オーディオアナライザとは?(製品基本ガイド)

音声信号の評価に必要な機能を1台に集約した計測器です。
弊社のオーディオアナライザは以下の機能を集約している為、1台でオーディオ機器の基本的な評価を行うことが出来ます。

MAS-8400 / MAS-8500シリーズに搭載されている主な機能

MAS-8401MAS-8401OSCMAS-8410MAS-8410OSCMAS-8421MAS-8421AMAS-8500MAS-8500DA
低周波発振器
交流電圧計
直流電圧計
ひずみ率計
聴感補正フィルタ
周波数カウンタ
FFT表示機能※
標準信号発生器
※:FFT表示にはPCが必要になります。

デジタルオーディオ関連用語

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【用語】【用語説明】
digital audioデジタルオーディオ (digital audio) とは、デジタル信号として表現された音となります。
録音再生、保存、伝送する過程で、アナログ信号である音声データを数値に変換(標本化・量子化=アナログ-デジタル変換 )してデジタルデータとして記録保存し、再生時にデジタル-アナログ変換 (DA変換) してアナログ信号に変換してからスピーカーなどによって音として再生されます。 
AES3AES3は、業務用オーディオデバイス間でデジタルオーディオ信号を交換するための規格です。AES3信号は、平衡線、不平衡線、光ファイバを含む複数の伝送媒体を介して、パルスコード変調されたデジタルオーディオの1つのチャネルを伝送できます。
AES3は、オーディオエンジニアリングソサエティ(AES)と欧州放送連合(EBU)によって共同開発されたため、AES / EBUとしても知られています。この規格は1985年に最初に公開され、1992年と2003年に改訂されました。AES3は、国際電気標準会議の標準IEC 60958に組み込まれており、S/PDIFとして知られています。
S/PDIFS/PDIF(Sony Philips Digital InterFace、ソニー・フィリップス・デジタル・インターフェース、エスピーディーアイエフ)とは、映像・音響機器などで音声信号をデジタル転送するための規格となります。
名称のSとPの間にスラッシュを入れず単にSPDIFとも表記されます。
Toslinkトスリンク(英: TOSLINK)は、光ファイバー用コネクタの規格です。デジタルオーディオを扱う一般向け音響機器間の接続に使われる。例えば、CDプレーヤーやDATレコーダー、MDレコーダー、CDレコーダーなどがあります。
BluetoothBluetooth(ブルートゥース)は、デジタル機器用の近距離無線通信規格の1つとなります。
サンプリングレートサンプリング周波数は、音声等のアナログ波形をデジタルデータにするために必要な処理である標本化(サンプリング)において、単位時間あたりに標本を採る頻度。単位はHzが一般に使われる。
サンプリングレート、サンプルレートとも言われる。
A/D変換アナログ-デジタル変換(A/D変換)は、マイクが受け取った音声信号やアンテナに入力された電波またはデジタルカメラに入力された光といったアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換することをいう。デジタル化された信号はCPUといったデジタル信号処理回路で処理可能となる。
D/A変換デジタル-アナログ変換回路(D/A変換)は、デジタル電気信号をアナログ電気信号に変換することをいう。
PCMパルス符号変調(正式名称:pulse code modulation)とは音声などのアナログ信号を、アナログ-デジタル変換回路により、デジタル信号に変換(デジタイズ)する変調方式の一つである。

MAS-8500のAPIサンプル・接続例

高速フーリエ変換 FFTとは?

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Fast Fourier Transform(通称:FFT)について

離散フーリエ変換(Discrete Fourier Transform, DFT)を計算機上で高速に計算するアルゴリズムです。
離散フーリエ変換は、信号処理や画像処理など様々な分野で使用される重要な数学的手法ですが、その計算には時間がかかります。FFTは、この計算を効率化するために開発されたアルゴリズムで、DFTの計算時間を大幅に短縮することができます。
DFTは、信号処理などで離散化されたデジタル信号の周波数解析などによく使われます。また、偏微分方程式や畳み込み積分の数値計算を効率的に行うためにも使われます。
FFTの具体的な使い方は、使用するプログラミング言語やライブラリによって異なります。多くのプログラミング言語には、FFTを実装したライブラリが用意されています。例えば、PythonではNumPyやSciPyといったライブラリがあります。
下図は入力されたアナログ信号を周波数成分に分けて表示するイメージです。

