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延長ケーブルと音質

イヤホン/ヘッドホン用延長ケーブルが音質に与える影響についての実験、考察記事です。


イヤホンのケーブル交換(リケーブル)と音質
http://monoadc.blog64.fc2.com/blog-entry-68.html
各種ケーブルの抵抗値について
http://monoadc.blog64.fc2.com/blog-entry-69.html


■ケーブルの電気的特性

オーディオ帯域(20Hz~20kHz)での
延長ケーブル3種のインピーダンス特性を測定しました。
16Ωダミーロードと延長ケーブル+ダミーロードのインピーダンスを測定し、
その差から延長ケーブルのインピーダンスを計算しています。
測定時の室温は15℃でした。

Imp_cables.png

この結果から、次のことが分かります。

1.ケーブルのインピーダンスは20Hz~20kHzではほぼ一定で、
  ケーブルは単なる抵抗とみなせる。

2.ケーブルの抵抗値はものによって異なるが、おおむね1Ω/m前後である。
  ※各種ケーブルの抵抗値の測定結果

イヤホン/ヘッドホンに延長ケーブルを挟んだ場合変化しうるのは
周波数特性とクロストークの2点です。



■延長ケーブルと周波数特性

延長ケーブルをはさむことによるイヤホンの周波数特性への影響は
ヘッドホンアンプの出力インピーダンスを変化させた場合と同様になります。

この影響が大きく出るのは、BA型イヤホンのうちインピーダンスが特に低いものに
抵抗値の大きな延長ケーブルを使用した場合です。
次に、私が持っている中で最も影響が大きく出る組み合わせ、
HP-B900NSHE9850にXBA-1SL付属延長ケーブルを使用した場合の変化を示します。
(使用したヘッドホンアンプはHP-A7で、出力インピーダンスは0.1Ω以下。)

Cab_FR_HP-B900N.png
Cab_FR_SHE9850.png

これらの組み合わせでも周波数特性の変化は40Hz対15kHzで0.9dB以下。
人間の耳で検知可能かというと非常に微妙なレベルだと思われます。



■延長ケーブルとクロストーク

多くのイヤホンのケーブルのようにアース線に共通部分がある場合、
この部分の抵抗が原因で逆相クロストークが発生します。
※参考リンク ヘッドホンアンプと逆相クロストークについて
http://manbou.tea-nifty.com/blog/2010/08/post-52ab.html

アンプの出力インピーダンスをZ
イヤホンのレシーバ(ドライバ)のインピーダンスをR
アース線の共通部分とケーブルのそれ以外の部分のインピーダンスを
それぞれRcRhとすると
ケーブルで発生する逆相クロストークの大きさは

20log[Rc/(Z+R+Rh+Rc)] (dB)

となります。
この式はオームの法則から簡単に導出できますのでぜひ考えてみて下さい。

イヤホン・ヘッドホンの延長ケーブルではアース線は共通になっているので
延長ケーブルを使用すると共通部分のインピーダンスRcが増加し、
クロストークが増加することになります。

例として、SHE9850に延長ケーブルを使用した時のクロストークの変化を示します。

Cab_CT.png

どの程度クロストークが変化すれば人間の耳でも検知できるのか?
ということについて、私はデータを見たことがないので知りません。
そのため、この変化が音質に影響を与えるかどうか断言はできません。




■まとめ

1.長さ数m程度のイヤホン/ヘッドホン延長ケーブルのインピーダンスは
  オーディオ帯域では一定である。
  つまり、ケーブルは単なる抵抗とみなせる。

2.ケーブルの抵抗値はものによって異なるが、おおむね1Ω/m前後である。

3.延長ケーブルの使用によりイヤホンのクロストークは増加する。
  ただし、定量的に見て人間の耳でも検知できるレベルかどうかは不明。

4.延長ケーブルの使用による周波数特性の変化はごく小さく、基本的には無視できる。
  ただし、BA型イヤホンのうち特定の帯域でインピーダンスが10Ωを下回るような機種を
  0Ωに近い出力インピーダンスをもつヘッドホンアンプと組み合わせて使用している場合
  人間の耳でも検知可能なレベルで変化を生じることもあり得る。

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