RIAAイコライゼーション

RIAA イコライゼーションは、米国レコード協会(RIAA)によって制定された、レコードの録音と再生に関する仕様です。イコライゼーションの目的は、(各溝の平均幅を狭くすることで) 録音時間を長くし、音質を向上させ、再生中に生じる溝の損傷を減らすことです。

RIAAイコライゼーションカーブは1954年以来レコードの事実上の世界業界標準として機能することを目的としていたが、実際に変更がいつ行われたかを特定することは困難である。^[1]

それ以前、特に 1940 年以降は、各レコード会社が独自のイコライゼーションを採用し、ターンオーバー周波数とロールオフ周波数の組み合わせは 100 以上使用されていました。主な組み合わせは、Columbia-78、Decca-US、European (各種)、Victor-78 (各種)、Associated、BBC、NAB、Orthacoustic、World、Columbia LP、FFRR-78 および microgroove、AES でした。その結果、録音と再生のフィルタリングが一致しないと、異なる再生結果が得られることが明らかになりました。

RIAA イコライゼーションは、録音時にプリエンファシス、再生時にディエンファシスを行う形式です。録音では低周波数が低減され、高周波数がブーストされ、再生時にはその逆が起こります。最終的な結果はフラットな周波数応答ですが、記録媒体から発生するヒスやクリックなどの高周波数ノイズは減衰されます。低周波数を低減すると、溝を切るときにカッターが行う必要のある移動も制限されます。溝の幅が狭くなるため、特定の表面積に多くの溝を収めることができ、録音時間を長くすることができます。また、これにより、再生中に歪みや溝の損傷を引き起こす可能性のあるスタイラスへの物理的なストレスも軽減されます。

このシステムの潜在的な欠点は、再生時に発生する低周波ブーストによって、再生ターンテーブルの駆動機構からの振動音が増幅されることです。したがって、プレーヤーは、RIAA イコライゼーションが行われない場合よりも振動音を抑えるように設計する必要があります。

RIAA再生イコライゼーションは単純なローパスフィルタではありません。75μs、318μs、3180μsの3か所で遷移点を定義し、それぞれ2122Hz、500.5Hz、50.05Hzに対応します。^[2] 数学的には、プリエンファシス伝達関数は次のように表されます。ここで、T ₁ =3180μs、T ₂ =318μs、T ₃ =75μsです。^[3]

$${\displaystyle f(s)={\frac {(sT_{1}+1)(sT_{3}+1)}{(sT_{2}+1)}}}$$

この特性を実装するのは特に難しいことではありませんが、単純なアンプよりも複雑です。^[4] 20世紀のほぼすべてのHi-Fi プリアンプ、インテグレーテッドアンプ、レシーバーには、RIAA特性のフォノプリアンプが組み込まれていました。より現代的な設計では蓄音機入力が省略されているため、RIAAイコライゼーションカーブを備えたアドオンフォノプリアンプが利用可能になりました。これらは、磁気フォノカートリッジをアンバランス-10  dBvの民生用ラインレベルRCA入力に適合させます。一部の現代的なターンテーブルには、RIAA規格のプリアンプが組み込まれています。1954年以前のレコードで使用されていたさまざまなイコライゼーションカーブ用の特別なプリアンプも利用できます。

デジタル オーディオ エディターには、標準およびカスタム イコライゼーション カーブを使用してオーディオ サンプルをイコライズする機能が備わっていることが多く、コンピューターでオーディオをキャプチャするときに専用のハードウェア プリアンプが不要になります。ただし、これによりサンプルの処理に余分な手順が追加され、信号のキャプチャに使用されているサウンド カードのオーディオ品質の欠陥が増幅または軽減される可能性があります。

電気録音のイコライゼーションの実践は、この技術の始まりにまで遡ります。1926 年、ベル電話研究所のジョセフ P. マクスウェルとヘンリー C. ハリソンは、ウェスタン エレクトリックの「ラバー ライン」磁気ディスク カッターの録音パターンが定速度特性を持つことを明らかにしました。これは、高音域で周波数が増加すると、録音振幅が減少することを意味します。逆に、低音域では、周波数が減少すると、録音振幅が増加します。したがって、録音ヘッドに送られる増幅されたマイクロフォン信号において、低音のターンオーバー ポイントである約 250  Hz未満で低音周波数を減衰させる必要がありました。そうしないと、低音の変調が過剰になり、カッターが次のレコード溝に入り込んでオーバー カッティングが発生しました。低音域でスムーズな応答を示す磁気ピックアップを使用して電気で再生する場合、低音のターンオーバー ポイントで振幅を補完的にブーストする必要がありました。 1934 年に GH ミラーは、レコードのラジオ放送でターンオーバー ポイントでの補完的なブーストを使用すると、再現がよりリアルになり、多くの楽器が本来の形で際立つと報告しました。

