IMDテスト｜相互変調歪みを確認

SMPTE信号は低域で高域プローブを変調する歪みを、CCIF信号はツイーターやDACが最も苦手な高域の非線形性をあぶり出します。どちらも開始ボタンから再生され、停止ボタンは常に表示されます。テスト開始時は必ず音量を控えめに設定してください。

別タブでスペクトラムアナライザーを開いておくと、プローブ音の周囲にサイドバンドが盛り上がるかを目で確認できます。19〜20 kHzのペアは特に耳への負担が大きいため、音量は控えめにしてください。

SMPTE信号の再生手順：「SMPTE再生」ボタンを押すと、低音60 Hzと高音7 kHzが4:1の振幅比（低音側が12 dB高い）で同時に出力されます。画面の側波帯リストには、二次・三次相互変調によって発生する 6880 Hz、6940 Hz、7060 Hz、7120 Hz の周波数が表示されます。

CCIF信号の再生手順：「CCIF再生」ボタンを押すと、19 kHz と 20 kHz の高周波ペアが再生されます。これらは大人の耳には直接聞こえにくい周波数ですが、システムに非線形歪みがあると、明確な「ピー」という 1 kHz の差分音が耳に聞こえてきます。

スペクトラムアナライザーとの併用確認：別タブでスペクトラムアナライザーを起動し、再生音をループバックまたはマイクで拾うと、理想的な線形システムでは入力した2本のピークのみが立ち、歪みのある環境ではその周囲に側波帯（サイドバンド）が林立する様子を目視できます。

本ツールの表示周波数は音響工学の理論式に基づく計算値です。ハードウェア実機の測定値を保証するものではありません。大音量での超高周波再生はスピーカーのツイーターを痛める恐れがあるためご注意ください。

主要な相互変調歪み測定規格（SMPTE・CCIF・DIN）の比較対照表

オーディオ機器の測定や規格評価で世界的に用いられている代表的な2音法IMD規格の対照表です。

各規格はテスト信号の周波数ペアと振幅比を変えることで、アンプの電源供給能力の限界、ツイーターの過渡応答、DACの再構成フィルターの非線形性など、異なる弱点を狙い撃ちにして検証します。

相互変調歪みの発生メカニズムと非線形数理

オーディオアンプやトランスデューサーの入出力特性が非線形な伝達関数 y = a1·x + a2·x² + a3·x³ + ... で表されるとき、2つの正弦波 f1 と f2 を同時に入力すると、出力には元の周波数だけでなく m·f1 ± n·f2（m, n は整数、次数は m + n）のあらゆる組み合わせ成分が発生します。

二次項（a2·x²）からは、差の周波数 f2 − f1（差分音）と和の周波数 f2 + f1 が生じます。CCIFテストにおいて 19 kHz と 20 kHz を入力した際、その差である 20 kHz − 19 kHz = 1 kHz が発生するのはこの二次非線形性によるものです。1 kHz は人間の耳の感度が極めて高い帯域であるため、わずか 0.1% 未満の微小な歪みであっても明確に知覚されます。

三次項（a3·x³）からは、2f1 − f2 および 2f2 − f1 という「原音に極めて近接した側波帯」が発生します。例えば CCIF の場合、2 × 19 kHz − 20 kHz = 18 kHz、および 2 × 20 kHz − 19 kHz = 21 kHz に現れます。これらの三次歪み成分は元の周波数からわずか 1 kHz しか離れていないため、オーディオ帯域内にとどまり続けます。さらに入力レベルが 1 dB 増加するごとに三次相互変調積は 3 dB の急激な傾きで増大するため、アンプのクリッピング限界付近で音質が急速に破綻する主原因となります。

高調波歪み（THD）が原音の整数倍であり楽器の自然な倍音構造に近いのに対し、IMDの生成物は原音との音楽的な和声関係を完全に欠いています。7 kHz のトーンに 60 Hz 離れた側波帯が重なると激しい「濁り・ザラつき」の唸りを生じ、音響心理学的にもTHDよりはるかに不快で疲労感の強い歪みとして判定されます。

相互変調歪みの聴感判定とトラブルシューティング

ブラウザ上でIMDテスト信号を試聴するにあたり、ハードウェア保護および正確な判断のために以下の留意点を確認してください。

• ツイーター保護のための音量管理：CCIFテスト（19 kHz / 20 kHz）のテスト信号は、人間の耳にはほとんど聞こえなくても、スピーカーのツイーターには実効電力が連続して供給されます。超高周波の大音量再生はボイスコイルの熱破損を招く危険があるため、ボリュームを絞った状態で短時間の試聴にとどめてください。
• Bluetoothコーデックによる高域遮断：SBCやAACなどの標準Bluetoothコーデックは、20 kHz 付近の信号を圧縮時にローパスフィルターで大幅に減衰させます。ワイヤレスイヤホンでCCIF信号を再生して何も聞こえない場合、それは機器の優秀さではなくコーデックによる信号カットの可能性があります。
• PC・スマホ内蔵スピーカーの低域限界：SMPTE信号に含まれる 60 Hz の低音は、小型スピーカーやノートPCでは物理的に再生できず、歪み以前に音が聞こえないか、無理な駆動による筐体のビビリ音が発生します。SMPTEテストは口径の大きなウーファーや密閉型ヘッドホンで実施してください。
• OS側のイコライザー・立体音響エフェクトの解除：Windowsのラウドネス等化やmacOSのサウンドエフェクトが有効になっていると、複数信号の混合時にOS内部のリミッターやDSPが作動し、測定信号そのものを変形させてしまいます。テスト時はすべてのオーディオ効果をオフにしてください。
• 本ツールの機能的限界の理解：本ページは理論上出現すべき相互変調周波数を提示し、音の濁りを体験するためのリファレンスです。校正されたオーディオアナライザーのように「IMD 0.05%」といった絶対的な歪み率数値を計測するものではありません。