オーディオ?エコシステム 第2回:デジタル信號処理(DSP)

Chris Lyons | 2020年6月17日 オーディオ?エコシステム 第2回:デジタル信號処理(DSP)

この連載記事では、オーディオ?エコシステム、すなわち會議オーディオ機器それぞれが役割を果たしつつ調和する仕組みのことですが、それぞれが音聲品質にどのような影響を及ぼすのか解説しています。遠隔會議、つまり映像と音聲を使用する會議おいて、オーディオシステムの役割は會議室內の參加者の聲を収音して相手側に送ることと、相手側の聲を再生することです。そのためには、音が明瞭であり(何を言っているか理解できる)、自然である(向かい合って話をしているように聞こえる)ことが必要です。第2回はデジタル信號処理の役割について取り上げます。

DSPが音聲品質を改善する仕組み

マイクロホンの役割は、空気を伝わって移動する音波を捉え、伝送?増幅?記録できるよう、音聲ケーブルに流すオーディオ信號に変換することです。ハドルルームのような小さい空間を除けば、1本のマイクロホンで足りるということはめったになく、ほとんどの會議室では複數のマイクロホンが必要で、それぞれの信號をミックスする必要があります。マイクロホンからの生の信號は舞臺に上がろうとする役者のようなものです。役者本人がどれほど様になっていたとしても、肝心なのはどう演じるかです。

必要なのは、いくつかの後処理を施し個々のマイクロホン信號に磨きをかけた上で、すべての信號をバランスよく調和したミックスとして仕上げることです。昔はつまみ、インジケーター、メーターがずらりと並んだ機器を収納したラックを用意し、全體のバランスを見ながらきめ細かく微調整を行う必要がありました。

幸い現在は、もはや黒魔術のような音響技術の知識を頭にたたき込む必要はなく、重要な処理はすべてデジタル?シグナル?プロセッサー(DSP)と呼ばれる機器1臺で実現することができます。DSPはスタンドアロンのハードウェアの場合もあれば、PC上で動作するアプリケーションの一部という場合もありますが、すべて同じというわけではありません。遠隔會議のシステムに収められたDSPは映像、通話管理、およびその他の維持管理を扱わなければならず、音聲はDSPが受け持つ仕事の1つにすぎません。

DSPはすべて同じというわけではありません。遠隔會議のシステムに収められたDSPは映像、通話管理、およびその他の維持管理を扱わなければならず、音聲はDSPが受け持つ仕事の1つにすぎません。

必要なのは、マイクロホンとしっかり連動するように設計され、できる限り自然な音聲を実現することに特化した専用のオーディオDSPです。オーディオDSPは、明瞭性と聞き取りやすさを実現することにどこまでもフォーカスした、あらゆる信號処理ツールを備えています。

DSPで対処できるオーディオの問題

最近行った調査では、遠隔會議に不満を感じる最大の原因として、職業に就く80%の人たちが音聲の問題を挙げています。ほとんどの遠隔會議で、參加者は一連の同じ慢性的問題に悩まされています。オーディオDSPに內蔵された各ツール、つまり「プロセッシング?ブロック」はそれぞれ目的が異なり、次に挙げる問題を解決するために設計された機能です。

問題1:音が大きすぎる / 小さすぎる

遠隔會議で非常に多く見られる音聲の問題はレベルのコントロールで、相手側の聲がときに小さすぎたり、大きすぎたりすることです。解決策はオート?ゲインコントロール(AGC)です。AGCは、各マイクロホンチャンネル(または相手側から送られてくる音聲)のレベルを調整するもので、優れたサウンドエンジニアのように聲の小さい話し手のレベルを少し上げ、聲の大きい話し手のレベルを少し下げてくれます。會議參加者數によって話し手とマイクロホンの距離が変わる會議室には最適の機能と言えるでしょう。