イメージ図

アプリケーション表示例

FFT表示機能とは、入力されたアナログ信号を標本化したデジタル信号にFFT(高速フーリエ変換)処理を行い周波数ドメインで表示する機能です。

波形をFFT処理し周波数ドメインで表示することにより波形に含まれる周波数成分の解析が容易になります。

FFT表示機能とは

次の図は、MAS-8500で入力されたオーディオ信号を付属のPCアプリケーションでFFT解析し例になります。
*(入力信号 1000Hz、入力レベル 0dB)
入力された信号成分だけでなく、様々な信号成分が表示されていることが分かります。

音のディジタル化

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音のディジタル化につきまして

連続的に変化する情報を一定の時間や長さごとに区切り、区切ったそれぞれの範囲の情報を代表する値を決めます。

イメージ図

デジタルオーディオ関連用語

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【用語】【用語説明】
digital audioデジタルオーディオ (digital audio) とは、デジタル信号として表現された音となります。
録音再生、保存、伝送する過程で、アナログ信号である音声データを数値に変換(標本化・量子化=アナログ-デジタル変換 )してデジタルデータとして記録保存し、再生時にデジタル-アナログ変換 (DA変換) してアナログ信号に変換してからスピーカーなどによって音として再生されます。 
AES3AES3は、業務用オーディオデバイス間でデジタルオーディオ信号を交換するための規格です。AES3信号は、平衡線、不平衡線、光ファイバを含む複数の伝送媒体を介して、パルスコード変調されたデジタルオーディオの1つのチャネルを伝送できます。
AES3は、オーディオエンジニアリングソサエティ(AES)と欧州放送連合(EBU)によって共同開発されたため、AES / EBUとしても知られています。この規格は1985年に最初に公開され、1992年と2003年に改訂されました。AES3は、国際電気標準会議の標準IEC 60958に組み込まれており、S/PDIFとして知られています。
S/PDIFS/PDIF(Sony Philips Digital InterFace、ソニー・フィリップス・デジタル・インターフェース、エスピーディーアイエフ)とは、映像・音響機器などで音声信号をデジタル転送するための規格となります。
名称のSとPの間にスラッシュを入れず単にSPDIFとも表記されます。
Toslinkトスリンク(英: TOSLINK)は、光ファイバー用コネクタの規格です。デジタルオーディオを扱う一般向け音響機器間の接続に使われる。例えば、CDプレーヤーやDATレコーダー、MDレコーダー、CDレコーダーなどがあります。
BluetoothBluetooth(ブルートゥース)は、デジタル機器用の近距離無線通信規格の1つとなります。
サンプリングレートサンプリング周波数は、音声等のアナログ波形をデジタルデータにするために必要な処理である標本化(サンプリング)において、単位時間あたりに標本を採る頻度。単位はHzが一般に使われる。
サンプリングレート、サンプルレートとも言われる。
A/D変換アナログ-デジタル変換(A/D変換)は、マイクが受け取った音声信号やアンテナに入力された電波またはデジタルカメラに入力された光といったアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換することをいう。デジタル化された信号はCPUといったデジタル信号処理回路で処理可能となる。
D/A変換デジタル-アナログ変換回路(D/A変換)は、デジタル電気信号をアナログ電気信号に変換することをいう。
PCMパルス符号変調(正式名称:pulse code modulation)とは音声などのアナログ信号を、アナログ-デジタル変換回路により、デジタル信号に変換(デジタイズ)する変調方式の一つである。

APIってそもそもナニ?(用語解説)

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APIとは、アプリケーション・プログラミング・インターフェースの略称です。一言で表すと、ソフトウェアやプログラムの間をつなぐインターフェースを指します。弊社の製品では、MAS-8400シリーズとMAS-8500にAPIを付属しています。
USBコマンドまたはLANコマンドを使用して本体の制御をカスタマイズしたり自動化する場合、自動制御プログラムを作成する必要があります。通常、自動制御プログラムは、USBまたはLANコマンドを送受信するプログラムを作成しますが、コマンドのフォーマットとレスポンス等を理解した上で作成する必要があります。
APIを使用することで、コマンドのフォーマット等を意識することなく、簡潔で人間が理解しやすい表現(フォーマット)でプログラムを作成することができます。これにより、後々の変更やメンテナンスも容易になるため、作成と変更にかかる労力を減らすことができます。

