2012年7月6日金曜日

本当のエコを考える:2「よりエコ」な音楽鑑賞

生でバイオリンやらピアノやらの演奏を聞くことが一番電気を食わないかもしれない(ただ、大きなホールでは電力消費が激しいんだろうな)。だが、そんな恵まれた才能を持ち、音楽を奏でてくれる人材を、自転車で聴きにいけるような範囲に持っている人はそう多くないかもしれない。

じゃあ音楽を楽しむにはどうするか。パソコンや音楽プレイヤー、携帯電話などを用いて音楽を聴くのが一般的ではないだろうか?

だが、そうやって音楽を聴くにも、もちろん電気が使われる。

パソコンを音楽を聴くだけに用いるのは無駄に電力を使うことになるだろうし、外部アンプや、外部電源を要するスピーカーを使うのも(複数人で楽しめはするが)電気を食う。じゃあどうしようか。

ヘッドホンとかイヤホンを使えばいいかもしれない。

ぱっと見、大きなスピーカー部を持っているオーバーヘッドヘッドホンの方が、小さなスピーカー部を持つイヤホンよりも電気を食いそうだが、どんなもんだろう。知識が無いなりに調べてみた。

参考にさせていただいたのはHeadphonesNAVIのFAQ内「感度とインピーダンスの関係」。

とりあえず、「db」で表される「音圧感度」は、ある一定量の電力で、ヘッドホンがどれだけデカイ音が鳴るか、ということのようだ。ということは、これだけ見ればある一定の音量で聞くためにどれだけ音楽プレイヤーの音量を上げなくてはいけないのか、つまりどれだけ音楽プレイヤーの電気を食うか、が分かる。

これに対し、「Ω」で表される「インピーダンス」は、おぼろげに記憶にある中学の理科の授業では、「Ω」は「抵抗」とも呼ばれていたものに違いない。きっと電気を邪魔して、もらった電気が使われる量を減らすようなもので、多分抵抗が少ないほうが効率的にもらった電気を音に変えれるとかなんだろうと思う。


というわけで、手持ちのヘッドホンの音圧感度を調べてみた。


コストパフォーマンスが高い(2000円以下なのに音質はそこそこ)ことで知られるフィリップスのSHE9701。カナル式で、耳の穴に突っ込まないといけないというところと、コードに触れると耳にまで触れる音が伝わるところだけがネックで、数年前からあんまり使っていない。音圧感度は105db。

(自分はこのアウトレット版を購入したから1900円でお釣りが来た。結局あまり使っておらずもったいないけど)


先日買ったヘッドホンTDKのTH-HB700BBKの場合、音圧感度は114dbだ。




ソニーのノイズキャンセリングヘッドホンNC200D MDR-NC200Dはどうか。ノイズキャンセリング機能を使う際には単4電池一本を使用、電池なしでも音は聞けるこの機種。電池無し/電源オフ時は35Ω、102db、電源オンだと、68Ω、103dbだそうだ。




オーディオテクニカのノイズキャンセリングヘッドホンATH-ANC7も同様に、ノイズキャンセリングには単4電池一本を使うが、電池なしでも音を聞くことが出来る。電源オフ時のデータは公式サイトに出ておらず、電源オン時は109db、260Ω。




外の音も聞こえるから歩行時の音楽視聴で愛用しているKOSSのPorta Proは101db。




意外にもカナル式のSHE9701の音圧感度がTH-HB700BBKよりも低いことがわかる。ただ、カナル式の場合は耳の穴を塞ぐ形でイヤホンを突っ込むので遮音性が高い分、音量を上げずに聞くことが出来るかもしれない。また、物理的にヘッドホンよりも小さく、音質のコストパフォーマンスでいうと価格もヘッドホンより安い傾向のあるカナル式の方が、ヘッドホンでどう程度の音量/音質のものを求めるよりも環境への影響が少ない可能性もある。配送にかかるエネルギーに関しては、ヘッドホンより小さく軽い分少なくて済むだろう。

ノイズキャンセリングヘッドホンNC 200D MDR-NC200Dの場合は、ノイズキャンセリング機能を使うと抵抗が増えているが音圧感度は少し上がっている。抵抗の増加は、もちろんノイズをキャンセルするために単4電池から電気を使っているからだ。オーディオテクニカのATH-ANC7ではノイズキャンセリング機能を音にした値しか出ていないが、抵抗が260Ωと、NC 200D MDR-NC200Dの電源オン時の68Ωと比較してもだいぶ高いのが分かる。

今度は、(値段が理由で)所有したことのないヘッドホンやイヤホンを見てみよう。

欲しいけれど価格が高く持っていないBeats by Dr.Dre Studio。一応ノイズキャンセリング機能付きで単4電池を2本も使うそうだ。こちらは電源を入れないと音が聞こえないようでもあり、電力消費の視点からはあまりよい商品とは言えないかもしれない。価格ドットコムに掲載されているスペックを見てみると(公式製品サイトにはスペックが載ってなかった)、40Ω、110dbだそうだ。




