用語集 (Glossary)
MeasureLab のドキュメントで使用される専門用語の解説です。
オーディオ・システム関連
JACK (JACK Audio Connection Kit)
Linux でプロフェッショナルなオーディオ処理を行うためのサウンドサーバーデーモンです。低遅延な接続と、アプリケーション間の自由な配線(ルーティング)を実現します。MeasureLab で位相同期が必要な精密な測定を行う場合に推奨されます。
PipeWire
Linux における新しいマルチメディアサーバーです。従来の PulseAudio と JACK の両方の機能を統合・置換することを目指しています。最新の Linux ディストリビューションでは標準採用が進んでおり、JACK と同様に低遅延かつ柔軟なルーティングが可能です。
LTC (Linear Timecode / 線形タイムコード)
タイムコード(時・分・秒・フレーム)の情報を音声波形(ピーという電子音)に変換して、オーディオ機器や録音チャンネルに記録するための規格です。複数のカメラや録音機の時間情報を完全に同期させ、編集時に自動的に位置合わせをするために広く使われています。
ループバック (Loopback) と クロストーク (Crosstalk)
ループバックは、出力された音声信号を入力に直接戻す経路のことです。物理ケーブルで配線する場合のほか、機器内部やOSの設定で戻す場合があります。クロストークは、本来独立しているはずの隣り合うチャンネル間で信号が漏れて混ざってしまう現象のことです。
音響・電気計測の基本
キャリブレーション (Calibration)
測定器の精度を保証するために、デジタル上の数値(dBFS)と、現実世界の物理量(電圧や音圧)の対応関係を測定し、正しく合わせる調整作業(校正)のことです。これを行うことで、波形を実際の「電圧 (V)」や「音圧 (dB SPL)」で直読できるようになります。
dBFS (Decibels relative to Full Scale)
デジタル音声のレベルを表す相対的な単位です。デジタル上で表現できる最大値(クリップする限界)を 0 dBFS と定義し、それよりどれだけ小さいかをマイナスの値(例:-12 dBFS)で表します。
dBV / dBu
電圧の大きさをデシベルで表す単位です。0 dBV は 1.0 Vrms(主に家庭用オーディオ機器の基準)、0 dBu は 0.775 Vrms(主に業務用の音響機器の基準、昔の電話回線の規格に由来)を基準としています。
dB SPL (Sound Pressure Level / 音圧レベル)
音の物理的な強さ(空気の振動の大きさ)を表す単位です。人間が聞き取れる最小の音圧(20マイクロパスカル)を 0 dB SPL と定義し、一般的に騒音レベルやスピーカーの音量などを表すのに使用されます。
TrueRMS (真の実効値)
交流の電圧や電流の「実際のエネルギー(実効値)」を正しく測定する手法です。単純な正弦波(サイン波)だけでなく、歪んだ波形やノイズなどの複雑な波形であっても、誤差なく正確に測定することができます。
PPM (Parts Per Million / 100万分の1)
100万分の1を表す単位です(1 PPM = 0.0001%)。MeasureLab では、オーディオインターフェースの内部時計(クロック)がどれくらい正確か、あるいは時間経過とともにどれくらいズレるか(クロックドリフト)の非常に微小な偏差を表すのに使われます。
ジッター (Jitter)
デジタル信号の伝送や処理において、時間軸方向で発生する微小な「ゆらぎ」や「ズレ」のことです。オーディオでは、ジッターが増加すると高音域の明瞭度が低下したり、音が濁ったりする原因になります。
ENOB (Effective Number of Bits / 有効ビット数)
デジタル音声のノイズや歪みの少なさを、理論的な「ビット数(解像度)」に換算した指標です。例えば、24ビットで処理される回路であっても、ノイズや歪みが多いと「有効ビット数としては 18ビット相当の実力である」のように評価されます。
アラン偏差 (Allan Deviation)
クロックや発振器などの「短期的な周波数安定度」を評価するための指標です。通常の標準偏差とは異なり、時間経過に伴う周波数のふらつき特性(ノイズの性質)をより正確に捉えることができます。