音声ファイル関連用語

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【用語】【用語説明】
音声ファイルそもそも音声ファイルには、非圧縮音声の格納に用いられるもの、可逆圧縮音声の格納に用いられるもの、非可逆圧縮音声の格納に用いられるものがあります。以下にいくつかの音声ファイルのご説明をさせていただきます。
WAVWAV(Waveform Audio File Format)ファイルは、音声データを記録するためのファイル形式の1つです。Windowsが標準で対応している形式として有名で、ファイル名の標準の拡張子は「.wav」です。
AIFFAIFF(Audio Interchange File Format)ファイルは、Appleにより開発された音声ファイルフォーマットです。主としてMacintoshやAmiga上で使われ、ファイルに格納した場合の拡張子は、.aiff、.aif、.aifc、.afcです。
FLACFLAC(Free Lossless Audio Codec)は、オープンフォーマットの可逆圧縮音声ファイルフォーマットです。通常のFLACファイル (.flac/.fla) だけでなく、Oggファイル (.oga/.ogg) やMatroskaファイル (.mkv/.mka) などのメディアコンテナに格納することもできます。
ALACALACはApple Lossless Audio Codecの略で、Apple Incによって作成され、そのデバイスに使用されるオーディオコーディング形式です。ALACで広く使用されている拡張子は、.m4a形式と.caf形式です。
MP3MP3(MPEG Audio Layer3)は、音響データを圧縮する技術の1つであり、それから作られる音声ファイルフォーマットでもあります。ファイルの拡張子は「.mp3」です。
AACAAC(Advanced Audio Coding)は、不可逆のデジタル音声圧縮を行う音声符号化規格のひとつです。拡張子は「.3gp .3g2 .aac .avi .m2ts .m4a .m4b .m4p .m4r .mov .mp4 .wav .mkv .mka」です。

画像ファイル関連用語

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【用語】【用語説明】
画像ファイル画像ファイルとは、画像がどのような性質を持っているかを分類して表すものです。 それらを決めるのが画像ファイル形式で、どんな画像ファイル形式なのかを表すのが拡張子となります。ファイル名の最後にある「.jpg」「.mp3」「.html」などの「.(ピリオド)」以下の部分のことです。
bmpBMPは、ビットマップの略です。BMPは、様々な画面とデバイス間でデジタル画像の解像度を維持できるように、MicrosoftがWindows OS用に開発したファイル形式です。
jpgJPEG形式はフルカラーの1,677万色を表現することができ、風景写真など色合いにグラデーションがある画像に適しているファイル形式です。
pngPNGは、ラスター画像ファイル形式のひとつであるPortable Network Graphicsの略語です。
gifGIFは、Graphics Interchange Formatの略で、ビットマップ画像形式の1つです。
tifTIFF(Tag Image File Format)は、ラスターグラフィックや画像情報の保存に使用するコンピューターファイルです。
svgSVG(Scalable Vector Graphics)は、画像フォーマットの一種です。
EPSEPS(Encapsulated Postscript)は、主にベクターアートワークを保存するために使用されるファイルタイプです。
RAWRAWデータは、デジタルカメラなどの画像形式の一種で、撮像素子から得たデータをそのまま羅列したものです。
HEICHEICは、High Efficiency Image Containerの略で、Appleがモバイルデバイスで採用しているHEIF(High Efficiency Image File Format)の拡張子です。

映像ファイル関連用語

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【用語】【用語説明】
映像ファイル映像ファイルは、動画の中の映像ファイルと音声ファイルをひとつにまとめて格納したもので、いわゆる動画フォーマットや動画形式を指します。 代表的な映像ファイル形式には、MP4(.mp4)、AVI(.avi)、MOV(.mov)、WebM(.webm)、FLV(.flv)などがあります。
MP4MP4(.mp4)は、動画ファイル形式の一種で、最も一般的なファイル形式の一つです。
AVIAVI(.avi)は、Audio Video Interleave(オーディオ ビデオ インターリーブ)の略称で、Microsoft社によって開発された動画ファイル形式の一つです。
MOVMOVは、アップル(Apple)社のマルチメディア技術QuickTimeの一部として規定された、動画や音声などのデータを格納するためのファイル形式です。
WebMWebMは、Googleが開発しているオープンかつロイヤリティフリーの動画のコンテナフォーマットです。
FLVFLVは、Flash Videoの略で、Adobe Flash Playerで再生することができる動画ファイル形式の一つです。

直流電圧計とは?

