ＣＤこそ？

　若者のモノ離れが加速していると言われるのは、ひょっとすると非正規雇用と低賃金社会のせいもあるかもしれないけれど、スマートフォンは必需にせよ、オーディオ、カメラ、クルマといったモノに熱中するのは高度成長期を欠乏感とともに過ごした高齢者だと思われる風潮になってきてます。モノとお金はいくらあっても幸せには関係ないからというので人々の意識が物欲より進化したなら結構なことですが、残念ながら恐らくそういう話ではないでしょう。ファントム戦闘機がベトナムに飛んだ時代には、好景気と日本の戦後復興が一段落したこともあり、普及したテレビの次には駐留米軍の人々も聞くようなオーディオ装置が欲しいという空前のブームが巻き起こりました。年収ほどのセットが売れて仕方がないという状況は猫も杓子もであって、元々は音楽にあまり興味のない人であっても買い揃えるし、機械好きの理系趣味の人にとってもいいおもちゃとなりました。しかしそういうバブルはいずれ萎むものであって、その後のオーディオ機器の不人気は案外本来の注目度に戻っただけとも言えるかもしれません。カメラが携帯組み込みのもので十分と考えられることが多くなったのに似て、音楽を聞くのもスマートフォンからヘッドフォン経由というのが大勢となり、それに起因してオーディオ・セットはますます売れなくなります。ジョブズは凄いなと思う一方で、海外でビル・ゲイツが買うような何千万のハイエンド機が登場して貧富の差を見せつけられるのも嫌気が差します。でも音楽を聞きたい人にとっては、ダウンロードの圧縮音源だけでは不満な場合もあるでしょう。

　そうすると音源は何になるのでしょうか。配信サービスはMP３-３２０kb/s です。十分と言えば十分ですが、耳のいい人ならどうでしょう。ガラスか真鍮のターンテーブルを備えたハイファイセットでＬＰレコードを聞きますか。下手なディジタルより徹底すればいい音になるのは分かっていても、それだと聞けない音楽がたくさん出てきます。メジャーな曲以外はリリースされません。同じことはＳＡＣＤやハイ・レゾリューション配信についても言えます。ＤＳＤや１９２KHz／２４bit 等のダウンロード音源の数がＣＤと逆転する時代が来たら話は別ですが、はなはだ疑問です。そうなると結局ＣＤに頼らざるを得ず、ＣＤプレーヤーこそが宝物ということになります。パソコンのハードディスクなどにリッピングして聞く場合でも、少なくともＣＤプレーヤーの心臓であるＤＡコンバータは必要になります。そしてこの心臓部が、ＣＤを自然な音で聞けるかどうかを決定する重要な鍵を握っています。アンプやスピーカーは、生の楽器に近いとは言えないながら、探せばほどほど有機的な音を出してくれるものは見つけられます。専用の消耗部品も少ないので修理を前提に往年の名器から選ぶことだってできます。しかしディジタル信号をアナログに変換するＣＤプレーヤーやＤＡコンバーターは、星の数ほど出ているにもかかわらず、なかなかアナログの良くできたレコード・プレーヤーの音質に近づけるものが少ないのです。どうも生気がない、あるいは耳に痛い、生演奏に親しんだ人にはどこか違和感のある、いわゆる「ディジタルくさい音」が大半のように感じます。

   誤解を招くといけないので一言触れますと、ここで問題にするディジタルくさい音に対して、その反対側にイメージされるであろうアナログ的な良い音とは、クラシック・ファンが好むやわらかいだ音だとか真空管独特の温かみのある音、とかいうようなものではありません。そもそも真空管という媒体の音自体が存在せず、真空管のシステムには多い音というものがあるに過ぎません。例えばエネルギーバランスがあまり高音寄りではなく、金属やガラスを叩いているように聞こえる５キロ～７キロヘルツあたりの音圧が低めに感じられ、２キロ～３キロヘルツあたりの中域に濡れたきれいな艶が乗って中低域が弾むようにろうろうと響くことであたかもホールにいる心地良さが感じられる音のバランス、のことをここで問題にしているわけではありません。そういうのは作られた良い音です。

