DACチップの音質差と他の音質変化要因

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※2017/06/05 4項にAK4497を追加

DACの最終的な音質差はどこから来るのか。アナログ回路やDACのICの種類による影響はどれくらいあるのか?等なかなか比較しにくいものです。ですがいままでの実験でわかっている範囲の情報をまとめておきたいと思います。ほぼ同条件でDACのICを交換するなどなかなか実験しにくい音質検証などもおこないましたので、全てを書けるわけじゃありませんが書ける範囲で書きます。

オーディオ設計の音質要因

あらゆる要素が音質に影響するというのが最終結論ではあるのですが、項目ごとに重要度が異なります。やはり項目とそれぞれの対策度によって影響が大きいものと小さいものがあると感じています。ここではなるべく大きい要因から小さいもののなかで現実的な範囲を紹介したいと思います。

原則としてオーディオでの音質対策はなるべく大きいところから対策していかないと小さい変化はなかなか見えないか気づかないということが多いです。もちろん注意深く聞けば小さい違いでも大きい違いに完全にマスクされるわけではないので違いはわかりますが、わかりにくい又は全くわからないということも十分にありえます。

なので改良を重ねていくとそれまで気づかなかった要因や無視していたところに悪化の原因があって新しい対策や気付きが必要になるということはごく一般的なことです。そして小さい変化はとんでもなく微細な領域まで多岐にわたるので、全てを対策することは現実的には不可能だと思われますが、それを実現するのがピュアオーディオの道ではないかと思っています。

前置きはこれくらいにして、実際の重要項目を上げていきたいと思います。想定はDACの設計で、数字は重要度の高い順に書いているつもりです。中には条件次第で逆転しそうなものもありますが、個別の項目の解説はあとで行います。

  1. アナログ回路レベル
  2. アナログ設計のうち部品選定レベル
  3. アナログ設計のうち基板設計レベル
  4. DACのIC種別
  5. 基板外のアナログ要因
  6. クロックジッター、歪率など測定可能な要因
  7. デジタル信号処理関係
  8. デジタル転送の外的要因

だいたいこのような感覚です。まぁただの個人の体感による勘なのであまり当てにしないでほしいのですが、1-3までで少なくとも60%以上は決まりそうです。DACのICだけ変えても音質の要因はせいぜい10-20%位かもしれません。確かに音は変わるし10%でも重要なのですが、それだけで勝負が決まることはありません。ES9018ならなんでも音がいいとかは嘘で幻想っていう話なだけです。たとえば3番めの要因である基板設計による配線の仕方や部品の配置の違い程度でもDAC-ICの差は簡単に逆転しました。なので基板設計がICの種類よりも上の順位になっています。のこりの要因は5番目以降で決まりますがこれ以降の要素だけでは決定的な差にはなりません。

もちろん特化型ですさまじい対策を施した場合は逆転などの例外が起きる可能性もありますが、基本的に順位が入れ替わるようなケースは少ないです。個人的にPCオーディオ的な対策にあまり興味が無いのは7番目以降のもっとも重要度の低いカテゴリに入るからです。音は微妙に違いますが正直上位の違いに比べると大差がないです。ここの対策は最後でいいでしょう。まだまだそこまでの領域には達していないと自覚しています。

ではそれぞれの項目についてもう少し掘り下げて記載します。

1.アナログ回路レベルの違い

想定しているのはI/V変換回路、フィルタ回路、差動合成回路、電源ルーティング、レギュレータ回路、方式等による違いのことです。ここにはトランスの個数やGNDの分離方法もここに入ります。

トランスの種類差は電流量が同じなら部品レベルの違いですが、電流量等のスペックが違ってくると回路レベルの違いになると思っています。オペアンプの交換も内部の回路方式の差が含まれるので1のカテゴリに入りそうなので、回路レベルというのはかなり幅広く重要度が高いのは当然かもしれません。

実例をあげますとDACや出力アンプに対するレギュレータの回路はもちろん、個数や接続のまたぎ方などは典型的な回路レベルの差です。このような違いはより劣る構成の回路でいくら部品を高性能品に交換してもそれだけでは逆転できない大きな差が生じやすい一例です。他にはディスクリートオペアンプの実験でも回路が変わると音質は結構差があって、構成している部品だけいくら交換しても回路の違いほどの差にはなりませんでした。他には回路にコンデンサを追加するとかトランスを大きなものに変更ってのも回路が変わるのでハッキリした音質差が出てきます。