1930年にウェスト、その後1940年にPGHボイトは、初期のウェンテ式コンデンサーマイクが、録音チェーンにおいて4～6dBの中音域の輝き、つまりプリエンファシスに寄与していることを示した。これは、コロンビアレコードやビクタートーキングマシンカンパニーなどのウェスタンエレクトリックのライセンシーの電気録音特性が、中音域でより高い振幅を持っていることを意味していた。このような輝きは、中音域と高音域の応答が鈍い多くの初期の磁気ピックアップの鈍さを補った^[要出典] 。結果として、この実践は、RIAAカーブより約29年前に、 78rpmと33 1⁄3rpmのレコードで1,000Hzを超える音にプリエンファシスを使用する実験的な始まりとなった。

長年にわたり、レコードのイコライゼーションにはさまざまな手法が採用されてきましたが、業界標準はありませんでした。たとえば、ヨーロッパでは長年、録音の再生には、250 ～ 300 Hz の低音ターンオーバー設定と、10,000 Hz での 0 ～ -5 dB 以上の高音ロールオフが必要でした。米国では手法が異なり、500 Hz などのより高い低音ターンオーバー周波数と、-8.5 dB などのより大きな高音ロールオフを使用する傾向が見られました。その目的は、レコードに高い変調レベルを記録することでした。

電気録音に関する初期の技術文献の証拠から、録音特性を業界内で標準化する真剣な取り組みは 1942 年から 1949 年まで行われなかったことがわかります。この時期以前は、各社の電気録音技術は、コロンビアとビクターが初めて使用した 1925 年のウェスタン エレクトリックのライセンス方式にまで遡る、独自の技術とみなされていました。たとえば、ブランズウィックが行ったことは、ビクターのやり方とは異なっていました。

放送局は、一般の人が容易に入手できる「ホームレコーディング」のさまざまなメーカー、ヨーロッパのレコーディング、横カットの転写、縦カットの転写など、多くのソースのさまざまな録音特性に日々適応する必要に直面していました。1942 年に、後に全米ラジオテレビ放送局協会として知られる全米放送局協会(NAB) 内で標準化の取り組みが開始されました。NAB は、他の項目とともに、1942 年と 1949 年に横カットおよび縦カットのレコード (主に転写) の録音基準を発行しました。78 rpm レコードのプロデューサーや初期の LP メーカーも、レコードを NAB の横カット基準に合わせてカットしました。

ラテラルカットの NAB カーブは、1930 年代半ばから National Broadcasting Company 内で実践されてきた NBC オーサコースティック カーブと驚くほどよく似ています。公式ではなく経験的に、100 Hz 未満のオーディオ スペクトルの低音域をいくらかブーストして、システムのハム音やターンテーブルのランブル ノイズを消すことができます。同様に、1,000 Hz から始まる高音域では、オーディオ周波数を 10,000 Hz で 16 dB ブーストすると、シェラックディスクの高いバックグラウンド ノイズにもかかわらず、会話の繊細な歯擦音や楽器の高倍音が聞こえます。レコードを補完的な逆カーブ (デエンファシス)を使用して再生すると、信号対雑音比が向上し、番組がよりリアルに聞こえます。

関連分野では、1940 年頃、NBC オルソ音響録音曲線で使用されていたものと同様の高音プリエンファシスが、エドウィン ハワード アームストロングによって周波数変調 ( FM ) ラジオ放送システムで初めて採用されました。アームストロング回路と高音デエンファシスを使用した FM ラジオ受信機は、低ノイズ レベルで高品質で広範囲のオーディオ出力を実現します。