   では「ディジタルくさい」とはどういう音なのか。それは次に触れることにして、とりあえず白熱電球に対して蛍光灯の光がいかに明るくても、食べ物が美味しそうに見えないようなことだと言っておけばよいでしょうか。演色性というものは数値化もされていますが、ディジタルくさい音はデータでは表しにくく、言葉で「無機的」ぐらいにしか表現できないのが厄介です。

ディジタルくさい音はどこから出てくる？

　ＣＤプレーヤーの登場以来オーディオで一般的になったディジタル方式ですが、出た当初はいわゆる「ディジタルくさい音」というようなことが言われました。今はディジタルだから、とは思われてないかもしれませんが、音が不十分だという意識もあってかハイ・レゾリューション方式が登場したりもしています。本当にＣＤは方式として問題となる部分があるのでしょうか。情報の細かさとしてはどうなんでしょう。一秒間に４４,１００回の升目で切って６５,５３６通り、ステレオで１７６,４００バイトで処理していますが、それはちゃんと再生されれば十二分な情報量ではないのでしょうか。

   ８０年代に録音プロセスでの機材のセッティングや機器間のミスマッチから出てきたバランスの狂ったディジタルくさい音は運用上の問題だったのであって、現在は解消されていると言っていいでしょう。プロの現場にいない我々は聞くチャンスがあまりないですが、上手く行った最新録音を同じ情報量のフォーマットで再生すれば、性質の違いはあるにしても決してアナログ録音に劣るとは言えないだろうと思います。しかしコンシューマー向けのＣＤプレーヤー（ＤＡコンバーター）について言えば注意すべき点があるように感じます。性能の良いアナログのレコード・プレーヤーの方が音に自然さがあると言い続ける人がいるのも一理あるのです。ではどこに問題が潜んでいるのでしょうか。技術者ではないのでそれを説明するに適任ではありませんが、ここでいくつかの点を整理してみたいと思います。

周波数特性：
　ＣＤの音が良くない点としてまずよく言われるのが周波数特性です。４４.１ＫＨｚというサンプリング周波数の決め事から、２０KHz までしか再生できないフォーマットに問題があるという人がいます。２０KHz の音は発振器で出すとかろうじて聞こえます。仮に２０KHz の音がノコギリ波のような波形に崩れて出て来たとしても、その鋭い角に含まれるより高い倍音はそこから何倍も上の周波数になるので、さすがに聞こえはしないでしょう。スピーカーで５０KHz まで再生可能、というような高性能なものも出てはいますが、それはツイーターの分割振動域を上の方まで追いやるなどして、可聴帯域の音を楽々と再生することを狙っています。それにもかかわらず、実際は耳に聞こえなくても人間はそれ以上の周波数まで音場感として感じることができ、その成分が我々をリラックスさせてくれる、などと言う人もいます。機器の性能の低さで失われた２０KHz 以上の倍音を楽音から合成して擬似的に付け足してくれる装置すらあります。あるいはそうかもしれませんが、可聴帯域までしか含まれない LP レコードが良い音とされるのですから、この点はあまり本質的ではなさそうです。

ダイナミックレンジ：
　次にＣＤはダイナミックレンジ（音の小さいところと大きいところの差）が生の音に対して十分に大きくないとも言われます。これは前記の周波数特性の問題と合わせてＳＡＣＤが登場した表向きの理由となっています。人の耳のダイナミックレンジは１２０dBですがＣＤは９６dBしかないというわけです。でもオーケストラの最大音圧でも８０dB ぐらいなのです。となるとＣＤで不満な人はジェット機のエンジンを目の前に再現したいのでしょうか。それにコンサートホールでは心地良いにせよ、普通のＣＤですらダイナミックレンジが大きめの録音は家庭では不向きに思えます。無響室でもないかぎり一般の住宅ではある程度雑音があるわけですから、そこで最小の音が聞き取れるぐらいにボリュームを設定したら、フォルテでは家中が鳴り響いて拷問になってしまいます。ＳＡＣＤにしたって、その音が良いと思っている人は実は情報量を聞いているのではなくて、データ変換の方式の音を聞いてるだけかもしれません。

