AT-PEQ20改造

CDとレコードの音質の違い 

 CDとレコードの音質について

デジタルのＣＤとアナログのレコードの音質の違いについて考えてみました。 

CDは中、低域は分解能に優れ、華やかに聞こえますが、高域はサンプリング周波数が低すぎて質が悪く、心地好い音とはいえません。
 ＣＤの再生周波数は22KHzまで可能ですが、それは質を問わなければ可能というだけで、1か0、つまり有るか無いかという低レベルの音になり、 CDの高域はレコードに比べて音質が劣ります。

音楽CDで使用されるサンプリング周波数は44.1kHzであるため、直流から22.05kHzまで標本化できます。
標本化とは１か０かが分かるだけで質は問題にしていません。音楽再生にとっては実用上は大いに問題ありです。
 サンプリング周波数44.1kHzは、理論的に22KHｚまで再生できますが、音質面ではこのサンプリングが高域と中・低域ではどのように影響するのでしょうか 。
よく説明に使われる図として下の左のような図が使われますが、下図の例では細かくサンプリングされているので、元の波形に戻すのは問題なく綺麗に戻るでしょう。

 デジタル化（量子化）されたものは下図のように階段状になりますが、ローパスフィルターで整形（高調波成分が取り除かれ）され元の波形に戻ります。 上の図は1周期当たり17回サンプリングしているので約３KHｚ程度の中域の音を示した図になりますので、中域以下は細かくサンプリングされますので音質的には問題ありません。  

ところが２２KHzの音は４４KHzでサンプリングすると、１周期でたったの２回しかサンプリングされません。 

 それが下に示す図です。 サンプリングのタイミングを縦矢印で示します。 

荒くサンプリングされた波形データは、再生時にD／A変換で一旦は矩形波（真ん中の図）になりますが、ローパスフィルターにより整形されて元の波形（右図）に戻ります。

 これであれば何ら問題ないように見えますが、ところがたったの２回といううことはタイミングによっては低いレベルをサンプルして、下図のような状態にもなるということです。  
見てわかるように元の波形より小さくなります。つまり高域ではサンプリングが荒いため実質的には元の波形に戻すことはできないのです。

 もっと大きな問題があります。 一旦矩形波になりますが、矩形波となった波形には大きな２次高調波、3次高調波が含まれます。 

この高調波をフィルターで取り除くわけですが、急峻なフィルターでも２次高調波を全て取り除くことはできませんので、実際にはかなり歪んだ波形(ほとんど矩形波）になります。 

また急峻なローパスフィルターにすると出力インピーダンスや周波数特性にも悪影響を与えます。  

加えて１０KHzの音では４回サンプリングですからまだまだサンプリングが荒く矩形波に近い波形になりますので、２次高調波が含まれます。

 １０KHzの２次高調波は２０KHzですからローパスフィルターで取り除くことはできません。

倍音だからいいのだとは言えません。偽物の音なのです。 このように４４KHzというサンプリングは非常に荒いサンプリングでとても聞けた音ではないということです。  

これがＣＤの音で聴き疲れを起こし少しも癒されない原因の１つとなるわけです。 

 ではレコードはどのようになっているのでしょうか。 

自然音では、低音域は音圧レベルが高いため、盤面の溝の送りピッチを大きくする必要が生じて、収録時間が短くなります。

そのため、レコードでは原盤のカッティング時に、低音域を減衰させ高音域を強調して記録します。

つまり周波数特性としては下図のような状態となり、情報量としては低域が少なく、高域は情報が多い状態であると言えます。 

再生時には上記の逆に高域を下げ、低域を持ち上げる処理を行いますが、低域はもともと情報量が少ないので持ち上げても豊かな低音とはなりません。 中身がスカスカのポップコーンのようなもので、レコードの低域が物足りない感じがす、各帯域の音がそれぞれどのような性質を持っているのかを総合的に説明していく。

では、具体的に解説していこう。まずは、50Hz以下の「超低域」と呼ばれる帯域には、音程を表現する音はほぼ存在していない。しかし、演奏現場の臨場感を再現できる残響音が録音されている。ホール等で最後まで響いている音は低周波だ。低い音ほど減衰しにくいがゆえだ。なのでこのあたりをしっかりと再生できると、サウンドが豊かになる。