インピーダンス (Impedance) と リアクタンス (Reactance)
インピーダンスは、交流回路における「電気の流れにくさ(オーム )」のことです。直流回路の「抵抗」に相当しますが、周波数によって値が変化します。このうち、コイルやコンデンサがもたらす、電気を熱として消費しない「流れにくさ」の成分をリアクタンスと呼びます。
Q値 (Quality Factor) と 損失係数 (Dissipation Factor)
Q値は、共振の「鋭さ」や、コイルなどの部品の「エネルギー効率」を表す指標です。値が高いほど損失が少なくなります。損失係数(D値)はQ値の逆数()で、コンデンサなどのエネルギー損失の度合いを示し、値が小さいほど高性能です。
直線性 (Linearity) と ヒステリシス (Hysteresis)
直線性は、入力信号の大きさに完全に比例した出力が得られる性質(リニアリティ)です。ヒステリシスは、状態の変化が過去の経緯に依存する性質のことで、音量を小さくしていく過程(往路)と大きくしていく過程(復路)で測定値にズレが生じる現象などを指します。
入力換算ノイズ (Equivalent Input Noise / EIN)
アンプなどの機器が発生させるノイズ性能を、入力端子側で発生したノイズの大きさに換算した指標です。これにより、増幅率(ゲイン)が異なるアンプ同士の静粛性を公平に比較することができます。
トリガー (Trigger)
オシロスコープなどで高速に変化する波形を表示する際、画面の描画を開始する基準となる条件(特定の電圧レベルや立ち上がり/立ち下がりの方向など)のことです。トリガーを正しく設定することで、動いている波形を画面上にピタッと静止させて観察できるようになります。
立ち上がり時間 / 立ち下がり時間 (Rise Time / Fall Time)
信号のレベルが変化する際にかかる時間のことです。立ち上がり時間は信号が低レベル(一般に10%)から高レベル(同90%)に達するまでの時間を指し、立ち下がり時間はその逆を指します。アンプやフィルターの応答の速さを評価する指標です。
Vpp (Peak-to-Peak 電圧)
交流波形における、最も高い部分(ピーク)から最も低い部分(ボトム)までの電圧の差(電圧幅)のことです。正弦波の場合、Vppは実効値(Vrms)の約2.82倍、最大振幅(ゼロからピークまで)の2倍になります。
等価騒音レベル (Leq)
時間とともに不規則に変動する騒音に対して、測定時間内の騒音エネルギーの平均値を算出し、一定の音量として表した指標です。環境騒音や長時間の音量評価において、感覚的な「うるささの平均」を評価するために最も広く使用されています。
時間重み付け (Time Weighting)
騒音計において、音圧レベルの変化に対するメーターの反応速度(応答時間)を規定する設定です。一般的に、人間の耳に近い応答速度で変動を捉える「FAST」(応答時定数125ms)や、ゆったりした変動の平均値を見るのに適した「SLOW」(同1s)、衝撃音を捉える「IMPULSE」などがあります。
Z特性 (Z-Weighting)
騒音測定において、周波数による補正を一切行わない、物理的に平坦(フラット)な特性のことです。「Zero-weighting」を意味し、機器のありのままの周波数特性や、物理的な音圧レベルそのものを精密に測定したい場合に使用されます。
FLL (Frequency Locked Loop / 周波数同期ループ)
入力信号の周波数変化を検出し、内部の発振器(NCOなど)の周波数を自動的に追従させて一致(ロック)させる制御方式です。周波数の微小なドリフトや揺らぎを精密に監視・追従するために使用されます。
EVM (Error Vector Magnitude / 誤りベクトル振幅)
本来あるべき理想的な波形(基準信号)と、実際に測定された波形との間の「ズレ」をベクトルの大きさとして表し、パーセンテージ (%) で示したものです。値が小さいほど波形が歪みやノイズにさらされておらず、元の信号を正確に再現できていることを意味します。
シャープネス (Sharpness) と ラフネス (Roughness)
