2018/01/22ケーブルで音が変わるという話は本当だろうか。ケーブルは「太く短く」とされるが、具体的な数字になると誰も答えられない。そこでケーブルで音が変わる理屈を説明し、太さと長さに着目したケーブルの選び方ご紹介する。音はダンピングファクターで変わる太いケーブルを使うと低音が細る電線の導体純度は意味あるかスターカッド、ツイストは効果あるかスピーカーケーブルのノイズ対策は意味あるかケーブルの防振対策は意味あるかケーブルを抜いて挿し直すだけで接触抵抗が変わるケーブルの影響は出力インピーダンスで変わる雑誌の比較記事は参考にならないアンプ内蔵スピーカーのメリット結論~スピーカーケーブルは抵抗だけに注目すればよい具体例1.電線の太さを求める2.電線を選ぶ3.端末処理するその他:バイワイヤリングはショートして使う手っ取り早く答えを知りたい人へケーブルを繋いだ後のチェックポイント音はダンピングファクターで変わるスピーカーケーブルで音が変わる理屈を理解するためには、ダンピングファクター(DF)について知る必要がある。パワーアンプにはダンピングファクターというスペックがあり、次式で表される。(1)Rsp:スピーカの公称インピーダンス、R0:アンプの出力インピーダンス半導体アンプのDFは40以上あるのが普通で、300を超える機種もある。DFは大きいほどスピーカーの過渡応答がよくなり、振動板が信号通りに動く。アンプにスピーカーケーブルを繋ぐと、(1)式は次のように変わる。(1′)R1:スピーカーケーブルのインピーダンス(往復分)、Rc:端子とケーブルの間の接触抵抗R1やRcが追加されたことでDFの値が下がる。次の図は、それを示した例。P38DFによってインピーダンス特性の山(最低共振周波数やクロスオーバーの山)の音圧が変わる。DFが小さいとき音圧が上がるのは、Q(共振倍率)が上昇した結果。過渡応答も同時に悪化する。要するに、音はケーブルで変わるのではなく、アンプとケーブルのセット(合成抵抗)で決まることをまず知っておきたい。太いケーブルを使うと低音が細る(1′)式のRcを一定とするなら、DFは繋ぐ電線の抵抗(R0)で変わる。言い換えると、電線の抵抗を変えることで、音の傾向を自由にコントロールできる。DFは高いほど忠実再生に近づくが、あまり高いとダンピングが効きすぎて低音が不足しがちになる。一般的には、DFは20~40あたりがよいと考えられる。太いケーブルを使ってDFが40より上昇するとダンピングが効いて低音が細り、細いケーブルを使ってDFが1桁台になると低音が豊かに響くようになる。クラッシック音楽では、この性質が良い方向に働くことがある。電線の導体純度は意味あるか下の図はパワーアンプの出力回路を示したもの。市販のほとんどのアンプにこのような回路が入っている。実際はポップアップノイズ防止のためのリレーや過電流保護回路などがありもっと複雑だ。R1,C1は、スピーカのL負荷に対する高域のインピーダンス上昇を防ぐ回路。スピーカケーブルの容量性負荷(C)に対する高域のインピーダンス低下を防ぐ回路である。パワーアンプ出力段のフィルター回路なぜこんなものが必要なのかというと、ユーザーがどんな負荷(スピーカ、ケーブル)を繋ぐか、わからないから。そこで何をつながれても発振などのトラブルが起きないようにしておく必要がある。回路定数も安全サイドで設計されていると考えられる。これらの回路定数は、電線のそれよりずっと大きいので、電線の導体純度や構造にこだわっても意味ないことがわかる。スターカッド、ツイストは効果あるかケーブルのインダクタンスは高周波の減衰に関係する。市販ケーブルでは、これを低減するためスターカッドにしたり、ツイストにした商品をみかける。ケーブルのインダクタンスや静電容量は確かにケーブルの特性に影響を与えるが、それは数十メートル伸ばして使った場合の話。屋内配線(たかだか数m)では無視できる。気にしても意味ないこと。プロの現場ではスターカッドケーブルを、ケーブルから出るノイズがマイクのラインに乗るのを減らす目的で使われている。オーディオ用途では見た目や電線の抵抗を減らす以外のメリットはない。スピーカーケーブルのノイズ対策は意味あるかケーブルの静電容量を下げるために絶縁をポリエチレンにしている例をみかける。静電容量の影響は、パワーアンプの出力インピーダンスによって変わる。パワーアンプの出力インピーダンスは通常、数十~数百ミリオームオーダーだから、屋内配線用にたかだか10m程度で使う場合は無視できる。