   ディジタルくさい音というのは、もっと違うところに原因があるのです。それは歪み率何パーセントとか、Ｓ／Ｎ比何デシベルというような特性の問題でもありません。新しくてそれらのデータの良い機械が自然な音がするとも限らないのです。もちろん、アナログのアンプなどであっても、使ってある部品の音に癖があって耳に痛い音を出すものがたくさんありますから、そういう昔ながらの原因も除外すべきでしょう。

オーバーサンプリング・ディジタルフィルター：　
　そうなるとディジタル回路の構造に関わる問題になってきます。そしてここからは単なる推測の域になります。まず、オーバーサンプリング・ディジタルフィルターが問題ではないかということです。ディジタル信号をアナログの音に直すときに出る雑音を取り除くためのフィルターには二種類あって、コンデンサーや抵抗を組み合わせたアナログ・フィルターと、コンピューター技術を利用したディジタル・フィルターとが使われています。このうちのディジタル・フィルターが、２倍よりも４倍、４倍よりも８倍オーバーサンプリングという高次のフィルターを用いたものの方が不自然な音になる傾向があるように聞こえます。同じ条件で次数だけ変えた回路で比較しないと正確なことは言えませんが、市販品を数多く聞いて行くとそういう結論が見えるような気がするのです。原理的には逆で、サンプリングを高くして処理した方が折り返しによって可聴帯域にまで降りてくる雑音が減るわけで、その後のアナログフィルターも簡単にでき、音は良いはずだとなります。詳しい原理の説明は専門の方に任せますが、経験的にはそういう矛盾したことがありました。原始的な２倍オーバーサンプリングの機械に良いものがあったし、ディジタルフィルターのないもの、つまり１倍オーバーサンプリグとも言えるノン・オーバーサンプリング（ＮＯＳ）の方が音が自然だと主張する人もいます。高周波雑音は混じりますが、聞こえないので放っておけばよいというのです。

アナログフィルター：
　雑音が高い周波数に分布しているディジタル方式は、ディジタルフィルター以外にも従来のフィルター技術で作られてはいるもののかなり複雑なアナログフィルターも必要になってきます。アナログ時代には元からそういう雑音は原理的に出て来なかったので、余分な回路が必要になっていると言えます。アナログフィルターはコンデンサと抵抗の組み合わせに、ものによってはアンプの回路も組み込んだ構造で出来上がっています。どの素子もそこを通れば音は色づけされるリスクが高くなり、できればない方がいいわけです。しかも、簡略化してコストを下げるために小さなチップ部品やプリント抵抗などを用いてＩＣのように固めたパッケージ品が使われることが多く、それらの「表面実装」と呼ばれる基板用の集積部品は元から音が良くない傾向があります。ディスクリートと言いますが、そういう小型化された部品を使わずに、プリント基板上の面積を十分取って通常の部品を並べて作ると、フィルター自体は必要悪ながらかなりちゃんとした音になることがあります。高級機には一部そういうものもありました。

マルチビット特有の不安定さ：　
　マルチビット（初期のＣＤプレーヤーの方式）の機械そのものが、例えば１６ビットの装置にしても、各ビット処理をする回路への電源の供給がばらつくことから正確な動作をせず、１４、５ビットほどの作業しかできずに音が悪くなってしまうという主張もありました。それと呼応するように、最初から１４ビット動作しかしないフィリップス系の最初期の機械（マランツＣＤ３４、ルボックス２２５など）の方が音が良かったという声もあります。ちなみにこの欠点は抵抗ラダー型という回路方式を採ったバーブラウンのＩＣなどで言われたことで、厳密に言えばフィリップスのＩＣはＤＥＭ型という別の型に属しており、余分なコンデンサーを多数つなげなければならない弱点はあるものの、原理的には電源供給のばらつきという問題はクリアしていたことになります。抵抗ラダー型はその後レーザー・トリミングによって部品の精度を上げるという方向へ進んで行きました。