シャープネスは、音の「鋭さ」や「キンキンした感じ」を表す心理音響指標(単位:acum)で、高音成分が多いほど値が高くなります。ラフネスは、音の「ざらつき」や「粗さ」を表す指標(単位:asper)で、電気のうなり(70Hz付近の高速な振幅変化)などによる不快なジリジリ・ザラザラした感覚を評価します。
トナリティ (Tonality) と 変動強度 (Fluctuation Strength)
トナリティは、音の中にどれだけ「純音に近い成分(ピーという単一の音)」が含まれているかを示す指標(0.0〜1.0)です。変動強度は、ラフネスと同様に音の「うなり」や「変動」を表しますが、よりゆっくりとした変化(20Hz以下、特に人間が最も感知しやすい4Hz付近の変動、単位:vacil)を評価します。
明瞭度指数 (Articulation Index / AI)
騒音などの邪魔な音がある環境下で、言葉(音声)がどれだけ聞き取りやすいかを 0.0 から 1.0 の範囲で評価する指標です。1.0 に近いほど、相手の声やアナウンスがはっきりと明瞭に聞き取れることを表します。
DCオフセット (DC Offset) と ドリフト (Drift)
DCオフセットは、本来基準となるべき0V(ゼロボルト)の位置から、信号全体がプラスまたはマイナス方向にずれて直流成分が混ざってしまう現象です。ドリフトは、温度変化や時間の経過に伴って、測定値や内部クロックの周波数が少しずつゆっくりと変動し、ズレていく現象を指します。
ゲインコンプレッション (Gain Compression / 利得圧縮)
入力信号が一定以上の大きさになった際、アンプやシステムの増幅率(ゲイン)が低下し、出力レベルが頭打ちになる現象です。アンプが歪み始める限界を示す指標である「P1dB(1dBコンプレッションポイント)」などの測定に関連します。
非線形測定・モデリング関連
非線形 (Nonlinearity) / 非線形測定
入力と出力が比例関係にない性質のことです。オーディオ機器では、音量を大きくしたときに発生する音の「歪み(ひずみ)」がこれに該当します。この歪み特性を精密に測定・分析することを非線形測定と呼びます。
ハマーシュタインモデル (Hammerstein Model)
オーディオ機器やスピーカーなどの歪み特性をモデル化(数式で表現)する手法の一つです。入力信号がまず「歪む部分(非線形要素)」を通り、その後に「イコライザー(周波数特性を変化させる線形フィルタ)」を通る、という直列の構造を仮定してシステムの歪みを表現します。
ウィーナー核 (Wiener Kernels)
ランダムなノイズなどの入力に対して、システムがどのように反応(歪みを含む)するかを表現するためのモデルです。特定の動作音量(入力RMSレベル)における機器の歪み特性を評価するために使用され、機器の非線形な挙動をより実用的に把握できます。
エルミート直交化 (Hermite Orthogonalization)
ハマーシュタインモデルの測定データからウィーナーモデル(ウィーナー核)へ変換する際に用いられる数学的な処理です。異なる次数の歪み成分(2次、3次など)がお互いに干渉し合わないよう、独立した成分としてきれいに整理・分離するために使用します。
フィードフォワード歪み補正 (Feedforward Distortion Compensation)
アンプやスピーカーなどの歪みをあらかじめ打ち消す技術です。あらかじめ測定した機器の歪みモデルに基づき、入力信号に「逆向きの歪み」を加えた信号(プリディストーション信号)を生成して送り込むことで、最終的に機器から出力される音を極めてクリアにします。
SDR (Signal-to-Distortion Ratio / 信号対歪み比)
測定された信号の品質を表す指標です。歪みやノイズの成分に対して、本来の正しい信号(線形成分)がどれだけ大きいかをデシベル(dB)で表します。この値が大きいほど歪みが少なく、高品質であることを意味します。
P1dB (1dBコンプレッションポイント)
アンプやスピーカーの限界(頭打ち)を示す指標です。入力レベルを上げていくと、出力レベルも比例して上がりますが、ある段階から限界に達して伸び悩みます。理想的な出力の伸びから1dB低下してしまったポイントを指し、機器が歪み始める限界の目安となります。