気にするのは意味ないこと。ケーブルの防振対策は意味あるか磁場の中で導体を動かすと電流が流れる。地磁気の中でケーブルをいくら揺すったところで、音に影響するような電流は生じない。機器の出力インピーダンスが高いと振動によって雑音電圧が発生するケースがある。出力インピーダンスの低いパワーアンプに繋ぐケースでは、これが問題になることはまずない。しても関係あると思う人は、電圧波形を観察しながらケーブルで縄跳びしてみるといい。なにか変化が見えたら、端子の接触を疑うのが先[4]。それでも音に影響する現象が生じたら、粗悪な製品なのかもしれない。ケーブルで振動対策が必要な部分があるとすれば、電線の部分ではなく、両端の接続部。「ケーブルを振動対策したら音が良くなった」という話が本当なら、接触が安定した為に違いない。ケーブルを抜いて挿し直すだけで接触抵抗が変わるピンケーブルを使った接続では電気接点が存在する。プラグと端子を接続した状態の等価回路を次に示す。プラグと端子を接続した接点の等価回路Rp,Rtは導体のインピーダンス、Cp,Ctは絶縁体の静電容量、Rp,Rtは絶縁体の絶縁抵抗。これらはプラグや端子の作りによって決まるが、オーディオの帯域で問題になることはない。Ccは接点に存在する静電容量だが、これもきわめて小さいので関係しない。わけのわからない半導体成分。接点に存在する酸化物や異種金属との接触、汚れ等によって特性が変化する。Xcは理屈上、音色の変化を説明できる唯一の存在だ。ケーブルの影響は出力インピーダンスで変わるケーブルの影響は繋ぐ機器の出力インピーダンスよって変わる。一般にオーディオ機器の出力インピーダンスが大きいほど、この影響が大きい。アンプとCDプレーヤーや、プリアンプとパワーアンプの接続では、出力インピーダンスが高い。そのため、ピンコードやXLRケーブルはシールド構造になっている。パワーアンプとスピーカーの接続では、出力インピーダンスが低いためノイズが乗りにくい。スピーカーケーブルにとって重要なのは、インピーダンスを上昇させないこと。スピーカーケーブルで出力インピーダンスを上昇させる要因に、ケーブルの電気抵抗と端子の接触抵抗がある。後者は数ミリオームある[3]ので意外とバカにならない。新しいケーブルを買ってきて、古いケーブルと差し替えれば、接点の接触状態に変化が起こることは容易に想像つく。スピーカー端子に刺していた裸銅線。時間が経つと酸化してツヤがなくなる。新しいケーブルを買って線を剥いて使えば、接触抵抗が変わるので、音が変わる可能性は十分ある。雑誌の比較記事は参考にならないケーブルを比較する場合は、誤差要因となる「接触の影響」を無くさないといけない。それにはプラグを切り取って端子にハンダ付けする必要がある。雑誌等に見られるピンケーブルの比較記事は、スピーカーの場合はケーブルの抵抗、ピンケーブルの場合はプラグとの接触の差を聞いているだけとみられる。アンプ内蔵スピーカーのメリットスピーカの中にアンプを内蔵して組み合わせを特定すると、図1の補正回路に「何をつながれても発振などのトラブルが起きない」ような余裕を持たせる必要がなくなり、ケーブルも最短になる。最適設計が可能になる。モニタースピーカーにアンプ内蔵型が多いのは、このようなメリットがある為。「ケーブルで音が変わる」と主張する記事が多くある。「ケーブルで音が変わるのは常識」とする風潮もあるようだ。理屈上は、同じ長さ、同じ太さのケーブルを交換して聴感でわかるような音の変化が起こることはありえない。実際には、ケーブルを変えると音が変わることがある。それは、「ケーブルを変える」作業によって、ケーブル以外のところで、いろいろなものが変わる為だ。結論~スピーカーケーブルは抵抗だけに注目すればよいスピーカーケーブルの選択は簡単だ。ダンピングファクター(DF)の目標を自分で決めて、それを実現できる長さ太さを計算で求めて、同じ長さ太さの中で最も安い商品を選べばよい。響きの豊かな音を好む人は10前後で計画するといい。真空管アンプのような音が好きな人は、一桁台に落とせばそっくりな音が出せるだろう※。DFについてよくわからない人は、DF=20~40を目標にすれば、多くの場合問題ない。※「真空管アンプはトランジスタアンプの10倍の駆動力がある」という話は、このような理屈を知らない人の作り話に違いない。具体例1.電線の太さを求める結論に基づき、DFが20~40になる電線の長さを求める。これは次式で計算できる[1]。(DF=40)としてもよい。