そこにない音を聴け

SOKO NI NAI OTO WO KIKE

日本語English

オーディオ

ヘッドホンの周波数特性グラフはどこまで読めるか|測定規格の条件から

公開 更新

ヘッドホンやイヤホンの周波数特性グラフは2,700Hz付近までのバランス確認に留め、8,000Hz以上の山谷を鵜呑みにしない理由を人工耳規格と共振式から整理する。

目次
  1. 何を優先するか
  2. 帯域ごとに分かれる読み取りの境界
  3. 外耳道は2,700Hzで共鳴する1/4波長共振器である
  4. 管長10mmで8,500Hzに立つ定在波は測定条件ごとにずれる
  5. 別々の測定環境で採られたグラフを重ねてはいけない
  6. この環境で聴きたい盤

ヘッドホンやイヤホンの周波数特性グラフを読むなら、中域から2,700Hz付近までの大まかなバランス確認に留め、8,000Hz以上の鋭い山谷はそのまま信じないことを優先する。鼓膜までの管長が10mmになると8,500Hz付近に1/4波長共振が立ち、人工耳の規格や装着深さが少し違うだけで高域のピーク位置自体が移動するからだ。

何を優先するか

この記事はDAC/アンプは要るのかおよび出力インピーダンスとダンピングファクターの計算に続く、数値をどう読むかの整理である。再生機側の条件を揃えた後、ヘッドホン本体の特性グラフを見るときにどこで線を引くかを扱う。

カタログや仕様表に載っている「周波数特性 10 Hz ~ 41000 Hz」のような2つの数字だけでは、音色の傾向は一切分からない。たとえばゼンハイザーの開放型ヘッドホン「HD 650」(インピーダンス300 Ω、音圧レベル103 dB / 1 V、42mmトランスデューサー・38mmダイアフラム搭載)の公式ページを見ると、特長欄には「周波数特性 12 – 41000 Hz(製造公差 ± 1 dB)」とある一方、下部の仕様欄には「10 Hz ~ 41000 Hz」と記されている。上位機の「HD 800 S」(インピーダンス300 Ω、音圧レベル102 dB / 1 V、56mmリング・ラジエーター搭載、重量330 g)では「4 Hz ~ 51000 Hz」となる。

同じ機種で下限の数字が12 Hzと10 Hzに分かれるのは、基準点から何dB減衰した地点までを帯域に含めるかという定義の違いによる。そして、仮に減衰幅の定義が揃っていたとしても、両端の数字が示すのは「どこまで音が出るか」という端点の座標だけであり、途中の帯域が盛り上がっているか凹んでいるかはグラフ(周波数特性曲線)を見なければ分からない。

ところが、いざ周波数特性グラフを開くと、今度は別の問題が起きる。スピーカーと違い、ヘッドホンやイヤホンは人間の耳介と外耳道という狭い音響空間を閉じて鳴らすため、自由音場にマイクを1本立てて測ることができない。必ずITU-T Recommendation P.57(Artificial ears)やIEC規格で定められた「人工耳(耳シミュレータ・カプラ)」に装着して測定する。この人工耳の物理構造が、グラフの読める範囲と読めない範囲を決定づけている。

帯域ごとに分かれる読み取りの境界

A | 低域〜中域(密閉と骨格の帯域)
イヤーパッドやイヤーピースの密閉度が支配する領域
HD 650 公称下限(特長欄 / 仕様欄)12 Hz / 10 Hz
HD 800 S 公称下限(仕様欄)4 Hz
HD 650 製造公差(公称値)± 1 dB
定在波の影響が小さく、グラフの傾きが比較的素直に量感の差を表す。ただし実使用では眼鏡のツルや装着の隙間による低域漏れがグラフ以上に響く。
B | 2,700Hz前後(外耳道の第1共振帯)
開放された外耳道が構造上ピークを持つ領域
開放外耳道の第1モード共振(REUR)2700 Hz
管長75mmモデルでの第1共振1000 Hz
同・奇数倍の高次共振3000 / 5000 / 7000 Hz
人間の外耳道自体が2,700Hz付近で共鳴するため、生の測定値(未補正グラフ)はここが大きく盛り上がる。どのターゲットカーブで引き算されたグラフかを先に確認する必要がある。
C | 8,000Hz以上(管内定在波の帯域)
鼓膜までの残り管長でピーク位置が移動する領域
CIC等の短管で第1共振が立つ帯域8000 Hz超
管長10mm・音速340,000mm/secでの共振8500 Hz
HD 650 / HD 800 S 公称上限41000 / 51000 Hz
カプラ内の定在波による鋭いピークとディップが密集する。装着深さが数mm変わるだけで山の周波数が動くため、グラフの細かな凹凸をそのまま音質差として読んではいけない。

上の帯域区分は、音響管の物理式とメーカー公称仕様から導かれる構造上の境界である。同じ1枚のグラフであっても、左側の低中域と右側の8,000 Hz超では、描かれている線の信頼度がまったく異なる。

外耳道は2,700Hzで共鳴する1/4波長共振器である

なぜ周波数特性グラフの中高域はそのまま読めないのか。理由は、耳の穴(外耳道)が「片端が閉じた管」だからである。外耳道は奥の鼓膜で閉じており、入口側が開いている。音響学において、片端が閉じて他端が開いた管は「1/4波長共振器(quarter-wavelength resonator)」として働き、次の式で決まる周波数で強い定在波(standing wave)を生じる。