混変調歪 (Intermodulation Distortion / IMD)
複数の異なる周波数の信号を同時に入力した際に、機器の非線形性によってそれらが干渉し合い、元の信号には存在しない新たな周波数成分(和や差の音)が発生する歪みのことです。実際の音楽のような複雑な信号を再生したときの音の濁りに影響します。
SPDR (Spurious Free Dynamic Range / スプリアスフリーダイナミックレンジ)
目的とする主信号の大きさと、それ以外の不要な成分(スプリアスやノイズ)の最大ピークレベルとの差(デシベル値)です。この値が大きいほど、不要な雑音に邪魔されないクリーンな信号であることを意味します。
同期スイープサイン法 / SSS (Synchronized Swept Sine)
周波数を連続的かつ対数的に変化させるスイープ音を測定対象(アンプやスピーカー等)に再生し、得られた応答信号から基本波(線形成分)と、各次数(2次、3次等)の高調波歪み成分を極めて精密に分離・抽出する測定手法です。
THDマップ (THD Map)
測定された機器の非線形モデルに基づき、縦軸に入力振幅(レベル)、横軸に周波数をとり、それぞれの組み合わせで発生する全高調波歪み率(THD)の大きさをカラーの等高線(グラデーション)マップとして可視化した図です。
信号処理・分析関連
FFT (高速フーリエ変換 / Fast Fourier Transform)
音などの時間変化する信号を、どのような周波数(音の高さ)成分がどれくらい含まれているかに分解して計算する高速な手法です。オシロスコープの波形表示から、スペクトラムアナライザの周波数表示へ変換するために不可欠な技術です。
PSD (Power Spectral Density / パワースペクトル密度)
信号に含まれる周波数ごとの「パワー(エネルギー)」の密度を表したものです。ホワイトノイズなどの不規則な雑音信号の特性を、周波数分解能(FFTサイズ)の設定に影響されずに一様かつ公平に評価するために使用されます。
窓関数 (Window Function)
FFT分析を行う際、切り取った波形の端(境界)を滑らかにフェードアウトさせるための数学的な関数です。波形をそのまま切り取ると境界で不自然な段差が生じ、計算上のノイズ(スペクトル漏れ)が発生してしまうため、これを防ぐために使用します。ハニング窓などが代表的です。
スペクトル漏れ (Spectral Leakage)
FFT分析の際、波形を有限の長さで切り取った境界の不連続性によって発生する、本来の信号には存在しない偽の周波数成分(計算上のノイズ)のことです。鋭いピークの周囲に裾野が広がったように現れます。
A特性 / C特性 (A-weighting / C-weighting)
騒音や音圧の測定において、人間の耳の聴こえ方の特性(周波数ごとの感度の違い)を反映させるための重み付けフィルタです。A特性は一般的な環境騒音(静かな音〜中程度の音)の評価に、C特性は大音量のライブハウスや機械音などの物理的な音圧の評価に使われます。
ノイズフロア (Noise Floor)
測定システムや環境そのものが持っている、信号が入力されていない状態での背景雑音(ベースノイズ)の最小レベルです。ノイズフロアが低いほど、より微小な信号を測定・検出することができます。
ホワイトノイズ (White Noise) と ピンクノイズ (Pink Noise)
音響測定でよく使用される代表的なテスト信号です。ホワイトノイズはすべての周波数でエネルギーが均等な「シャー」という音で、PSD(パワースペクトル密度)でフラットになります。ピンクノイズは周波数が高くなるにつれてエネルギーが減衰する「ザー」という音で、オクターブバンド分析や人間の耳にとってフラットに聴こえる特性を持ちます。
インパルス応答 (Impulse Response)
システム(アンプ、スピーカー、または部屋の空間など)に一瞬の鋭い衝撃音(インパルス)を入力したときに、出力される応答波形のことです。この波形には、そのシステムの周波数特性や響き(残響)のすべての情報が含まれています。
ステップ応答 (Step Response)
システムに入力を急激に一定レベルまで立ち上げた信号(ステップ波形)を与えたときの応答です。信号の立ち上がりの速さ(応答性)や、行き過ぎ(オーバーシュート)、収束のしやすさ(ダンピング)など、システムの安定性を評価するために用いられます。