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直流電圧計とは任意の2点間の電位差を測ることが出来る計測器です。電圧を測定したい2点間に並列に接続することでその電位差を電圧として表示します。
一般的な電圧計は内部抵抗の非常に高い電流計になっていて、2点間の流れる電流を分流してその電流量を電圧に変換して表示します。その為、電圧計の内部抵抗が被測定物に対して十分に大きくない場合は誤差が大きくなる場合があります。
MAS-8400シリーズの直流電圧測定には24bitのADコンバータを使用しており、内部抵抗(入力インピーダンス)も1MΩ以上と大きいため、高速、高精度の電圧測定が可能です。

交流電圧計とは?

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交流電圧計とは、交流信号の電圧を測ることが出来る計測器です。
基本的に正弦波の実効値を測定することを前提として設計されており、測定方式によっては正弦波以外の信号や歪みの大きい正弦波などでは正確に測定できない物も存在します。
交流電圧計にオーディオ機器の評価に必要な聴感補正フィルタを内蔵している計測器がありますが、それらは一般的にノイズメータと呼ばれています。
MAS-8400シリーズは測定にFFT解析を用いている為、入力波形に依存することなく真の実効値表示を行うことが出来ます。

低周波発振器とは?

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周波数の低い正弦波低周波発振器とは、音の代わりになる可聴周波数帯域の正弦波信号を発生させる計測器です。
オーディオ機器の評価をする際に、実際の音を使用すると定量的な評価が困難になります。その為、単一周波数の正弦波が発振できる低周波発振器を用いて評価を行うことが一般的です。
評価用信号源としての低周波発振器には、可聴周波数帯域(約20Hz~20kHz)でひずみ率:0.01%以下の信号が発生出来る性能が要求されます。

MAS-8400シリーズの低周波発振器性能
発振周波数範囲10.0Hz~110.000kHz
出力レベル範囲-79.9dBV~+20.0dBV
ひずみ率0.003%以下 (10Hz~20kHz)(80 kHz BW)

ひずみ率計とは?

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入力された正弦波信号のひずみ率(全高調波歪率)を測定するための計測器です。
通常、ひずんだ波形には、図1のように基本周波数の整数倍の高調波成分が含まれています。

ひずみ率計について

図2は基本波成分に2倍、3倍の高調波成分を加算した波形です。水色の基本波に緑と紫の高調波成分を加算することで赤色のひずんだ波形になります。

ひずみ率計について

一般的なひずみ率計はこのような基本波とその他の成分の比率を全高調波歪率として表示することが出来ます。

MAS-8400シリーズでは、離散信号をFFT処理することで、高速、高精度のひずみ率測定が可能です

聴感補正フィルタとは?

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オーディオ機器から発せられる音が人間の耳はにどのように聞こえるかを再現するためのフィルター回路のことです。
人間の耳で聞くことの出来る音の範囲は20Hz~20kHzと言われています。この範囲内の周波数であれば音として認識は出来ますが聞こえ方は周波数によって異なります。オーディオ機器の場合、「人間の耳にどう聞こえているのか?」という評価を行う場合に人間の耳の利得を再現した聴感補正フィルタを使用します。
下のグラフは、MAS-8400シリーズに搭載されている聴感補正フィルタの特性です。

聴感補正フィルタ
JIS-A
CCIR/ARM
DIN AUDIO
JISで規定されているAウエイト特性の聴感補正フィルタです
ITU-R468で規定されているCCIRウエイト特性の聴感補正フィルタです
DIN45405で規定されているオーディオ帯域フィルタです

MAS-8400シリーズでは、上記以外にもお客様の用途に応じてカスタムフィルタの搭載が

周波数カウンターとは?

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周波数カウンタとは、交流信号の周波数を測ることが出来る計測器です。入力された信号を二値化してその数をカウントし周波数として表示します。
カウンタの原理は主に、ダイレクトカウント方式とレシプロカル方式に分類され、方式によって以下のような特徴があります。

ダイレクトカウント方式

一定のゲート時間内の周期を直接カウントして周波数として表示する方式です。比較的単純な回路で構成することが可能で基準となるゲート時間を長くすることで容易に測定分解能を増やすことが出来ますが、測定する周波数が低い場合は、測定時間が長くなってしまいます。

ダイレクトカウント方式
レシプロカル方式

周波数は周期時間の逆数(Reciprocal)であることから入力信号の周期を測定して周波数に換算する方式です。入力信号の周期内に収まる基準信号の数をカウントすることで周期時間を測定し周波数として表示することが出来ます。
高速な基準信号が必要になるため回路は複雑になりますが、低い周波数でも高速で測定することが出来ます。

レシプロカル方式

MAS-8400シリーズでは、レシプロカル方式を採用している為、高速、高分解能測定が可能です。

製品FAQ(技術サポート)