問題2:樽の中にいるような音がする

缶か樽の中にいるようなうつろな音は、同時にオンになるマイクロホンの數が多すぎることが原因です。オート?ミキサーは、発言者に最も近いマイクロホンを即座に起動し、不要なマイクロホンをオフにすることでこの問題を解決します。例えば8本のマイクロホンを使用する會議室の場合、必要のない7本をオフにすることでサウンドクオリティーは飛躍的に改善します。

問題3:エコーが止まらない

遠隔會議では、スピーカーから出た音がマイクロホンに拾われ、相手側に再び送られることで不快なエコーが発生することがあります。アコースティック?エコー?キャンセラー(AEC)は、相手側から受信した信號を、デジタル処理で送信信號から除去することでこれを防止する機能です。遠隔會議アプリの多く(Microsoft Teams、Zoom、Skype for Businessなど)は、シングルチャンネルAECを搭載していますが、各マイクロホンチャンネルそれぞれにAECを備えたDSPの方が優れた音聲品質が得られます。

問題4:ノイズが気になる

ほぼすべての會議室には、プロジェクターやコンピューター、空調システム、建物の振動音、または室外から入り込む環境騒音に起因する「暗騒音」が存在します。部屋の中にいる人は意識していなくても、マイクロホンは拾います。低周波振動音や高周波ヒスノイズは、EQ(イコライズ)でほとんど取り除くことができますが、ノイズリダクションは會話音聲の帯域に重なったノイズをデジタル処理で除去して聞こえないようにすることが可能です。優れたノイズリダクション機能を備えたDSPは、驚くほどの効果があります。

問題5:相手に聞こえているのか不安になる

オーディオ信號に含まれるノイズや殘響が多いほど、それを送信する遠隔會議コーデック(ソフトウェアかハードウェアかにかかわらず)でも、自然なテンポの良い、雙方向性に富んだ會話の実現は困難になります。信號がコーデックに入るまでに音聲の問題が解決されていないと、雙方共に相手の話に割って入るタイミングをつかみにくくなり、結果としてコミュニケーションのテンポが落ち、自ずと集中力も低下します。前述のように、映像や通話管理などコーデックで扱う信號処理は多岐にわたるため、前段で音聲専用のDSPを利用して処理するのがベストと言えるでしょう。

問題6:音聲と映像が同期していない

一般的なインターネット接続で伝送する場合、映像の方が音聲よりも多くの処理が必要で、少し時間がかかります。このため、音聲の方が映像よりも早く相手側に屆き、畫面上の発言者の口が動く前に聲が聞こえてくることになります。DSPのディレイ機能を使用すれば、オーディオ信號をビデオに合わせて同期させることが可能です。

オーディオDSPはハードウェアかソフトウェアか

會議用オーディオDSPは、用途に合わせて最も効果的なところに配置されるよう選ばなければなりません。小さめの會議室の場合、オーディオDSPを內蔵したマイクロホン(Microflex Advance MXA710またはMXA910など)を使用すれば、外部DSPは不要になり、構成がシンプルになります。複數のマイクロホンやその他のオーディオソースを使用する中規模から大規模の會議室では、専用ハードウェア?オーディオDSP(IntelliMix P300など)の方が機能性、柔軟性、およびコーデックとの接続性の面で有利です。

また現在はソフトウェアのオーディオDSPも入手できます。會議室に備え付けのPCでコーデックを実行する場合や遠隔會議システムにWindowsが利用されている場合に、使用することができます。ソフトウェアのオーディオDSPを使えば、導入作業も保守管理も比較的容易でしょう。いずれにしても、快適なコミュニケーションを促す自然なサウンドを実現して、設備投資効果が向上する。それが優れたオーディオDSPがもたらす効能と言えます。

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Chris Lyons

Chris Lyons

Shureで30年に渡りマーケティングと広報畑を歩んできたベテラン。複雑な音響技術をクルマや食べ物に例えてわかりやすく解説することを得意としている。歌や楽器の演奏はしないが、代わりに同僚を笑わせる。

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