DACでは個人的にI/V変換>差動合成回路の構成はリファレンスの回路から大幅には変更したことがないのですが、これも回路方式の差ですから例えばシンプルなディスクリート型に変更したら多分音は大幅に変わると思います。

このような回路レベルで決定的な差が出来てしまっていると部品だけを交換しても回路方式の差を逆転することはあまりなく、やはり回路方式による差が最も圧倒的な音質差を生み出している要因だと思います。正直このカテゴリ内でも項目が多すぎるため更に重要度は細分化すべきなのですが、残念ながら私自身はまだそこまでの境地には至っていないです。個人的には今のところオーディオでは信号回路以上に電源が大事だと考えていますが、EARやPassの設計を見る限りそれ以外の要因での逆転もあると思っています。ここは深すぎる世界です。

2.アナログの部品選定レベル

ここで想定しているのは主に抵抗やコンデンサによる差です。トランスのEIコアとかトロイダルとかの違いもここですが、これはそこまで違わないです。むしろ最も重要なのはカップリングコンデンサ、アナログボリューム、一部の箇所で使用する抵抗で、これらの差はかなり音質に対する影響が大きく、この選別次第で大幅に音が変わってしまいます。同じ構成の回路でも比較すると結構圧倒的な差を感じる部分です。

たとえばボリュームがダメだとDACのICをいくらいいものにしても全てが台無しです。実例としてはカプリースで使われているアルプスのミニデテントが良い例です。ボリュームを通過するプリ出力ではES9018の性能や内部設計の良さが全然でていません。たった一つのボリュームが本来の素性の良さ全てを台無しにする最悪の例だと思っています。これは何度も書いて非常に申し訳ないのですがポテンシャルの高さが部品一つでダメになっているというかなり勿体無い例なので、何度も紹介してしまっています。

このあたりは詳しくはこちらにまとめてあります。

ということでボリュームはすごく大事という話ですが、さらにそれ以前に種類による差よりもボリュームの定数を減らすほうが効果的という実験結果はまさに項目2より項目1がより重要なことを示しています。抵抗類は種類にこだわる前に定数を見直すべきというのは個人的な意見です。

3.アナログの基板設計レベル

2までは自作派ならご存知のレベルだと思いますが、ここからややマニアックな比較かもしれません。基板設計による音質差は最近ですとFixerさんが自作基板で検証していましたが、こちらでも書きます。これは本当に違います!こちらはヘッドフォンアンプじゃなくてDACと周辺回路の基板での実験ですが、新しい全く違うレイアウトにしたら基板設計以外の条件が完璧に同じなのに音は全く違うという結果が出ました。これは面白いです。

基板設計、レイアウトでどれくらい音が違うか実際に試した話を書きます。最初はCS4398同士での比較でした。実験はDACの直近以外の回路全てがデジタル段も電源も同じ、ケーブル端子類もケースも全てが完全に同一です。それでも音質はかなり違いました。電源回路を変更した差とまではいかないですが結構近いレベルの違いがあります。

もう一つはAK4490とCS4398での比較の実例です。最初はCS4398がAK4490よりも良い音だったのですがAK4490側もレイアウト補強の対策を行ったところAK4490のほうがCS4398より良くなってしまいました。これはDACのICの差よりも基板の設計やレイアウトの影響が上回ってしまったという例です。これが決めてでアナログの基板設計は3番目という位置にしました。

具体的にどういう設計が良かったのかという話はノウハウということで伏せますが、普通のよくある配線では全くもってベスト音質ではないのはわかりました。オンラインで確認できるメーカー含めた大半のDACの周辺回路の写真を見た限り、こちらで分かったような音質対策ができている基板は海外含めて今のところ存在しませんでした。この実験をしたのは2014年の3月ですので比較的新しい発見になります。ちなみに自分は基本ベタアースを使っているのでベタアースか一点アースかどうかではありません。