   そして、同じ１６ビットでありながらもこのマルチビットの欠点を持たない別の方式に、後の１ビットの機械の発想にもつながる積分型ＤＡＣがあります。積分というのは、音楽情報のディジタル・パルスに応じた電圧や電流量といういわば縦のものを、横軸の時間の長さの違いへと積分によって変換しているためにそう呼ばれます。実際の回路では、抵抗ラダー型がディジタル信号のビットに対応したスイッチを切り換えることで、そこに流れる電流／電圧の大きさに応じてアナログ信号を生み出しているのに対し、積分型ではビット情報の大小をコンデンサーに電気が溜まる時間の長さとして計測し、その長さに応じてアナログ波形へと変換しています。これをパルス幅変調（ＰＷＭ　pulth width modulation）と呼びますが、パルスの幅の長い短いによって情報を表すわけです。そして積分型ＤＡＣはマルチビットの原初的形態ながらスイッチングによる非直線誤差に起因する歪、ゼロクロス歪が生じない利点があったと言われます。必要とするクロック周波数の限界から２倍以上のディジタルフィルターには対応できず、主流を抵抗ラダー型（前述のマルチビットの欠点を持つとされる型）に譲りましたが、ソニー製の積分型ＩＣチップを使ったプレーヤーには聴感上良いものがありました。この積分型のＤＡコンバーターＩＣ（ソニーＣＸ２０１５２等）と、フィリップスのＤＥＭ型コンバーター（ＴＤＭ１５４０／１５４１Ａ）、そして今でも評判の高い原始的な１６ビット抵抗ラダー型のＤＡコンバーター（バーブラウンＰＣＭ５４／５６）を同じ次数のフィルターを使って他の部品も同じにした回路で比較できると、各方式の優位性がクリアになると同時に、マルチビット動作の正確さの問題かどうかもはっきりします。結果的に抵抗ラダー型１６ビットの装置の音だけが自然さにおいて他より劣るということにでもなれば、それは恐らくマルチビット特有の電源供給の不安定さから発生しているディジタルくささだろうということになります。

　こうした実験は設備と能力の問題でここでは実現できませんが、以下の記事では実際の製品を可能な部分を改造することによって、憶測も交えながら探って行くということをやってみたいと思います。

１ビット：
   それから、発想が同じ積分型の優位とは矛盾するようですが、８０年代の後半から主流になってきたいわゆる１ビット方式の初期の機械が音楽的でないとも言われました。早稲田大の人が開発した日本発独自技術でありながら現在世界中がこの原理を利用するに至っているわけですが、当時の１ビットは色コントラスト（階調）の出ない眠い写真のように、滑らかだけど音が上滑りで表情のないものになってしまうとして一部の音楽愛好家には不評でした。

   １ビットというのはビット・ストリーム方式とも、ΔΣ変調機とも言い、グラフで言う縦方向に当たる音量の情報を１６ビットに区切るのではなく、横方向の周波数の区切りをより細かくして、その高周波の中に音量情報も一元化して含ませる、アナログで言うところの周波数変調に似た方式（パルス密度変調ＰＤＭ pulse density modulation）で、原理的にそれまでのマルチビットとは根本的に違います。「積分によって音量のビット情報を時間軸方向の量に展開している」と表現されますが、その意味はつまり、土地の広さを縦と横がそれぞれ何メートルというふうに別々に表すのではなく、面積として何平方メートルだという具合に一つにまとめて扱うのと同じことです。ビットは１６だったものが１で済みます。そしてパルスの幅は同じながらも間隔の長い短いによって音楽情報を表します。こう書くと、ＰＷＭとＰＤＭの違いはあるにしても、「積分によって時間の長さに変換する」ところは前述の積分型マルチビットＤＡＣと同じに思えます。実際その通りなのですが、積分型も含めたマルチビットＤＡＣは１６ビットのＣＤ情報をそのまま時間軸上で変換することをもってディジタル信号をアナログにしている（ＤＡ変換）のに対し、１ビットＤＡＣは情報をいったん１ビットにしてしまい、しかもその動作自体がＤＡ変換のためだというわけではなく、それとは別にその後のＤＡＣ部分のローパス・フィルター（ＳＣＦ方式 switched capacitor filter 等）でアナログに変換しています。話が込み入ってきました。私もよく分かりませんが、例えて言うならばマルチビットと１ビットの違いは、ちょっとＡＭ放送とＦＭ放送の違いに似ていると言えるでしょうか。

