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PCサウンドを向上させる!サウンドデバイスの知識ガイド

PCは「ゲーム、テレビ、映画、音楽」などオーディオビジュアルを楽しむためのオールマイティな機器となっています。そのため実際、PCをメインの音楽再生機器にするユーザーも結構います。サウンドデバイスで扱われる主な装備端子やサウンド用語をしっかりと把握しておきましょう。

サウンドデバイスで扱われる、主な装備端子

PCのサウンドデバイスにてみられる主な音声端子を解説します。アナログ音声用で一番目にするのがミニジャックの端子。色分けには以下の意味がありますが、多くのユーザーはステレオスピーカかヘッドフォンの用途なので「緑の端子」のみを使います。

音声端子について知りたい

オーディオ機器とのアナログ接続に使う、出力端子

白い端子 サイド・スピーカー用

※2ch(ステレオ)スピーカーと接続する場合は、緑の端子のみを使う。※7.1chスピーカーと接続する場合は、すべての端子と接続。
※5.1chスピーカーと接続する場合は、白い端子以外の3本と接続。

黒い端子 リア・スピーカー用
オレンジ色の端子 センター/サブウーハー用
緑の端子 フロント・スピーカー用

音声入力端子

水色の端子 ライン入力 ※ミニコンポなどオーディオ家電にあるとライン出力端子接続。
ケーブルは抵抗なしタイプでOK。
ピンクの端子 マイク入力 マイクと接続する端子。
※使用の注意事項:オーディオ家電等のライン出力からマイク端子を使って音声を取り込む場合、必ず「抵抗入りのケーブル」を使う。 ライン出力は信号レベルがマイク入力より遥かに高いため、抵抗なしのケーブルでは機器ににダメージを与える。

オーディ出力端子を装備している例

2ch(ステレオ)音声出力のミニジャックが「緑」だけなら、2ch(ステレオ)スピーカーと接続。
(※水色とピンクは音声入力端子なので、関係なし)

5.1chスピーカーと接続「緑、黒、オレンジ」のミニジャックがあれば、5.1chスピーカーと接続可能。

7.1chスピーカーの端子「白、黒、オレンジ、緑」のミニジャックがあれば、7.1chスピーカーと接続可能。
複数の端子がある場合でも、2ch(ステレオ)スピーカーやヘッドフォンと接続するだけなら、「緑」のみを使う。

サラウンド環境とは(多チャンネル再生について)

ゲームやBlu-ray等の映画鑑賞では、臨場感のあるサラウンド環境が欲しくなってきます。例えば、5.1チャンネル(ch)であれば、5つのサテライトスピーカー(フロント × 2、センター × 1、リア × 2)とサブウーファの6つからなる構成です。サブウーファは重低音のみなので0.1でカウントされるため、あわせて5.1chと呼ばれます。
ほかには2.1chや7.1chというサラウンド構成があります。設置のポイントはスピーカーをすべて耳の高さに揃えることで、リアスピーカーはスタンドなどを用いて設置の高さを調整します。

多チャンネル再生5.1チャンネル(ch)

その他、オーディオ端子

サウンドコントローラ・チップ

光デジタル端子(S/P DIF、ADAT)

デジタル音声の入出力で使われる。使うケーブルは光ファイバーケーブル。赤く光るほうが出力側で、光っていないほうが入力側。コネクタ形状には「角型コネクタ、丸型コネクタ」がある。

※S/P DIFとは、SonyとPhilips社が共同開発したデジタル・インターフェース(DIF)なので、S/P DIFという。
サウンドコントローラ・チップ

同軸デジタル端子(S/P DIF、ADAT)

デジタル音声の入出力で使われる。外部からのノイズに強い。アナログのRCA端子に似ているが、抵抗値が異なるので間違えると破損する場合があり。ケーブルも専用のものを使う。
サウンドコントローラ・チップ

RCA端子(別名:ピン端子、ピンプラグ、ピンジャック)

電気信号を伝送する左右2chのアナログ端子。音声だけでなく、コンポジット映像信号用として映像端子(黄色)もある。民生用オーディオ家電でお馴染み。

RCA端子は1信号につき1ケーブルになるので、複数信号をまとめての伝送はできない。ノイズを受けやすいので、接続時は機器の電源を切らなくてはならない。
音声・映像・著作権信号をまとめて伝送できるデジタル形式のHDMI端子の普及で、淘汰されつつある。

※RCAという名は「Radio Corporation of America」という社名に由来する。
サウンドコントローラ・チップ

フォン端子 (種類:ライン、マイク、ヘッドフォン)