とにかく基板設計が音質対策として実はDACの選別以上に重要かもしれません。いろいろな制限のあるユニバーサル基板、レベルの低い設計レイアウトの基板、安物で見られる1層基板等はベスト音質にはまず出来ないでしょう。しかも基板レベルの音質の違いはDACのIC種別よりも大きい違いの可能性が高いという話です。

ここから考えるとDACチップの違いよりも基板の配線パターンを見て音質を判断したほうが良いという話になるわけです。

4.DACのIC種別

ついにDACの種類による差です。ですが最初に断っておきたいのは私自身は各社のハイエンドICしか比較していないということです。古いICやローエンドのICを扱っていないので大差がでていないという可能性があります。なのでローエンドのDAC-ICはすごく音が悪かったとかは無いとは言い切れません。念のためよろしくお願いします。

上にも書いていますがDAC-ICごとの差は確かにあります。ですがやはり決定的な差といえるほどの差は感じていません。近い条件で比較するとこうなるという話でしかありません。これは1-3までの項目で簡単に逆転してしまう程度の差です。なので○○のICを使っているから音がいい、悪い、という判断はあまり正しくありません。オーディオは総合力なのでどれか一つの要素だけ頑張って音質が最高になるというのはほとんどの場合あり得ないと思っています。もし例外があるとしたらその優れている一つの要素が本当に圧倒的に超絶突出していることが条件になると思います。

ではわかっている範囲でDACごとの音質について書きます(2017年時点において。ES9028、ES9038は未評価)。順位は基本性能です。同じ条件なら分離が優れている順番です。

補足です。残念ですがAD1955は制御がSPIなので基板の互換性の問題で直接の比較が出来ていません。なので一位はAD1955ではありません。

  1. AK4497 条件付きで1位です。ES9028&ES9038がないので現行最高と断言できるわけではないのですが、ちゃんと比較できた中では音質ではトップだと思います。ただしAK4495と比べると基本的に神経質で細身な音なのでES9018に近い雰囲気があります。真価を発揮させるには電流量が大きいDACチップなので電流の流れに配慮した設計が必須です。これができていない状態では本当の音が出ません。この部分が足りない状態だと「個人的には」という注釈が付きますがAK4495以下です。
  2. AK4495 2015年当時ES9018を超える唯一のDACでした。現代のICではなくなってしまった音の余裕や音の太さを感じます。正直これを聞いた後にES9018を聞くと平面的で神経質すぎる音に聞こえてしまいます。分離や細部の描写もこちらの方がいいです。パッと聞いた時の雰囲気がまるで違います。これと比較するとES9018だけではなく他のどれもが神経質な音に聞こえます。貫禄のある音でしょうか。
  3. ES9018 さすがの評判で測定特性も最強です。音質も良くて他のICと比べるとクリアで空間が広く癖もなく聞こえます。ですが2位でした。いつまでも不動の一位ではないということでしょうか。いや私が無知だっただけで良いDAC素子は他にもあるかもしれませんが。といってもまだES9018が良いICなのは間違いありません。動作に癖もあって扱いにくい面もありますが、自動でミュートしてくれたりフォーマット判別もしてくれるので、意外と気が利く優等生タイプです。
  4. PCM1792 古いICですが良いです。もともと高域にキツイところがあるのですが1-3までの条件を揃えていくと急に良くなります。悪い設計だとキツくて聞けたもんじゃないのでちゃんと設計できているかどうかで音質評価がガラッと変わりそうなICです。分離、性能はES9018に次ぐと思っています。素性は良いが気むずかしいツンな感じです。
  5. AK4490 768kでの再生は出来ていませんが他と同じ条件での比較です。音はすごく素直でPCM1792のようなキツさはありません。最終的にはCS4398と近い音質ですがCS4398より癖がないのでこの順位にしました。デジタルフィルタ変更、DSD256対応と割となんでもできるICですが音質は残念ながら最高ではありません。
  6. CS4398 高音に特有の癖があります。癖というと悪く聞こえますがちょっとピークというか特徴があります。といってもPCM1792ほどキツくはありません。もともとの素性は良くてちゃんと1-3の要素を満たすとかなり良い音が鳴ります。対策が甘いと良くないICだと誤解されそうな音なのですがちゃんと使えばそんなことはありません。実際に使った感じではDSD128も対応しているしデータシートのスペックよりもずっと良いICだと思います。独自機能のDSDのデジタルボリュームは面白いですが音はそんなに良くないので期待してはいけません。
  7. PCM1795 1792とぜんぜん違う音質です。比較するとこちらのほうが癖もなく素直で使いやすい音ですがその分限界も低いです。でも物量が投入できない場合は1795のほうが耳障りの良い音です。一応順位は下にしてありますが実際の音質面ではほとんどAK4490やCS4398と大差はないと思っています。この順位は基板レイアウトで簡単に入れ替わる程度でしょう。
  8. WM8741 この中では最下位です。測定特性も最下位なので思い込みの影響も多少あるかもしれません。1-3の条件をほかのDACと揃えても最後まで分離が悪く一線を越えられない印象でした。ですがこのICにはいいところもあって1-3の音質対策を投入していない場合の音色と耳障りでは最も良いでしょう。ゆったりとした独特の雰囲気があって音楽的に優れた一面を持っています。最後の伸びしろはないですが何もしなくても持ち前の独特の魅力があります。物量投入しない時には音が良いDACです。