　ではどうして８０年代の１ビット方式の音が不自然だったのか、この理屈も推測に過ぎませんが、１ビット式ＤＡＣでは必然的に、最初の行程で音楽のディジタル情報を８倍などにオーバーサンプリングしてしまいます。これはマルチビットの機械がノイズを除去するために最後にオーバーサンプリング・ディジタルフィルターをかけるというのとは順序が違いますが、高い周波数へとオーバーサンプリングする作業としては同じです。この作業によって音が悪くなるという理屈がもしあるなら、１ビット式でもやはりオーバーサンプリングという手法が問題だということになります。

   もう一つ１ビットが音質面で不利だとされる理由としては、当時のＩＣ技術ではスイッチング速度が十分でなく、マルチビット方式では音量成分として分割していた１６ビット分の情報量を含ませられるほど横軸を高周波にできなかったということが言われます。

   しかしこれがもしスイッチング速度の限界が問題なのではなく、ＰＣＭからＰＤＭにするときのオーバーサンプリング行程のせいでもなく、さらに他のところに問題があって現在も解決されていないとすると、ひょっとして根本的な方式の原理に問題が潜んでいるのではないかという話にもなりそうですが、それならばＤＳＤ方式（ΔΣ変調）で録音されたレコード会社の音源自体が悪いと言っていることになります。でもＤＳＤ方式で録音されたＣＤと、ＰＣＭ方式で録音された従来のＣＤとで前者が明らかに音が悪いとは思えません。では、ＤＳＤ（１ビット）とＰＣＭ（マルチビット）を変換する行程で問題が出るのでしょうか？

マルチビット機のハイビット化：
　一方、マルチビットの機械もその後ハイビット時代を迎えました。しかし１６ビットのＣＤ情報をより高精度な２０ビットや２４ビットで処理するといっても、前述のばらついた不安定な電源供給回路という理由から元来１６ビットですら精度が出せていなかった状態で、いたずらに回路が複雑になるだけでメリットは何もなかったという考えもあるようです。その複雑な回路がかえって音を悪くした一面もあったのかもしれません。これはＰＣＭ５６とＰＣＭ１７０４（１７０２）のどちらが良いかという巷の議論に集約されるのでしょう。

１ビット機のディジタルフィルター：
　次に１ビットのビット・ストリーム方式（ΔΣ変調機）でありながら、３ビットなり５ビットなりの複数ビットで処理する中間的な機械が出てきました。１ビットだけで音量情報をまかなうのは無理があるということなのでしょう。そしてそれが現在主流の、ΔΣ変調の原理を使いながらも２４ビットや３２ビットの大きな情報にも対応し、９６ＫＨｚや１９２ＫＨｚにアップサンプリングする方式へと進化してきます。こうした機械でも最終段のディジタルフィルターの特性は大変重要なようで、ＳＣＦ方式やカレント・セグメント方式などがある中、どういうアルゴリズム（計算処理）を用いたフィルターかで再生される波形が異なり、プリエコーやポストエコー、オーバーシュートなどが生じて、どうやっても元の音楽波形とは違った形になってしまうようです。ここで言うディジタルフィルターは、以前のマルチビット機がフィルターとして「８倍オーバーサンプリング」しているなどというのとは原理的に違います。

アップサンプリング：
　また、これもフィルター次数が高次であるかどうかとは違う話ですが、元々４４.１KHz でサンプリングされているＣＤデータに対してサンプリングを細かくやり直し、９６KHz や１９２KHz として処理することが普通になってきました。しかしこのアップサンプリングという方法は回路が複雑になり、メリットをもたらすどころか音を悪くしているという意見もあります。最初から１９２ＫＨｚで録音されたものならいざ知らず、ＣＤ情報をさらに細かく処理することは百害あって一利なしというわけです。

   以上、私のような門外漢にはなんだかの話ですが、ここでいったんまとめてみます。ＣＤプレーヤーのディジタルくさい音の原因として：

１．オーバーサンプリング・ディジタルフィルターによって音が濁る。特に高次のフィルターほどその傾向があった。表情が減り、絵の具を混ぜて彩度が落ちたような音になる。それを補おうと高域の表情を調整すると、輪郭ばかりが目立ってきらきらしたり、ソリッド感が出たりした。

