電源ハム音

電源ハム、電気ハム、サイクルハム、または電力線ハムは、交流に関連する音で、電源の周波数の2 倍です。この音の基本周波数は通常、基本周波数 50/60 Hzの 2 倍、つまり100/120 Hz で、地域の電力線周波数によって異なります。この音には、50/60 Hz を超える高調波成分が頻繁に含まれます。電源で動作するオーディオ機器には電源電流が流れており、近くの機器や配線から AC 電磁場が遍在するため、50/60 Hz の電気ノイズがオーディオ システムに入り込み、スピーカーから電源ハムとして聞こえることがあります。電源ハムは、磁気コアの磁気ひずみによって引き起こされる機械的振動によって発生する、ユーティリティトランスなどの強力な電力網機器からも聞こえる場合があります。航空機（または宇宙船）の機内では、400 Hz の変圧器がはるかに小型で軽量であるため、これらの設定で400 Hzの AC 電源が使用されるため、聞こえる周波数は高くなることがよくあります。      

変圧器の周囲で発生する電気ハム音は、浮遊磁場によって筐体や付属品が振動することで発生します。磁歪は振動の 2 番目の発生源で、磁場にさらされるとコア鉄がわずかに形状を変えます。磁場の強度、つまり「ハム音」の強度は、印加電圧の関数です。磁束密度は電気サイクルごとに 2 倍最も強くなるため、「ハム音」の基本周波数は電気周波数の 2 倍になります。100/120  Hz を超える追加の高調波は、最も一般的な磁性材料の非線形動作によって発生します。

高圧電線の周囲ではコロナ放電によりハム音が発生することがあります。

音響強化の分野（拡声システムやスピーカーなど）では、電気ハムは誘導によって発生することがよくあります。このハムは、近くの電源装置（電源トランスなど）から発生する交流電磁場によって、敏感な（高ゲインまたは高インピーダンスの）オーディオ回路に誘導される振動電流によって生成されます。この種の電気ハムの可聴部分は、アンプやスピーカーによって生成されます（音響フィードバックと混同しないように注意してください）。

オーディオ機器におけるハム音のもう 1 つの主な発生源は、共有インピーダンスです。これは、小信号デバイスも接続されている導体 (接地トレース)に大電流が流れている場合に発生します。すべての実際の導体は、たとえ小さいとしても有限の抵抗を持ちます。この小さな抵抗は、導体上の異なるポイントを接地基準として使用するデバイスがわずかに異なる電位にあることを意味します。このハム音は通常、電源ライン周波数 (100 Hz または 120 Hz) の 2 次高調波で発生します。これは、大電流の接地電流が、主電源波形を整流するAC から DC 電源への電源から発生するためです。(接地ループも参照してください。)

真空管機器におけるハム音の潜在的な発生源の 1 つは、真空管のヒーターとカソード間の電流漏れです。もう 1 つの発生源は、ヒーターからの電子の直接放出、またはヒーターによって生成される磁場です。重要な用途の真空管では、このハム音の発生源を防ぐために、ヒーター回路に直流電力が供給されることがあります。^[1]

アナログ ビデオ信号の漏洩により、主電源のハム音に非常によく似たハム音が発生する可能性があります。

会場の電気ハムは、グランド ループを介して拾われることがよくあります。この状況では、アンプとミキシング デスクは通常、互いにある程度離れています。各アイテムのシャーシは、主電源のアース ピンを介して接地され、シールド ケーブルの導体を介して別の経路にも接続されています。これらの 2 つの経路は互いに並行していないため、ループ状の電気回路が形成されます。ステージ上の楽器アンプとミキシング デスクの間でも同じ状況が発生します。これを修正するために、ステージ機器にはループを切断する「グランド リフト」スイッチが付いていることがよくあります。別の解決策は、オーディオハムバッカーまたはアイソ コイルと呼ばれる 1:1 絶縁トランスを使用してソースとデスティネーションを接続することです。非常に致命的なオプションは、 AC グランド リフト アダプタを使用するか、ミキシング デッキで使用される電源プラグのアース ピンを切断して、アース線との接触を切断することです。オーディオ機器の設計とレイアウトによっては、ミキシング デスクの (現在分離された) アースとアース グランドの間に致命的な電圧が発生する可能性があります。 AC ラインの活線端子と機器シャーシが接触すると、すべてのケーブル シールドと相互接続された機器に通電します。