マルチテーパー (Multitaper)
複数の異なる窓関数を組み合わせてFFT分析を行うことで、ノイズ成分によるグラフのばらつき(分散)を抑え、より滑らかで信頼性の高いスペクトルを得る高度な手法です。特にノイズの多い環境下での微小信号の検出に有効です。
高調波 (Harmonics) と 基本周波数 (Fundamental Frequency)
基本周波数(基本波)は、複数の波が混ざり合った信号の中で最も基準となる(最も低い)周波数のことです。高調波は、基本周波数の整数倍の周波数を持つ成分(2倍、3倍などの倍音)のことで、楽器の音色を決める要素ですが、オーディオ機器では歪み成分として現れます。
FIRフィルター (FIR Filter) と FIRタップ数 (FIR Taps)
FIR(有限インパルス応答)フィルターは、デジタル信号処理において位相特性を崩さずに正確な音質調整ができるフィルターです。FIRタップ数はそのフィルターの「長さ(細かさ)」を表し、数値が大きいほど低い周波数や急峻なカーブを精密に制御できますが、計算量と遅延が増加します。
コヒーレンス (Coherence)
入力信号と出力信号の間の相関(つながりの強さ)を示す 0.0 から 1.0 までの指標です。1.0 に近いほど、ノイズや不要な歪みがなく、入力された音がそのまま正しく出力に伝達されていることを表します。
群遅延 (Group Delay)
信号が機器や回路を通過する際、周波数(音の高さ)ごとに生じる「時間の遅れ(遅延)」のことです。低音と高音で音が届くタイミングのズレを評価するのに使用されます。
1/fノイズ (Flicker Noise) と ハムノイズ (Hum Noise)
1/fノイズは周波数に反比例して低域ほど強くなる「ゆらぎ」ノイズで、半導体素子などで発生します。ハムノイズは、電源の交流周波数(50Hzまたは60Hz)とその整数倍の周波数の成分がオーディオ信号に混入した「ブーン」という不要なノイズです。
熱雑音 (Thermal Noise)
導体内部の電子の不規則な熱運動によって発生する、物理的に避けることのできない雑音です。温度が高いほど、また電気抵抗が大きいほど大きくなり、電子回路の理論的な最小ノイズ限界(ノイズフロアの物理限界)を決定します。
フォルマント (Formant)
音声や楽器などのスペクトルにおいて、特にエネルギーが集中して強く現れる周波数帯域のピークのことです。人間の声においては、口の形や喉の響き(共振特性)によってフォルマントの位置(周波数)が変化し、これによって「あ」「い」などの母音の違いが識別されます。
メル尺度 (Mel Scale)
人間の耳が感じるピッチ(音の高さ)の感覚的・主観的な比率に合わせた、非線形な周波数スケールです。人間は高音域ほど周波数の変化に鈍感になるため、メル尺度では低音域を広げて表現します。音声認識や声紋分析などで広く利用されています。
ウォーターフォール表示 (Waterfall Display)
スペクトログラムや3次元グラフにおいて、新しいデータが次々と追加され、古いデータが水が流れるように時間軸に沿って押し流されていく描画形式のことです。時間の経過に伴う周波数や音量の変化をスクロールさせて俯瞰するのに役立ちます。
ウェーブレット変換 (Wavelet Transform)
短い波(ウェーブレット)を用いて、信号を時間と周波数の両方の情報に分解する解析手法です。FFT(高速フーリエ変換)とは異なり、高音(高周波)は時間分解能を高く、低音(低周波)は周波数分解能を高くすることで、一瞬の衝撃音や急激な変化(過渡応答)をより正確に捉えることができます。
NCO (Numerical Controlled Oscillator / 内部数値制御発振器)
ソフトウェアなどのデジタル処理内で、極めて精密な周波数のサイン波(正弦波)を作り出すデジタル発振器のことです。外部のノイズや回路の物理的な不安定さに左右されない、理想的で正確な基準信号として測定に利用されます。
カルマンフィルタ (Kalman Filter)