２．余分なアナログフィルターが増えた。複雑な素子を通ると音が濁る。

３．マルチビット方式に内在した問題として、各ビットに割り当てられたスイッチへの電源供給の不均一さから特性が揃わず、音が不自然になるということがあった（抵抗ラダー式）。

４．１ビットの機械（ビットストリーム／ΔΣ変調機）が、特にその初期には素子のスイッチング速度の限界から全般的に音が上滑りで起伏がなかった。サラサラとして抑揚がなく、小さな受光素子の高画素カメラで撮った写真のように眠くなる。あるいはΔΣ変調の機能の一部として不可避にオーバーサンプリングをせざるを得ないことが問題なのかもしれない。

５．２０ビットや２４ビットで処理するハイビット競走が（マルチビット機で）起こり、理念だけで処理が追いつかないのに回路ばかりが複雑になった。

６．オーバー・サンプリングの問題以外にもディジタルフィルターのアルゴリズムにそれぞれ欠点があり、最新の機器でもそれらの違いが音に表れる可能性がある（１ビット式／ΔΣ 変調複数ビット式）。

７．ΔΣ変調機の原理を利用した最新のハイビット・ハイサンプリング機では、４４.１KHz のＣＤ情報を高周波にアップ・コンバート（より細かくする）してから処理するため、回路が複雑になる。

   理屈はざっとこんなところでしょうか。その推論をここで裏返してみると、逆に自然な音のする方式の一つは８０年代に登場した１６ビットＤＡコンバーターＩＣチップを使い、ディジタルフィルターを２倍程度以下の低次のものにするということになります。１６ビットの方式は、各ビット処理をする回路への電源供給の不安定さが問題でないか克服できているなら、抵抗ラダー型も積分型と同様に有望ということになります。

   もう一つは聞いた経験がないのですが、音圧側複数ビットで高速スイッチングが可能な最新のΔΣ型ＤＡコンバーターＩＣを使いながらも、４４.１KHz のＣＤ情報は１９２KHz などに上げたりせずにそのまま処理させ（ΔΣ変調のオーバーサンプリングは外せませんが）、ディジタルフィルターも排除する方向があるかもしれません。これを検証するためにはＤＡコンバーターを本来自分で作るべきなのでしょうが、そこまではできません。それならば、ＴＩ社の最新ＩC（ＰＣＭ１７９８）を搭載しながらも４４.１KHz のまま処理し、ディジタルフィルターを通さない数少ないモデル（実在します）を買ってきて試すという手もあるかもしれません。ただ、どうも踏み切れません。まず、その製品の音自体が耳に痛いという人がいます。ディジタル・フィルターを外すと音が元気になりますので、そのためでしょうか。また、ΔΣ型ではオーバーサンプリングは避けられません。実際に、現在売られている製品は高域の不自然なものが目立つため、個人的には最新の方式がどうも信用できないのです。機器の音を「ハイスピード」と表現する時期がありましたが、いったい何が速いのでしょう。時代によって技術や音の傾向に流行があるのは事実です。それらは進歩しているかに見えて、実は目先が変わっているだけということもよくあります。

   以上、正しいことを言っているかどうか自信はありませんが、次項では実際の装置を改造していくらか検証してみたいと思います。どんなに素性の良いＤＡコンバーターＩＣであっても、その周囲に使ってある抵抗一つ、コンデンサ一つで音はがらっと変わってしまいます。評論家も色々言わなくてはいけないので大変ですが、市販のモデルを試聴して「輝かしい高域」などと雑誌ではよく評されています。でもオフな音に変えるのは簡単です。反対ににぎやかにするのはもっと簡単です。メーカーとしてはコストと安定入手という点で最高の部品ばかりを使うわけには行きませんし、生の楽器の音に興味のない設計者もいます。したがって市販の製品そのままでＤＡコンバーターの方式の善し悪しを比べることは不可能です。使ってある周辺の部品を自然な音色のものに交換することで、初めてそのＤＡＣ本来の音を想像することができるのです。

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