コロンビアLPが1948年6月に発売されると、開発者はその後、33 1⁄3 rpm、マイクログルーブ、長時間再生レコードに関する技術情報を公開しました。[  5 ^{]コロンビアは、高音域ではNAB曲線に似ているが、約150 Hz以下では低音域が強調されている、}という録音特性を公開しました。著者は、コロンビアLP曲線の電気ネットワーク特性を公開しました。しかし、この曲線はまだ、少なくとも明示的には、数式に基づいていませんでした。

1951年、第二次世界大戦後のハイファイ（Hi-Fi）人気が始まった頃、オーディオエンジニアリング協会（AES）は標準再生曲線を開発しました。^[6]これはHi-Fiアンプメーカーが使用することを目的としていました。AES曲線を使用してレコードがHi-Fiアンプで良い音になるように設計されていれば、標準化に向けた価値ある目標となるでしょう。この曲線はオーディオフィルターの遷移周波数によって定義され、2.5kHz（約63.7μs）に極があり、400Hz（約397.9μs）にゼロがありました。

RCA ビクターとコロンビアは、どちらの録音フォーマットが勝つかという「市場戦争」を繰り広げていました。コロンビアの LP と RCA ビクターの 45 rpm ディスク (1949 年 2 月発売) です。ディスク サイズと録音速度の戦いであるだけでなく、録音特性にも技術的な違いがありました。RCA ビクターは「ニュー オーソフォニック」を使用していましたが、コロンビアは独自の LP カーブを使用していました。

最終的に、ニュー オルソフォニック カーブは、1953 年に RCA ビクターの RC モイヤーによって発表されました。^[7]この進化に関する追加の背景情報は、1957 年に発表された同じ著者の別の記事にも記載されています。 ^[8]彼は、RCA ビクターの特性を 1925 年のウェスタン エレクトリックの「ラバー ライン」レコーダーまで遡って 1950 年代初頭まで追跡し、長年にわたる録音方法と、その間の大きな変化の理由を主張しました。RCA ビクター ニュー オルソフォニック カーブは、NAB/NARTB、コロンビア LP、および AES カーブの許容範囲内でした。これは最終的に RIAA カーブの技術的な前身となりました。

1953年から1956年（1958年のステレオLP以前）にかけて、世界中のいくつかの標準化団体が、RCA Victor New Orthophonic曲線と同一の再生曲線を採用し、国内および国際レコード市場全体で標準となった。^[9]しかし、これらの標準はすべて同一であったにもかかわらず、普遍的な名前は使用されなかった。標準の1つは単に「RIAA」と呼ばれ、この名前が覚えやすいため最終的に採用された可能性が高い。

ニッチなレコードカッターの中には、1970 年代に入っても RIAA カーブ以外の EQ カーブを使用していたところもあったようです。その結果、今日では、Columbia LP、Decca、CCIR、TELDEC のDirect Metal Masteringのオプションを含む、選択可能な EQ カーブを備えたフォノ イコライザーを製造しているオーディオ メーカーもあります。

公式の RIAA 規格では、プリエンファシスが 75 μs を超えると無制限に上昇する 3 つの時定数を定義していますが、実際にはこれは不可能です。RIAA イコライゼーション規格が作成された時点では、録音機器とカッティング アンプの固有の帯域幅制限によって、プリエンファシス特性に独自の上限が課されていたため、RIAA 定義には公式の上限は含まれていませんでした。

現代のシステムでは、潜在的帯域幅がはるかに広くなっています。Neumann カッティング アンプを含むすべてのカッティング アンプの重要な特徴は、オーディオ帯域 (>20 kHz) を超える高周波ロールオフを強制的に課すことです。これは、RIAA 曲線で定義された時間定数に 2 つ以上の追加の時間定数があることを意味します。これはどこにも標準化されておらず、カッティング アンプと関連電子機器のメーカーによって設定されます。

いわゆる「ノイマン ポール」は、再生時にこれらの非公式な時間定数を補完的に補正しようとします。ただし、そのようなポールは存在しません。

1995年、無資格の情報源が、ノイマンカッティングアンプは3.18μs（約50kHz）に単一の高周波ゼロを適用し、再生時に補完ゼロを含める必要があると誤って示唆した。^[10]しかし、そのようなゼロは存在しない。^{[11] [2]}