ノイズが含まれる不確実な測定データから、対象の「真の状態」を統計的に推測するための高度なアルゴリズムです。周波数カウンターなどにおいて、ノイズによるランダムな変動の影響を取り除き、より高精度で安定した測定値(およびその不確かさ)をリアルタイムに推定するために用いられます。
多重並列IQ検波 (Multiplexed Parallel IQ Detection)
基本波と、その整数倍の周波数を持つ多数の高調波成分に対して、複数のロックイン検出回路(IQ検波)を同時に並列で実行する手法です。一般的なFFT(高速フーリエ変換)の限界を超える極めて低い歪み成分を、特定の周波数ごとにピンポイントで高精度に抽出・測定することができます。
相関係数 (Correlation Coefficient / r)
2つのデータ(例えばLチャンネルとRチャンネルの音声波形)がどれくらい似ているかを -1.0 から 1.0 の数値で表したものです。1.0 は完全に同じ(正相・モノラル)、0 は全く関連がない、-1.0 は波形が完全に反転している状態(逆相)を意味し、ステレオの定位や位相の整合性を判断する指標となります。
PRBS (Pseudo-Random Binary Sequence / 擬似ランダムバイナリシーケンス)
一見すると不規則なノイズのように見えますが、数学的に周期や次の値が完全に決定・予測できる特殊な信号です。この信号をオーディオ回路やデジタル伝送路に入力し、受信した信号を予測値と比較することで、データの抜け落ち(ビットエラー)や、伝送遅延、歪みなどを一瞬で網羅的に調べることができます。
デジタルダウンコンバージョン / DDC (Digital Down-Conversion) と ダウンサンプリング (Downsampling)
デジタルダウンコンバージョンは、高周波のデジタル信号をデジタル演算によって低い周波数帯域(ベースバンド)に移動させる技術です。その後にサンプリングレートを下げる(間引く)ダウンサンプリングを組み合わせることで、特定の狭い帯域に計算パワーを集中させ、FFTの周波数分解能を飛躍的に高めることができます。
指数移動平均 / EMA (Exponential Moving Average)
過去の測定データに対して指数関数的に減少する重み(ウエイト)を割り当てて平均値を算出する手法です。新しいデータほど高い重みを持つため、信号の急激な変化に素早く追従しつつ、測定値に含まれる不要なノイズのばらつきを滑らかに抑制することができます。
分解能帯域幅 / RBW (Resolution Bandwidth)
スペクトラムアナライザ等の測定器において、隣り合う周波数のピークを個別の成分として識別できる最小 of 周波数幅(Hz)のことです。この値が小さいほど、隣り合う細かなピークをよりシャープに切り分けて観察することができます。
Savitzky-Golay フィルター (SG フィルター)
測定された波形データに対して、部分的な最小二乗法による多項式フィッティングを適用して平滑化を行うフィルターです。通常の移動平均フィルターとは異なり、波形に含まれる鋭いピークの高さや幅(形状の情報)を崩すことなく、ノイズ成分だけを効果的に取り除いて滑らかにすることができます。
時間同期平均 / TSA (Time Synchronized Averaging)
繰り返し再生される同一のテストトーン(スイープ波形など)に対して、再生開始のタイミングと完全に同期した状態で信号を何度もキャプチャし、重ね合わせて平均化する処理です。同期していないランダムな背景ノイズだけが互いに相殺されてゼロに近づくため、目的の測定信号のみを極めてクリアに抽出できます。
ボード線図 (Bode Plot)
システムの周波数特性を視覚的に表すための代表的な図です。横軸に周波数(通常は対数スケール)をとり、上段にゲイン(振幅特性)、下段に位相特性(位相遅れなど)を縦に並べて描画します。
リサンプリング (Resampling)
デジタル音声のサンプリングレート(例: 44.1kHz と 48kHz)を、音のピッチ(高さ)や全体の長さを変化させることなく、デジタル補間演算によって相互に変換する処理のことです。
ガウス雑音 (Gaussian Noise)
信号の振幅の出現確率(確率密度関数)が、統計的な正規分布(ガウス分布)に従う完全にランダムなノイズです。自然界で発生する電気的な熱雑音や環境ノイズに近い性質を持ちます。