続いて50Hzから200Hzあたりまでは「低域」と呼ばれることが多いが、この帯域はポピュラー音楽では、ドラムスとベースのボディ音がいる帯域だ。なのでこの帯域をしっかり鳴らせると、音楽のノリが良くなる。

そしてその上の200Hzあたりから800Hzあたりまでにかけては、コード楽器やメロディ楽器そしてボーカルまで、音程を表現する「基音」が集中する帯域となる。なおこの帯域のことは「中低域」と呼ばれることが多い。

さらにその上の2kHzあたりくらいまでは「中域」と呼ばれていて、この帯域には各楽器の「倍音」が集中する。つまり音色の良し悪しや響き方に影響が出る帯域、というわけだ。しかしだからといってこのあたりを上げすぎると、クセが強くなりすぎる。ご注意を。

また、2kHzあたりから5kHzあたりまでは、「中高域」と呼ばれることが多いのだが、人間の耳はこのあたりの帯域の音にもっとも敏感に反応する。それもありこの帯域の音を上げ気味にすると音の輪郭に影響が出やすい。また1.5kHzあたりから3kHzあたりには、楽器の立ち上がりの音、つまりは「アタック音」が集中する。なのでこのあたりを強調するとキレ味が増す。しかし上げすぎると不快感が強くなる。

そのさらに上の5kHzあたりから10kHzあたりの「高域」はサウンドの輝きに影響し、それより上の「超高域」は、サウンドの空気感への影響が大きくなる。るのは、この影響といえます。 

高域はというと、多い情報を圧縮し再生しますので綺麗な澄んだ音を再生することが可能となります。

 加えてCDには無い２０KHｚ以上の音も含まれています。 

 CDは低域の情報が多く、高域は情報が少ない。

レコードは低域の情報が少なく高域の情報が多いという、デジタル／アナログということだけではなく、情報量という側面から見てもCDとレコードは全く逆の特性を持ったメディアであることがわかります。

 通常のCDはサンプリング周波数が低すぎて高域の音質が悪く、レコードの方が音質的にメディアとしては優位であると言えます。 

ただし、レコードを超える媒体として１９２KHzのハイレゾであればCDの欠点を補い良質な高域の再生が可能となります。 

参考　出典　Response

各帯域の音がそれぞれどのような性質を持っているのかを総合的に説明していく。

では、具体的に解説していこう。まずは、50Hz以下の「超低域」と呼ばれる帯域には、音程を表現する音はほぼ存在していない。しかし、演奏現場の臨場感を再現できる残響音が録音されている。ホール等で最後まで響いている音は低周波だ。低い音ほど減衰しにくいがゆえだ。なのでこのあたりをしっかりと再生できると、サウンドが豊かになる。

続いて50Hzから200Hzあたりまでは「低域」と呼ばれることが多いが、この帯域はポピュラー音楽では、ドラムスとベースのボディ音がいる帯域だ。なのでこの帯域をしっかり鳴らせると、音楽のノリが良くなる。

そしてその上の200Hzあたりから800Hzあたりまでにかけては、コード楽器やメロディ楽器そしてボーカルまで、音程を表現する「基音」が集中する帯域となる。なおこの帯域のことは「中低域」と呼ばれることが多い。

さらにその上の2kHzあたりくらいまでは「中域」と呼ばれていて、この帯域には各楽器の「倍音」が集中する。つまり音色の良し悪しや響き方に影響が出る帯域、というわけだ。しかしだからといってこのあたりを上げすぎると、クセが強くなりすぎる。ご注意を。

また、2kHzあたりから5kHzあたりまでは、「中高域」と呼ばれることが多いのだが、人間の耳はこのあたりの帯域の音にもっとも敏感に反応する。それもありこの帯域の音を上げ気味にすると音の輪郭に影響が出やすい。また1.5kHzあたりから3kHzあたりには、楽器の立ち上がりの音、つまりは「アタック音」が集中する。なのでこのあたりを強調するとキレ味が増す。しかし上げすぎると不快感が強くなる。

そのさらに上の5kHzあたりから10kHzあたりの「高域」はサウンドの輝きに影響し、それより上の「超高域」は、サウンドの空気感への影響が大きくなる。