5.基板外のアナログ要因

これは要するに電源ケーブル、コネクタ、配線の種類、ネジ止め、ケースの振動対策などのことです。エージングによる音質差もここに入ると思っています。以前抵抗のエージングによる差をブラインドで判別したことがありましたが、抵抗の種類を超えるような差には聞こえませんでした。経験的にもエージングで素子の順位が変わった経験は一度もありません。なのでエージングの位置はここだと判断しています。

これらの項目はさすがにDAC素子ほど支配的ではないですが無視すると痛い目にあう部分です。もちろんこれだけで勝負はできないのですが最後の詰めになってくると、これが意外と大きな音質差につながっていたりするので油断できません。とりあえず言えることは最低限配線の質には気を配りたいのと、振動は音作りにも使えたりすることです。

ジッター対策とどちらの順位を上にするか悩んだのですが、こちらのほうが対策方法や対策箇所自体が沢山あるので順位はこちらを上にしました。このあたりはここに書くよりももっと突っ込んだ対策をしている方のほうが多そうです。

エージングについて補足です。

個人的にはほとんどの部品のエージングではそこまで大差あるように聞こえたことがないのですが、例外でエージングの影響が酷いのは下ろしたてのスピーカやヘッドフォンなどの駆動部品、あとはハンダ付け直後のコンデンサくらいでしょうか。抵抗や半導体のエージングは同じ音ではないですが非常にわずかな差でした。

しかしエージングでものすごく大きく変わったという話をネットでよく見かけるのでこれについて考察してみます。思い当たるのは実は耳エージングならば項目1より体感の差が大きい可能性があります

耳のエージングとは、いままで聞いたことがない音を聞いた時に脳が認識できるようになるまでの時間です。脳の認識は訓練なので時間がかかりますし個人差も大きいです。音楽の経験がある人ならよく分かる話だと思いますが、音程の判別能力とかもそうですね。鍛えれば向上していきます。オーディオでも同じで、この影響が項目1よりも大きい違いに聞こえる可能性はあります。実際には部品の音が変わったわけじゃなくて脳の認識が変わったという話です。

実はネットで見かけるエージングの報告のうち、この耳エージングの可能性は結構ありそうです。自分ももちろんこれに該当する経験は今でも普通にあります。

6.ジッター、歪率などの測定可能な要因

歪率やS/N比、ジッター特性も確かに音質に影響する要因なのですが6番目の要因です。体感ではせいぜい5%未満くらいの違いしかありません。歪率は悪化していても気づかないこともあるし、実際に歪率の劣る機器でも高音質はあり得るというのが事実です。此処から先はブラインドで判別する自信がなくなってきます。思い込みで簡単に評価や判断は覆ってしまう領域だと思います。

この聴き比べが難しい理由は測定特性が良い=音が良いではないことが理由です。測定による音質差はあるのですが他の違いの影響がより大きいので同時に他の要因も変わると分からないです。