直径6.3mmのフォンプラグ用。位置づけでは標準とされるが、パソコン本体での採用はほとんど見られない。ラインとヘッドフォンは出力レベルが異なるので、誤接続はNG。直径3.5mmのミニジャックと用途は同じ。

※形状はEIA(Electronic Industries Alliance)が規格化
サウンドコントローラ・チップ

ミニジャック端子 (種類:ライン、マイク、ヘッドフォン)

直径3.5mmのフォンプラグ用。ミニプラグと呼ばれ、PCでよく見かけるタイプ。(ちなみに2.5mmはマイクロプラグという)。ラインとヘッドフォンは出力レベルが異なるので、誤接続はNG。ヘッドフォン出力とデジタル出力(S/P DIF)が兼用の場合もあり。

※形状はEIA(Electronic Industries Alliance)が規格化
サウンドコントローラ・チップ

MIDI (Musical Instrument Digital Interface)

上記のようなオーディオ端子ではなく、楽器の演奏情報(キーボードやMIDI音源)を送受信するデジタル端子。5ピンDINコネクタが使われている。INとOUTのほかに、INから入った信号をそのままスルーする「THRU」がある。

※DINコネクタは、ドイツ工業品標準規格 (DIN) によって規格化された。

サウンドコントローラ・チップ(オンボードサウンド)

サウンドコントローラ・チップ
ユーザーが特別なことをしなくても、マザーボードにはサウンドコントローラ・チップ(オンボードサウンド)が搭載されているので、アンプ内蔵スピーカがあれば普通に音を出すことが出来ます。このサウンド機能は、インテルのHD Audio(High Definition Audio)という規格に沿ったサウンドコントローラ・チップによるものです。※昔はAC'97(Audio Codec 97 )に準拠

HD Audio(High Definition Audio)

インテルが中心となって2004年に策定したデジタル・サウンド・インターフェース規格。プロ向け用途に対応できるよう、2ch(ステレオサウンド)ではサンプリングレート192kHz、8chでは96kHzまで対応している。
AC'97(Audio Codec 97 )に代わって現在の主流となっている。

スペック上ではかなり立派ですが、サウンドコントローラ・チップはもともと低コスト仕様なので、ノイズ対策や高音質化はあまりされていません。サウンドにこだわるユーザーからすれば物足りなさを感じます。サウンドはPCの処理能力とは関係ないので、PCメーカやマザーボードメーカはおざなりにする傾向にあります。

※PC内部は多くの電子パーツがあるため、多くの電磁波ノイズが飛び交っている。電磁波ノイズはアナログ信号に入り込んでしまうため、音質の低下につながる。

7.1ch対応出力
オンボードサウンドでも「7.1ch対応出力」のPC製品があるなど、一見スペックは高そうですが、拘れば充分とは言えないのが現実。

サウンドデバイス

サウンドコントローラ・チップで満足できないユーザーは、別途、サウンドデバイスを導入します。8000円くらいの予算から導入することができ、サウンドクオリティの向上を体感しやすいことから、費用対効果の高いパーツです。そのサウンドデバイスには外付け型と内蔵型があります。
むろん、サウンドデバイスを導入するからには、それなりのアンプ内蔵スピーカと組み合わせなければなりません。1000円程度のスピーカではサウンドデバイスが無駄になります。

外付け型サウンドデバイス

複数のPCで使いまわす、またはDTM機器の接続などケーブルの付け替えが頻繁であれば、外付け型が便利。デスクトップPCだけでなく、ノートパソコンにも使えるところがメリットです。そして自作未経験者でも安心して使えるタイプです。また、外部設置という面でPC内部のノイズを拾わないことから人気が高い。

USBオーデイオ
外付け型ではUSB接続のものが多く、USBオーデイオと呼ばれる。超高級品では外付け型サウンドデバイスの製品が多い。

USB Audio Class(UAC)とは

UAC規格によって、USBオーデイオを装着するだけで自動的にドライバがインストールされる。接続するUSBのバージョンによって、UACバージョンならびに対応できるサンプリングレートが異なる。

USB1.1接続 UAC1.0 24bit/96kHz
USB2.0接続 UAC1.0/2.0 24bit/192kHz

内蔵型サウンドデバイス(サウンドカード)

場所を取りたくないのなら、内蔵型であるサウンドカードがお勧め。製品のチェック項目は「チップの種類、コンデンサの大きさや数、ノイズを遮断する装置(カバーや仕切り)」などがあり、これらが音質を左右する。
1万円以下の製品であれば、外付け型よりも高性能なものが多い傾向にある。