電線の断面積は(スケア)には規格があり、次の中から選ぶ。0.75、1.25、2、3.5、5.5、8AWG表記の場合は次式で電線の断面積に換算できる(AWG1~30の範囲で誤差3%以下)。(3)とりあえず(2)式に適当なAを放り込むと長さが出てくる。長すぎる場合は太さを変えて再計算する。5.5スケアを超える場合は、2本以上の並列配線を検討する。2.電線を選ぶ同じ太さなら、できるだけ安い電線を使いたい。グラフ1は、2004年にオーディオテクニカから発売されていたスピーカケーブルのコストパフォーマンス(CP)を計算したもの。縦軸はCPを示し、数字が大きいほど、安くて太い商品。(4)注:DVD専用ケーブルなど、2チャンネル分(4本)の構成になっているものは、最初からパラで使うこと前提に抵抗値を1/2とした。グラフ2は、グラフ1の縦軸をメータあたりの抵抗値を示した物。数値が小さい商品ほど高いDFを実現しやすい。端子の接触抵抗は10mΩオーダーになることがある[3]。この縦軸のオーダーと同じなので、端子の接触抵抗が無視できないことがわかる。グラフ1と合わせて左から順に見ていくと、AT6139※が最も使いやすい候補になる。※:AT6139は廃番品。2018年の同等商品は、AT6159です。オーディオテクニカの商品はサイズ(スケア)が不明なので表を作った。3.5~5.5見てくれにこだわらなければ一般的なVFF平行ビニールコードやキャブタイヤケーブル(JIS規格品)で十分。どこの規格にも準拠していないオーディオ専用ケーブルは避けた方が無難だ。(1.0スケア)がある。4芯なので2パラにして使う。3.端末処理する電線の太さと長さが決まったら、線をむいて裸電線を差し込んで終わりではなく、端末処理して使う。これは接触抵抗Rcを安定させるために重要なこと[4]。端末処理は、圧着端子(Y形)か、バナナプラグが使いやすい。それぞれ、関連記事があるので参考にしてほしい。圧着端子は金メッキされたオーディオ用ではなく、ごく普通のすずメッキ品(JIS規格品)を使う[3]。これとコンタクトオイル(Rational003)を併用することで端子の接触抵抗を考えなくてもよくなる[3]。その他:バイワイヤリングはショートして使うバイワイヤリング用に複数の端子が用意されている場合は、付属のショート部品を使ってスピーカ側の端子をショートして使うのが正しい。バイワイヤリングの端子それぞれにケーブルを繋ぎ、ショートして使えば抵抗は一挙に半分になる。電気接点が増えることで、接触抵抗が減るメリットもある。バイワイヤリングのメリットに「ウーファの逆起電力が他のユニットに干渉する」問題の低減を挙げる人がいる。これはDFを極端に小さく使った場合にのみ、問題になるかもしれない話に過ぎない。手っ取り早く答えを知りたい人へケーブルの「長さ」「太さ」は、もっと単純に「このくらいにしとけば十分」と判断できる基準があると便利だ。DFはQ(共振倍率)の上昇に関係することを冒頭に書いた。そこでQの変化率に注目して、「このくらいの太さなら、Qはほとんど変わらない」(=聴感でわかる音の変化は出ない)といえる電線のサイズを求める。DFとQには次の関係があることが知られている[5]。(5)Q0cはスピーカーシステムのQ。この式を使ってケーブルの太さとQの変化率の関係を求める。DFの計算は(1′)式を使うが、アンプのDFは比較的ローコストな機種を仮定し0.2Ω(DF=40)とした。0.5スケア/mあたりからカーブが寝てきて、1スケア/mを超えるとそれ以上太くしてもほとんど変わらないことがわかる。この結果からスピーカケーブルは1mあたり1スケアより太くしても音に影響しないと結論づけられる。グラフから、実用的には0.5スケア/mで十分※と判断できる。従い、スピーカケーブルが4mまでなら2スケア(AWG14)7mまでなら3.5スケア(AWG12)11mまでなら5.5スケア(AWG10)とするのが一つの基準。この条件を満たしていれば多くの場合DFを20以上にできる。※:カナレのカタログに「スピーカケーブルの選び方」というトピックがあり、ここに「3mあたり1スケア」とある。当サイトの基準よりやや甘い。ケーブルを繋いだ後のチェックポイントケーブルを接続したらチェックすべきことがある。音を出した状態でプラグをひねったり、上下左右から指ではじいてみて、音に変化がないことを確認する。雑音が出る場合は、接触に問題がある。コンタクトオイル[3]で改善できない場合は、その端子はもうダメである。