F = v / 4L(Fは共振周波数 Hz、vは音速 34,000 cm/sec すなわち 340,000 mm/sec、Lは管の長さ mm)。

たとえば補聴器の音響管のように管長 L が 75 mm ある場合、340,000 ÷ (4 × 75) で第1モードの共振周波数 F は 1,000 Hz になる。1/4波長共振器は基本周波数の奇数倍でも共鳴するため、1,000 Hz に続いて 3,000 Hz、5,000 Hz、7,000 Hz に山が立つ。一方、何も挿していない人間の開放外耳道(unobstructed ear canal)では、第1モードの定在波共振(REUR)は 2,700 Hz 付近に現れる。

つまり、私たちが普段スピーカーや生音を聴くとき、鼓膜に届いている音はフラットではなく、外耳道の共振によって 2,700 Hz 付近が大きく増幅された状態にある。ヘッドホンも鼓膜の上で同じような山を作らないと、人間には「中域が引っ込んだ不自然な音」に聞こえてしまう。このため、人工耳で測った生のグラフ(Rawデータ)は 2,700 Hz から 3,000 Hz 付近が大きく盛り上がっているのが正常であり、そこが盛り上がっているからといって「カマボコ型の音」だと判断するのは誤りである。

管長10mmで8,500Hzに立つ定在波は測定条件ごとにずれる

さらに厄介なのが、イヤホン(IEM)を耳の奥へ挿し込んだときや、密閉されたカプラの内部で起きる高域の定在波だ。イヤーピースを替えると何が変わるかでも触れたとおり、カナル型イヤホンは外耳道を塞いで鼓膜との間に短い閉鎖空間を作る。

先端から鼓膜(または人工耳のマイク振動板)までの残り管長 L が 10 mm になったとする。先ほどの式 F = v / 4L に音速 v = 340,000 mm/sec と L = 10 mm を代入すると、340,000 ÷ (4 × 10) = 8,500 Hz となる。つまり、8,000 Hz を超える帯域(8,500 Hz 付近)に、ドライバ自体の特性ではなく「10 mm の空気の柱が共鳴したことによる鋭いピーク」が立ち上がる。

この式が示す事実は重い。分母に管長 L が入っている以上、イヤーピースのサイズや人工耳への挿し込み深さがわずか数mm変わるだけで、8,500 Hz の共振ピークは別の周波数へ移動する。さらに、測定に使われた人工耳が旧来の711カプラ(IEC 60318-4系)か、高域までインピーダンスを模した新世代のシミュレータかによっても、8,000 Hz 以上の山の高さと位置は別物になる。私がグラフの高域側にある細いピークを絶対視しないのは、それがイヤホンの素性なのかカプラの管長共振なのかが、1枚の図からは分離できないからである。

別々の測定環境で採られたグラフを重ねてはいけない

向かない異なる測定サイトやメーカーのグラフを画像として重ねて比較する人 — 人工耳の規格(ITU-T P.57のタイプ)や補正カーブ(生データかターゲット差分か)が違えば、同じHD 650を測っても線の形が一致しないから。
向かない8,000Hz以上のピーク1箇所だけを見て「刺さる音」と決めつける人 — 管長10mmで8,500Hzに立つ1/4波長共振のように、自分の外耳道の長さと測定カプラの長さが違えばピークの周波数自体がずれるから。
向かないスペック表の「4Hz〜51,000Hz」のような帯域幅の広さだけで優劣を決める人 — HD 650の同一ページ内で「12 – 41000 Hz」と「10 Hz ~ 41000 Hz」が併存するように、減衰幅の基準が書かれていなければ端点同士の比較は成立しないから。

この環境で聴きたい盤

周波数特性グラフの読み方が整理できると、機材選びで迷う場所が減る。同じ測定者が同じ人工耳・同じターゲット基準で測ったデータベースの内部に限り、低域から中域(2,700 Hz 付近まで)の相対的な量感の差を比較に使う。逆に 8,000 Hz 以上の細かな山谷は、装着の深さやイヤーパッドのへたりで動く変数として割り切る。

こうした中域から低域にかけての厚みの違いが音楽の骨格としてそのまま現れるのが、スピリチュアル・ジャズの系譜に連なる作品群である。アコースティック・ベースの胴鳴りとテナー・サックスの倍音が重なる録音では、41,000 Hz や 51,000 Hz といった超高域のスペック値よりも、中低域の滑らかなつながりと外耳道共振帯(2,700 Hz 前後)の張り出し方のほうが、聴き疲れのなさに直結する。

もし手元のイヤホンで低域がグラフどおりに出ていないと感じるなら、アンプを疑う前に密閉の漏れと出力インピーダンスの分圧を確かめる順番になる。グラフはあくまで「規定の人工耳に隙間なく固定されたときの計算上の断面」であり、自分の耳という最後の音響管に入った瞬間に、もう1つの物理が始まる。

出典・技術規格参照:国際電気通信連合 ITU-T Recommendation P.57(Artificial ears・06/21)、The Hearing Review「The Acoustics of Hearing Aids: Standing Waves, Damping, and Flared Tubes」、Sennheiser HD 650 公式技術仕様および HD 800 S 公式技術仕様(確認日: 2026年10月29日)。

関連記事

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 ※ が付いている欄は必須項目です

日本語が含まれない投稿は無視されますのでご注意ください。(スパム対策)