内蔵型サウンドデバイス
高級サウンドカードの特徴としては、「高品質のコンデンサを多用している」、「ラインアウト端子にミニジャックではなくRCA端子を採用する」などアナログ面での強化が見られます。RCA端子に金メッキがされていればなおよしです。

マザーボードからの給電だとノイズを拾うので、電源ユニットから直接給電する製品もあります。そういったサウンドカードでは、グラフィックカードの補助電源にも使われるPCI Express 電源コネクタ(6ピン)を接続します。

サウンドカード
サウンドカードを搭載したPC。

サウンド用語

PCのサウンドデバイスに関するキーワードを解説します。 サンプリングレートと量子化bit数はけっこう重要なキーワードです。

サンプリングレート~音楽CDは44.1KHz

サンプリングレートとは、標本化周波数のこと。AD変換(アナログをデジタルに変換)する時、アナログ信号の強弱を一定時間おきに計測し、デジタルデータとして記録。

サンプリングレートとは
サンプリングレートのイメージ。音圧と時間の変化において、アナログでは曲線だが、AD変換してデジタルにすると一定間隔の直線化となる。このデータ化がサンプリングであり、サンプリングの頻度(値)がサンプリングレートである。音楽CDなら44.1KHzだが、この意味は「1秒間に44,100回の頻度でデータ化」していることを表す

CDはもはや古く、現在のレコーディングでは96kHzである。サンプリングレートは時間軸におけるデータ品質と捉えれば良い。映像で例えるなら画面解像度のようなもの。

なお、サンプリングレートの半分の高さまで理論上扱える。(音楽CDなら44.1KHzなので、22.05KHzまで表現可能)

量子化bit数~音楽CDは16bit

強弱を捉えることのできる数で、デジタルデータの品質に関わる要素。デジタル化するときの分解能(段階)。映像で例えるなら色調や階調のようなもの。音楽CDは「16bit」なので0~65,536段階でデジタル化される。

CDはすでに古い規格であり、現在のレコーディングでは24bitである。(収録は24bit / 96kHzでも、CDに収録するときに量子化bit数やサンプリングレートを落としている)。量子化bit数が「24bit」だと1677万段階となる。

音楽配信サービスでは24bit / 96kHzを提供しているところもある。また高性能サウンドカードに24bit / 192kHz対応の製品が存在するが、高級オーディオ機器以上の音質を体感するにはこのようなハードウェアの準備が必須。

その他のキーワード

サウンドデバイスに関する記事で目にするキーワードを、簡素にまとめておきます。

再生周波数帯域

低い周波数および高い周波数でどれくらい正しく再現できるかの指標。

ダイナミックレンジ

最大音量と最小音量の比率で、単位はdB。

S/N

音楽信号とノイズ信号のレベル差。単位はdBで値が大きいとノイズが少ない。

THD

全高調波歪率。単位は%で少ないほうが歪みが少なくて良い。

DAC

デジタルデータをアナログ信号に変換する回路。スピーカまでノイズレスで伝送できる。

オペアンプ(OPアンプ)

増幅器の回路。DACでアナログ化された信号を増幅する。

音楽ファイル形式

音楽ファイル形式には、お手軽サイズの不可逆圧縮があるが、サウンドにこだわるなら非圧縮や可逆圧縮のロスレス・ファイルがお勧め。

不可逆圧縮:WMA、MP3、AAC

再生する音楽ファイルでは、WMAやMP3が「再生ソフトの対応性」と「小さいファイルサイズ」でお手頃である。bitレートにもよるが、WAVの1/10ぐらいのデータ量で済む。しかし、これらのフォーマットは間引きして不可逆圧縮しているので、音質の劣化がある。

ロスレス:Winodws Mediaオーディオロス、Apple Lossless、FLAC

そこで音楽ファイル形式にこだわるなら、Winodws MediaオーディオロスやApple Lossless、FLACといったロスレスの形式を使う。CD音源のままをバックアップする(無損失・非圧縮)ならWAVで保存しておく。

Winodws Mediaオーディオロス無論、不可逆圧縮よりもファイルデータは大きくなる。

WAV(無損失・非圧縮) 音楽CDに収録されている音声データ。汎用に使えるが、データサイズが大きい。タグ情報は埋め込めない。
FLAC(可逆圧縮) WAVと遜色のない音質で、WAVの60%くらいのデータ量に可逆圧縮している。タグ情報の管理もできるが、対応再生ソフトが少ない。

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