クレストファクタ / 波高率 (Crest Factor)
信号の最大ピーク値と、その実効値(RMS値)の比率(デシベルまたは比率値)です。この値が大きいほど、その波形には急峻で大きな突発的ピークが含まれていることを意味し、アンプやスピーカー等に入力した際に歪み(クリップ)が発生しやすくなります。
最大長系列 / MLS (Maximum Length Sequence)
デジタルシフトレジスタを用いて生成される、一見するとホワイトノイズに似た長周期の疑似ランダムバイナリ信号です。測定対象に再生し、得られた応答に対して「高速アダマール変換」等の相関処理を行うことで、極めて高いノイズ耐性を維持したまま、システムのインパルス応答を高速に算出できます。
ゴレイ系列 (Golay Codes) と ゴレイ相補系列 (Golay Complementary Sequences)
互いに補い合う特性を持つ、特殊な2組の疑似ランダムバイナリ信号ペアです。この2つの信号を順に出力して測定し、それらの応答の相関和を計算すると、計算上の「サイドローブ(不要なブレ)」が完全に相殺されます。これにより、MLS法以上に極めてクリーンでノイズの少ないインパルス応答や伝達関数を算出することができます。
ナイキスト周波数 (Nyquist Frequency) と カットオフ周波数 (Cutoff Frequency)
ナイキスト周波数は、あるサンプリング周波数において理論上正しく再現できる限界の周波数(サンプリングレートの半分の周波数)のことです。カットオフ周波数は、フィルター回路やプログラムにおいて、信号の通過を妨げ(減衰させ)始める境界となる周波数のことです。
フィルターポール数 (Filter Poles) と フィルターの次数 (Filter Order)
アナログまたはデジタルフィルターの複雑さと、カットオフ周波数以降の遮断性能(減衰カーブの急峻さ)を表す指標です。「ポール数」が1つ(1次)増えるごとに、遮断帯域での減衰傾度が 6 dB/oct(1オクターブあたり6dB減衰)急になります。次数が多いほど不要な帯域を急峻にカットできますが、位相特性の乱れや信号の遅延が発生します。
補間 / インターポレーション (Interpolation)
離散的に測定されたデータ(サンプリング点)の間を、数式(スプライン関数や線形補間など)で繋ぐことによって、測定データが存在しない中間の任意の場所の値を推測して算出する処理のことです。
過渡応答 (Transient Response)
信号が急激に変化した瞬間(立ち上がり時や遮断時)に、システムが定常状態に落ち着くまでに見せる一時的な応答挙動のことです。アタック音や余韻の残り方に直結します。
立体音響・空間定位関連
ITD (Interaural Time Difference / 両耳間時間差)
左右の耳に音が届く時間のズレのことです。音が左側から発生した場合、左耳に少し早く音が届きます。人間が音の左右の方向(定位)を感じ取るための最も重要な脳の手がかりの一つです。
ILD (Interaural Level Difference / 両耳間レベル差)
左右の耳に届く音の音量(レベル)の差のことです。頭部によって音が遮られる(シャドーイング効果)ため、特に波長の短い高音域において、左右の耳で音量差が生じます。ITDと同様に音の方向を感じ取る手がかりになります。
HRTF (Head-Related Transfer Function / 頭部伝達関数)
音源から出た音が、人間の頭部、耳たぶ、肩などに衝突して反射・回折し、鼓膜に到達するまでの周波数特性(音質の変化)を数式化したものです。これを利用することで、通常のステレオイヤホンでも、音が「後ろ」や「上」から聞こえるような立体音響(3Dオーディオ)を再現できます。
SOFAファイル (Spatially Oriented Format for Acoustics)
立体音響の研究や開発で使われる、HRTF(頭部伝達関数)などの空間音響データを記録するための標準的なファイル形式(拡張子 .sofa)です。
リサージュ図形 (Lissajous Curves / Lissajous Figures)