たとえば、人気の Neumann SAB 74B イコライザーの RIAA プリエンファシスは、バターワース (最大限に平坦な) アクティブ フィルターによって実装された 49.9 kHz の 2 次ロールオフと、482 kHz の追加のポールを適用します。^[2]これは、たとえ必要であったとしても、単純なゼロでは補正できず、いずれにしても、他のアンプは異なります。再生時の補正は実際には必要ではありません。これは、標準の RIAA 再生システムで最初のカットをモニターしながら手動イコライゼーションを適用するときに、カット段階で考慮されるためです。それでも、誤ったゼロ (誤って「ポール」と呼ばれている) の使用は、アマチュア愛好家の間で議論の的となっています。

負帰還イコライゼーションを使用する一般的なフォノプリアンプ設計の多くには、非反転ゲインステージの周囲に直列負帰還を使用することでゲインを 1 以下に下げることができないため、高周波で意図しないゼロが含まれています。これは、Lipshitz JAES 論文^[4]でt6として言及されており、解決のための方程式と RC ネットワークが示されています。しかし、Wright はこれをすべて見逃しており、Lipshitz は言及していないと主張しています。この解決策は、影響を受けるフォノプリアンプの一部に実装されていますが、すべてではありません。^[11]

1976年に、国際電気標準会議によって再生曲線の代替バージョン（録音曲線ではない）が提案されました。これはRIAA再生曲線とは、7950μs（約20Hz）に極が追加されている点のみが異なっていました。^[12]その根拠は、ディスクの反りやターンテーブルの振動によって引き起こされるフォノアンプのサブソニック出力を減らすことでした。

RIAA曲線に対するいわゆるIEC修正は、再生中に低周波応答にかなりの振幅と、さらに懸念される位相誤差をもたらすため、一般的に望ましいとは考えられていません。単純な一次ロールオフでは、ランブルの低減はごくわずかであり、^[11] 多くのメーカーは、ターンテーブル、アーム、カートリッジの組み合わせは、問題が発生しないように十分な品質であるべきだと考えています。

メーカーによってはIEC規格に従うところもあれば従わないところもあり、残りのメーカーはユーザーがこのIEC-RIAAオプションを選択できるようにしている。35年経った今でも議論が続いている。^[2]しかし、このIEC改正は2009年6月に撤回された。

Telefunken と Decca はレコード会社 ( Teldec ) を設立し、1957 年 7 月にドイツの DIN 規格にも提案された特性 ( Entwurf  DIN 45533、DIN 45536、および DIN 45537) を使用しました。ちなみに、この提案された規格は、1959 年半ばまで有効であった 1956 年の中間 CCIR 勧告 No. 208 とまったく同じ特性を定義しました。しかし、提案された DIN 規格は 1959 年 4 月に採用されました ( DIN 45533:1959、DIN 45536:1959、および DIN 45537:1959)。つまり、RIAA 特性がすでに確立されていた時期でした。そして、1962 年 11 月にドイツの DIN が最終的に RIAA 特性 (DIN 45536:1962 および DIN 45537:1962) を採用するまで有効でした。ただし、Teldec 特性の使用範囲は不明です。

Teldec特性の時定数は3180μs（約50Hz）、318μs（約500Hz）、50μs（約3183Hz）であり、対応するRIAA値とは3番目の値のみが異なります。^[13] Teldec特性はRIAA特性に近いですが、前者で録音し、後者で再生すると少し鈍い音になるほど異なります。^[14]

注記

文献

• パウエル、ジェームズ R.、ジュニア。オーディオマニアのための78 RPM、転写、マイクログルーブ録音の技術ガイド。1992 年、グラモフォン アドベンチャーズ、ミシガン州ポートジ。ISBN 0-9634921-2-8 
• パウエル、ジェームズ R.、ジュニア、放送トランスクリプション ディスク。2001 年、グラモフォン アドベンチャー、ミシガン州ポートリッジ。ISBN 0-9634921-4-4 
• パウエル、ジェームズ R. ジュニア、ランドール G. ステヘル著「78 RPM 録音の再生イコライザー設定」 第 2 版。1993 年、2001 年、グラモフォン アドベンチャーズ、ミシガン州ポートジ。ISBN 0-9634921-3-6 

• 78rpm シェラックと RIAA 以前の LP の再生イコライゼーション (EQ カーブ、レコード レーベルのインデックス): Audacity Wiki
• RIAAイコライゼーションカーブの説明と図
• パッシブフィルタ設計のサンプル