの振動対策を行うケーブルスタビライザーという製品があります。このような製品を使用する、また、製品ではなくても洗濯バサミなどでケーブルを浮かす(これは音が悪くなるようですが)ことにより、音質をかえる事例があります。ケーブルスタビライザーはケーブルの電気的特性をほとんど変えないため、ケーブルの振動が変化したことにより音質が変化する事例であるといえます。

・オーディオ機器は振動対策により音が変わる
 アンプやCDプレイヤー、DACだけではなく、PC本体や音源ファイルを保存するNAS、USBハブにおいてもおよそオーディオ用の機器は置き場所やインシュレーター、鉛テープ貼り付けなどの振動対策によって音が変動します。このことを考えるとケーブルだけがその例外であるとは考えにくいところです。


・金・銀・銅といった線材により固有の音質傾向がある。
 金線、銀線、銅線といった導線材料は固有の音質傾向を持っていると言われています。金、銀、銅は電気的特性が異なりますが、大きな差があるわけではなく、太さや長さ、構造を変えれば容易に逆転するものでしかありません。したがってこれらの音質の違いは材質の機械的な物性によるものと考えたほうがより蓋然性があります。


・ケーブルの固さや手触りなどの機械的な物性が音の影響する
 アナログケーブル、デジタルケーブル、電源ケーブルとも、固いケーブルは固い音、柔らかいケーブルは柔らかい音というようにケーブルの機械的な物性は音質と相関があることが知られている。このような物性は電気的特性とは相関がないため、振動が関係していると推測できます。

・同一製品の色違いケーブルで音が違う
 同一製品の色違いならば、導線の材質・構造は同一と推定され、被膜のみが異なると考えられます。このような色違いケーブルでも色によって音が異なることがわかる場合がある。電気的には静電容量が微妙に変化しますが、それが原因ならば長さを変えると音質が逆転するはずであるので、皮膜の機械的な物性による可能性が高いと思われます。

 まだまだあるかもしれませんが、これらによりケーブルの振動が有意に音に影響していることは間違いのない事実と考えられます。


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