アンプの違いを聞き分けられるか？

“In fact, it will be shown that loudspeakers are the single most important element in sound reproduction. Electronic devices, analog and digital, are also in signal paths, but it is not difficult to demonstrate that in competently designed products, and effects they may have are small if they are not driven into gross distortion or clipping.”

(Dr. Floyd E. Toole: “SOUND REPRODUCTION”, p.16)

「実際、スピーカーが音響再生において最も重要な唯一の部分であることを示せる。アナログ、デジタルを問わず、電子機器も信号経路に含まれるが、適切に設計された製品であれば、その影響は小さいことを実証することは難しくない。」

音響心理学者であるトゥール博士のこの言葉は、私の経験と一致します。スピーカーの機種または配置を変えると、音は大きく変わることに気づきます。しかしDACやアンプ（ましてやケーブル）を変えても、スピーカーの音量を揃える限り、電子機器の違いを指摘することは（私には）困難です。古い真空管アンプや、著しく歪みやノイズが大きい欠陥アンプの違いは分かる場合がありますが、私には適切に設計された現代のアンプの違いを聴き分けることはできません。

そこで歪率が大きく異なる３種類のアンプを用い、同じスピーカーで周波数特性と歪率を定性的に測定してみました。測定結果に、どの程度の差がでるでしょう？

スピーカーからの出力を比較する前に、ダミー負荷を使ってアンプ自体の性能を比較してみました。図1は1kHzの信号を5Wの出力で4Ωの抵抗に入れたものです。クリックすると拡大するので詳細を確認できます。左上にTHD+Nの逆数であるSINAD(逆数なので大きいほどノイズと歪みが小さい）と、全高調波歪(THD)、2次歪、3次歪の表を貼り付けましたので比較してください。

　Marantz NR1200(赤)は、並レベルの歪と主電源の漏れが見られます。TOPPING MX3s(緑)は歪は小さいですが、ノイズフロアが高いようです。Sylph-D100 P02(青)は歪・ノイズフロア共に低く優秀なアンプです。5WでSINAD 101dB (THD+N = 0.009%)というのはアンプとしては超優秀です。

5Wというのは大きめな音量でスピーカーを十分に駆動しますからアンプの性能測定には適切な出力です。しかし私は通常、もっと小さい音量で聴きます。2m離れて80dB SPL未満で聞きますので、Revel M105の能率とインピーダンスから計算すると、1kHzでは0.8Ω、最大でも各チャネル2W以下でしょう。

　図2は100mWからアンプの最大出力までのTHD+Nを比較したものです。カーソルは1Wの位置に置いてあります。日常的に聞くであろう1W程度の出力では、THD+NはNR1200の-66dBから、Sylph-D100の-95dBの開きがあることが読み取れます。

　すべての図はクリックすると拡大するので詳細を確認できます。

THD+N vs Powerのグラフは左肩上りになっています。なぜならノイズレベルは同じでも、信号のレベルが小さくなるほど相対的には信号に対するTHD+Nの割合(%)が上がるからです。

　左の図はN(ノイズ)を除外し、高調波歪だけのTHD vs Powerの図です。MX3sとSylph-D100は必ずしも左肩上がりではありません。しかしNR1200はTHD+Nと同じく左肩上りになっています。これはNR1200の歪みは信号のレベルに応じて小さくならないことを示しています。このグラフはTHDですから分かりませんが、NR1200のレビューを見ていただくと、特に3次歪みが大きく影響していることが分かります。

　カーソルは1Wの位置に置いてあります。THDはNR1200の-67dBからSylph-D100の-111dBの開きがあることがわかります。３種類のアンプはノイズと歪みにおいて大きな差があることが示せたと思います。なお周波数特性はいずれのアンプも基本的にフラットです。出力インピーダンス（ダンピングファクター）も３機種とも問題ありません。

それではノイズと歪みにおいて、これだけの差がある３種類のアンプでスピーカーを駆動したときに、スピーカー出力にどの程度の差がでるか測定してみましょう。

　測定の準備としてREWの "Make a measurement"画面で音圧を揃えます。

https://www.roomeqwizard.com/help/help_en-GB/html/makingmeasurements.html

スピーカーから 1m 離れた位置にキャリブレーション済の測定用マイクを置き、各プリアンプのボリュームで調整し、音圧を80 dB SPLに調整します。

測定誤差(または測定毎のバラツキ）とアンプによる差が区別できるように各アンプとも3回測定しました（Take1, Take2, Take3）。

図5は周波数特性です。特性カーブにはREWのVariable smoothingを適応しています。 カーソルは1kHz, 80dB SPL(設定した音圧)に置きました。

無響室ではなく自宅のリビングで測定しましたので、200Hz以下の周波数帯には定在波が見られます。それは無視して3つのアンプの違いに注目ください。

3種類のアンプとも周波数特性はフラットなので当然ですが、スピーカー出力の周波数特性に可聴なレベルの差異は見られません。

次に全高調波歪率(2次歪から9次歪の合計の信号に対する割合% = THD %）の差を見ます。

図6はTHD % vs 周波数(Hz)です。カーソルの縦軸は1%に置きました。1%より小さい歪みは多くの人には聞き取れません。カーソルを置いた横軸220Hzの箇所だけ少しアンプによる差があります。The Shlph-D100のTHDは1%未満です (-42dB または 0.8%)。しかしNR1200 と MX3sは1%以上あります(-37dB または 1.4%)。差は5dB程度です。

図7は図6と同じデータですが、縦軸を信号に対する割合 (%) から絶対音圧 (dB SPL) に変えました。カーソルは 1kHz, 40dB SPLに置きました。40dB SPLは図書館内と同じ程度の音圧です。静かな図書館では本のページをめくる音も聞こえるかも知れません。しかし80dB SPLで音楽を再生中は、ほとんどの人には40dB SPL以下の音は聞こえません。

220HzのTHDを見てみると、40dBより下です。NR1200とSylph-D100の歪みの違いが判るか？以前に、ほとんどの人はどちらの歪みも聞こえないと思います。

全体にNR1200の歪みが最も大きいようですが、その差はわずかです。あるいは200Hz以上の周波数では歪みは40dB SPL以下です。