実際に測定は良いけど音が悪いという一番わかりやすい例を紹介するならASUSのEssence XTSでしょうか。メーカーがオーディオプレシジョンの測定結果を付属でつける念の入れようなのですが実際の音は全然ダメでした。いや粗悪ではないのですがすごくいい音じゃないというレベルの話です。廉価なオーディオインターフェースと同じくらいの音質ということです。これは実際に持っていて比較しているので間違いありません。

逆に測定値が悪くて音が良い代表格はこちらでも紹介したTHETAの古いDACです。測定ではSNもジッターも歪率も全てASUSのサウンドカードのほうがいいですが最後の出音はTHETAのほうが圧倒的にいいです。THETAはLynxのHiloと近いレベルの音質です。ここまで違うと音色がどうとか好みが味わいがとかじゃなくて絶対クオリティの優位性です。

もう耳と測定器は全く違う認識なのだと思っています。他にも歪率もジッターも特性を磨いた自作のPCM1792が特性の劣るWM8741のDACに音質で負けたが、電源回路を変えたら逆転した、ということも体験しています。このような例は上げるとキリがないです。

ということで歪率やジッター特性はカタログスペックとか技術力の誇示にもなるし良いに越したことはないのですが、1-5までの項目と引き換えにするほどは重要ではないと思います。同じ条件で比較すると確かに差があるので出来るだけ数字も良くしたほうがいいのですが、逆に測定値だけ良くても音質の向上には限界があります。もちろん音質が良い上に測定「も」良いなら言うまでもありません。

実は測定値が悪いことの最大のデメリットは技術力や測定主義の方から技術力のないメーカーだと評価されてしまう、ネットにそれを悪く書かれること、それによってブランドイメージが低下してしまうことでしょう。

7.デジタル信号処理関係

デジタルフィルター、PCMとDSDの差などです。この項目も測定特性に影響する部分なので6と大差はないので順位は目安です。今流行のハイレゾ音源もここでしょう。ここから先はデジタル領域ですが、差は小さいです。デジタル領域の差は同じ機材で聴き比べないと全然違いがわからないです。機材を変えたら機材ごとの音質差のほうがデジタル領域の差よりもずっと大きいです。

なので正直デジタルフィルターもフォーマットの違いも個人的には同じ設計の機械の上で切り替えた場合に、ちょっとだけ音が変わりますっていうレベルだと認識しています。もしかしたら時間軸に敏感な方だと大きな差に聞こえるのかもしれないのですが、もともと敏感な人じゃないとこの辺りは何が違うのか全然わからない可能性もあるのではないでしょうか。自分は時間軸に敏感じゃないのでフルレンジとかDSDの優位性もあまりピンとこないタイプです。

ということでここの音質対策に時間を投資するのはあまり効率がいいとは思っていません。ですがDSD再生は商品としては必要とされたりするので再生機能は必要です。でも音質面では実は世間で言われているほど重要ではないでしょう。

8. デジタル転送の外的要因

こう書くとすごくわかりにくいですが、PCオーディオでプレイヤーとかドライバで音が変わったとかです。最近だとHDDのデータが同じでも音が違うとか言われてるみたいですがよくわかりません。微妙に音が違うとは思いますが全く同じ配線と機材で再生ソフトだけ変えるとかは非常に音質の影響が小さいです。たしかにAsioとKsで音が違うとか、プレイヤーで違うとか、なんとなるあるような気がしていますが、思い込みのほうが大きいレベルじゃないでしょうか。他にもっと大事な要素が沢山あると思っているので個人的にはあまり開拓していません。この辺りはもっと詳しい方が沢山いますし、音楽制作者としてはそこまでこだわってやってられないというのも事実です。使い勝手や利便性を犠牲にしてまで音質優先にするのかどうかは考えものです。

ほかにも似たような要因でトランスポートの差や同軸、光の音の違いがありますが、実はこちらはアナログの要因も関係しているので完全なデジタル領域だけで割り切れる話ではないです。同軸なら絶縁限界とノイズ、光なら送受信モジュールの電源回路で音は違います。光も受信側の回路設計次第で同軸に近いまたは超える音質になりえます。同じようにUSBケーブルの差とかも電源配線の高周波ノイズの回り方に違いがある可能性もあるので純粋なデジタル領域の差ではないとおもっています。これらはアナログ領域も絡んでいるので8と5の複合です。なので音はよりハッキリと変わります。