2つの独立した信号をそれぞれ縦軸と横軸に対応させて描画した図形のことです。MeasureLab のゴニオメーター(位相スコープ)では、ステレオのLチャンネルとRチャンネルの関係を描画し、音像の広がりや位相のズレを視覚的に監視するために使われます。
位相キャンセル (Phase Cancellation)
左右のチャンネルで波形の山と谷が逆(逆相)になっている場合、音が互いに打ち消し合って小さくなったり消えたりする現象です。ステレオでは広がって聴こえても、スマホのスピーカーなどのモノラル環境で再生した際に特定の楽器やボーカルが消えてしまうトラブルの原因になります。
LUFS (Loudness Units Full Scale)
人間の耳が感じる「音のうるささ(ラウドネス)」を基準とした音量の単位です。テレビ放送や、YouTube、Spotify などの配信プラットフォームでは、この LUFS を基準に音量のノーマライゼーション(自動音量調整)が行われ、曲ごとの音量差を解消しています。
トゥルーピーク (True Peak)
デジタル音声信号をアナログの波形に戻したときに発生し得る、サンプルの点と点の間にある「隠れた最大ピーク」を予測した値です。通常のデジタルピークメーターでは検知できない、アナログ変換時の歪み(クリップ)を防ぐために使用されます。
逆距離加重補間 (Inverse Distance Weighting / IDW)
既知の測定ポイントのデータから、測定ポイントがない任意の場所の値を補間(推測)する手法です。近い測定ポイントほど影響度(重み)を大きく、遠いポイントほど小さく計算します。空間オーディオにおいて、SOFAファイルの限られた測定点の間を埋め、音が任意の角度から滑らかに聞こえるようにするために使用されます。
アプリケーション・実行環境
AppImage
Linux 向けのアプリケーション配布形式の一つです。必要なライブラリや依存関係を1つのファイルにまとめているため、インストール不要で、ファイルをダウンロードして実行権限を与えるだけで起動できます。
venv (仮想環境)
Python の標準機能で、プロジェクトごとに独立した実行環境を作成する仕組みです。システムの Python 環境を汚さずに、MeasureLab に必要な特定のバージョンのライブラリをインストールするために使用します。
その他
FFT Wisdom (初期最適化)
高速フーリエ変換 (FFT) ライブラリである FFTW が行う、「その計算機で最も高速に計算できるアルゴリズム」を探索・保存する仕組みです。MeasureLab の初回起動時にこの計算が行われるため、数十秒〜数分待たされることがありますが、2回目以降は保存された「Wisdom(知恵)」を使って瞬時に起動します。
自己復調 (Self-Demodulation) と 平方根プレディストーション (Square Root Pre-distortion)
超音波(可聴域を超える高周波)を空気中に強く放射すると、空気自体の物理的な性質(非線形性)によって、超音波に乗せた元の音声信号が自然に浮かび上がってくる現象を自己復調と呼びます。この復調の際に生じる歪みをあらかじめ打ち消すために、送信前に波形に平方根(ルート)の計算を施しておく処理を平方根プレディストーションと呼びます。
ソニフィケーション / 可聴化 (Sonification)
目で見ることしかできない数値データや物理的な測定結果を音声信号(ピッチや音量など)に変換し、耳で聴いて直感的に状態の変動や微弱な信号の有無を把握できるようにする手法のことです。
音階 (Musical Scale) と 平均律 (Equal Temperament) / 純正律 (Just Intonation)
音階は、音楽的な規則や周波数の関係に基づいて並べられた音の系列のことです。平均律は、1オクターブを均等に12等分した現代の標準的な調律法です。純正律は、主要な和音の周波数比が単純な整数比(4:5:6等)になるように調律する方式で、濁りのない極めて美しい和音を奏でることができますが、転調すると著しく不協和音が生じるという特徴があります。
フレームレート / FPS (Frames Per Second)
ディスプレイスクリーンが1秒間に何回描画(画面更新)を行うかを表す指標です(単位:fps)。値が高いほどグラフや波形の動きが滑らかに見えますが、CPUやGPUにかかる描画処理の負荷が増加します。