ハムバッキングは、導入されたハムを打ち消すために少量のライン周波数信号を導入する技術、または誘導されたライン周波数ハムの影響を電気的に打ち消すようにする技術です。

ハムバッキングは、一般的にオーディオやビデオ システムで不快なアーティファクトの原因となる「ハム」を低減するプロセスです。ハムバッキング エレキギター ピックアップやマイクでは、1 つのコイルではなく 2 つのコイルが使用されます。コイルは反対極性に配置されているため、2 つのコイルで発生する AC ハムは打ち消されますが、ギターの弦や振動板の動きに信号は送られます。^[2]

一部の真空管ラジオ受信機では、ダイナミック スピーカー フィールド コイルの巻線が電源と直列に接続され、残留ハム音を打ち消すのに役立っていました。

このプロセスのその他の一般的な用途は次のとおりです。

• ビデオ システムで使用されるハムバッキング トランスまたはコイル。
• 電話（およびその他のオーディオ）システムとコンピュータ通信配線。

楽器において、ハムは通常は迷惑なものとして扱われ、それを排除するために様々な電気的な改造が施される。例えば、エレキギターのハムバッキング ピックアップは、ハムを「打ち消す」、つまりハムを減らすように設計されている。^{[3]ハムは、}ダブやグリッチミュージックなど、創造的に使われることもある。

1970年代後半、元ビートルズの ジョン・レノンは、彼とオノ・ヨーコのダコタのアパートでデモ曲をいくつか録音しました。これらのデモは当時公式にリリースされることはなく、『ダブル・ファンタジー』やその続編『ミルク・アンド・ハニー』のために正式に録音されたわけでもありませんでしたが、レノンのファンの間では海賊版として広まりました。

1990年代半ば、ビートルズのアンソロジーシリーズの一環として、生き残った3人のメンバー、ポール・マッカートニー、ジョージ・ハリスン、リンゴ・スターが再集結し、当初はアルバムの付随音楽を録音していたが、代わりにジョン・レノンのデモ曲を作り直すことにした。オノからマッカートニーに渡されたデモ曲はいくつかあり、最も有名なのは「フリー・アズ・ア・バード」、「リアル・ラヴ」、「ナウ・アンド・ゼン」である。

受け取ったデモのうち、実際に作業されたのは前述の3曲だけだった。3曲のうち、「リアル・ラヴ」と「ナウ・アンド・ゼン」は「フリー・アズ・ア・バード」に比べて作業が最も難しかった。デモを録音したレノンが安物の録音機材を使ったため、どちらも60サイクルのハムノイズが目立っていた。「リアル・ラヴ」ではハムノイズが除去されたが、^[4]「ナウ・アンド・ゼン」ではハムノイズが明らかに大きく、除去がはるかに困難だった。このことと、さらに大きな要因として、このデモに対するハリスンの嫌悪感から、デモは完全にボツになったが、^[5]その後、マッカートニーが完成させようとしているとの報道が広まった。^{[6] [7] [8]} 2009年、ビートルズ版の妨げとなったハムノイズを取り除いたと思われるレノンのデモ版が海賊版として登場した。 2023年、ピーター・ジャクソンの音源分離技術のおかげでようやくメインのハムノイズが除去され、 ^[9]トラックは2023年11月2日にリリースされました。^[10]

電力線のハムノイズはバンドストップフィルタを使用することで軽減できる。^[11]

アナログビデオでは、電源ハムは画面を垂直にスクロールするハムバー（わずかに異なる明るさの帯）として見られます。テレビ放送のフレームレートは、これらのバーが画像に与える妨害を最小限に抑えるために、ライン周波数と一致するように選択されます。ハムバーは、アナログビデオ信号を運ぶケーブルのグランドループ、^[12] 電源の平滑化不良、またはブラウン管への磁気干渉によって発生する可能性があります。

電気ネットワーク周波数（ENF）分析は、録音中の背景電源ハムの周波数変化をデータベースの長期高精度電源周波数変化履歴記録と比較することにより、オーディオ録音を検証する法医学的手法です。実際には、電源ハム信号は時間依存のデジタル透かしとして扱われ、録音が作成された時期を特定したり、サウンド録音の編集を検出するのに役立ちます。^{[13] [14] [15]}

• 電磁誘導音響ノイズ
• グラウンドループ
• CRTの高周波ノイズ
• 真空管アンプ