こちらも持ってない、AKGのK242HD。音圧感度91db、インピーダンスは55Ω。




価格の高いカナル式だと、20万もするFinal Audio DesignのFI-DC1601SCではどうかな。108db、16Ω。




30万超、超高くて手の届かないSTAXの静電型ヘッドホンであり「イヤースピーカー」とも呼ばれるSR-009はどうかな。101db、145kΩ。キロオーム?てことは145000オームかな。とても高い抵抗だが、Porta Proと同じ音圧感度だ。静電型は抵抗が高くても音量は出るわけか。ケーブルが5ピンバイアスというやつで、専用のドライバー(アンプ)が必要のようだ。だから携帯音楽プレイヤーに直刺しはムリなためこの比較は無意味かもしれないし、別にアンプを使うとなれば電力消費の面でも今回の記事内容には入れるべきでは無いのかもしれないが参考までに。





というわけで、上記の機種を音圧感度の高い順に並べるとこうなる。

TDK TH-HB700BBK: 114db
Final Audio Design FI-DC1601SC: 108db
フィリップス SHE9701: 105db
ソニー NC200D MDR-NC200D: 102db
KOSS Porta Pro: 101 db
AKG K242HD: 91db

上記と単純比較出来ない数値も置いておこう。

単4電池x1で
オーディオテクニカ ATH-ANC7: 109db
ソニー NC200D MDR-NC200D: 103db

単4電池x2で
Beats by Dr.Dre Studio: 110db

専用アンプで
STAX SR-009: 101db

TH-HB700BBK、なかなかやるじゃないか。コイツでなるべく携帯音楽プレーヤーの電力消費をも抑えつつ、音楽を楽しめればと思う。




以下、何を思ったか無駄に電圧を計算したもの:



HeadphonesNAVI「感度とインピーダンスの関係」記事中の「ヘッドホンB」は、音圧感度が106db、インピーダンスが240Ω。もしキリのいい100dbの音量で聞こうとしたら、必要な電力は0.25mW、電圧は7.7mVだそうだ。「音圧レベルの3dBは物理的な値で言うと2倍なので2倍の電力が必要」とあるので、100dbで聴くために6db下げると(-6db/3x2)の電力である0.25mW必要。記事中では必要電力が2mWの比較対象「ヘッドホンA」が出てくるのだが、インピーダンスの差(ヘッドホンAは30Ω)から、ヘッドホンA、B共に電圧は7.7mVと同じになる。

記事中の式を使わせてもらい、ヘッドホンBの必要電圧を出すには、「電力W = 電圧V x 電圧V ÷ 抵抗Ω」を使えば、1/(6db/3x2)=1/4=0.25mW必要。√(0.25x240Ω)で電圧は7.745mV(記事中7.7mV)と出る。(数学も算数も苦手なので、自分でも何やってんのかよくわかってない状況、間違ってたら指摘していただきとうございます。)

これを自分の手持ちのヘッドホンとかイヤホンに当てはめてみたい。

例えば、フィリップスのSHE9701の場合、インピーダンスは16Ω、音圧感度は105db。先ほどの式に当てはめると:
W= V(5/2=2.5) x V (2.5) / Ω(16)
1/(5/3x2)=1/3.2=0.3125mW。√(0.3125x16Ω)=√5= 2.236mV

TDKのTH-HB700BBKの場合、インピーダンスは32Ω、音圧感度は114dbだ。
W= V(14/2=7) x V(7) / 32
1/(14/3x2)=1/9.33=0.10718mW。√(0.10718x32Ω)=√3.429= 1.8517mV

ソニーのノイズキャンセリングヘッドホンNC200D MDR-NC200D。ノイズキャンセリング機能を使う際には単4電池一本を使用、電池なしでも音は聞ける。電池無し/電源オフ時は35Ω、102db、電源オンだと、68Ω、103db。
ならば電源オフだと:1/(2/3x2)=0.75mW。√(0.75x35Ω)= 5.12mV
電源オンの場合:1/(3/3x2)=0.5mW。√(0.5x68Ω)= 5.83mV

オーディオテクニカのノイズキャンセリングヘッドホンATH-ANC7。ノイズキャンセリングには単4電池一本を使うが、電池なしでも音を聞くことが出来る。電源オフ時のデータは公式サイトに出ておらず、電源オン時は109db、260Ω。
1/(9/3x2)=0.166。√(0.166x260Ω)= 6.57mV

KOSSのPorta Proは101db、60Ω。
1/(1/3x2)=1.5。√(1.5x60Ω)= 9.48mV

Beats by Dr.Dre Studio。単4電池を2本使用、電源を入れないと音が聞こえないよう。40Ω、110db。
1/(10/3x2)=0.15mW。√(0.15x40Ω)= 2.45mV

AKGのK242HD。音圧感度91db、インピーダンスは55Ω。音圧感度が100dbより低いので、式がちょっと変わり:
1x(9/3x2)=6mW。√(6x55Ω)= 18.16mV

STAXの静電型ヘッドホンSR-009。101db、145kΩ。キロオーム?てことは145000オームかな。
1/(1/3x2)=1.5mW。√(1.5x145000Ω)= 466.37mV

Final Audio DesignのFI-DC1601SC。108db、16Ω。
1/(8/3x2)=0.19mW。√(0.19x16Ω)= 1.74mV

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