『超音波洗浄機で音がめちゃくちゃ歪む』のクチコミ掲示板

[ニャンコショット]

メガネ用の超音波洗浄機を撮影すると「ぶぉ〜」とひどく音が歪みますが、他の方も同じ症状でしょうか。

カメラ内蔵マイクで歪みます。録音レベル１でもだめです。完全に歪切っている。
ソニーの外付けマイクECM-G1にするとだいぶ良くなりますが歪みがまじります。
中華製の安物ラべリアマイクをマイク端子に外付けした結果は完全OKです。

高いレべルの超音波が飽和の原因になっているよう見えます。
ソニーサービスの見解は、そういうものかもしれないし、不具合かもしれない、です。

書込番号：26119982

[ミスター・スコップ]

ニャンコショットさん

私には具体的な解決策をご提示出来ませんが、ご参考になりそうな情報をご紹介しておきますね。

原因を考察する上で、まず、周波数スペクトルのご確認が必要だと思います。例えば、無料の定番的な音声編集ソフトウェア「Audacity」をお試しになられたらどうでしょうか？　問題の動画から、音声をwaveにてエクスポートし、Audacityに取り込み、スペクトルの確認の他、ローパス/ハイパスフィルター等で、色々遊んでみて下さい。解決の糸口が見付かるかもしれません？？

●Audacity
・ダウンロード(窓の杜)
https://forest.watch.impress.co.jp/library/software/audacity/

・使い方の一例(fukudaさん)
https://filmora.wondershare.jp/advanced-vedio-editing/how-to-edit-audio-data-with-audacity.html

・ノイズ除去の一例(Hiroshiさん)
https://jp.cyberlink.com/blog/audioeditor/1646/how-to-remove-noise-in-audacity

書込番号：26120077

[ミスター・スコップ]

補足です。

> 中華製の安物ラべリアマイクをマイク端子に外付けした結果は完全OKです。

恐らく、(入力経路を含め)マイク毎の周波数特性が異なるのだと思います。

書込番号：26120083

[W_Melon_2]

推測ですが　LPFの特性に問題があり　A/D変換の周期の半分の
周波数以上の信号がA/D変換器に入ると歪みます
これが原因　(特に内蔵マイクなら) 対処の方法はなく　欠陥機に
該当すると思います。

信号のの流れとしては

マイク->アンプ->LPF->サンブル&ホールド->.A/D変換

超音波洗浄機の周波数はchatGPTに聞きましたら　20-400KHz
家庭用では40KHzが多いとの事でした

内蔵マイクロホンなら　上は15KHzぐらいで十分でしょう。
;JVCの一部の製品のビデオカメラに音声のイコライザーが
ついている製品があります。

書込番号：26120120

[最近はA03]

＞ニャンコショットさん


・・・「折り返し雑音」ですよ。

・・・サンプリング周波数より高い音波を録音しようとするから、「虚偽の音が生成された」ということ。

・・・「安物の中華マイク」だと、そこまでの周波数特性が無いから、音(超音波)を拾うことが出来ず、それが結果として良い方向に向かった、ということでしょうね。

書込番号：26120330

[ニャンコショット]

原因とかではなくて、このカメラのユーザーが実際にやった結果があればお聞きしたいです

書込番号：26121887

[ミスター・スコップ]

ニャンコショットさん

> 原因とかではなくて、このカメラのユーザーが実際にやった結果があればお聞きしたいです

超音波洗浄機の撮影経験が豊富な方に、動画のコメント欄等を通して、直接ご質問なさるのがいいと思います。撮影機材としてFX30を使用している方が望ましいと思いますが、超音波洗浄機の撮影経験が豊富な方なら一般論として教えて頂けると思います。強引に喩えるなら、フリッカー現象と対策を教えて貰う感じです。


【ご参考】
W_Melon_2さんのご指摘が、今回の事例に当て嵌まるのかどうか、私には分かりません。ソニーがそんな初歩的なミスをするとは思えませんし‥‥

ただ、サンプリング定理(標本化定理)は、音響系だけでなく映像系でも逃れられないのに、映像系ではサンプリング定理が存在しないかのような主張がまかり通っているので(【おまけ】をご参照)、その辺りまで含め、説明させて頂きますね。

サンプリング定理は、連続的な信号(アナログ信号)を離散的な信号(デジタル信号)へと変換する際に元のアナログ信号に忠実であるには、元のアナログ信号(原信号)を、その最大周波数の2倍を超えた周波数で標本化(サンプリング)すれば、完全に元の波形に再構成される事を示す、情報理論の定理です。原信号が復元可能な周波数の上限(サンプリング周波数/2)をナイキスト周波数と言います(Wikipediaより)。

ナイキスト周波数を超えた信号は、原信号に復元出来ず、原信号には存在しない信号＝偽信号(エイリアシング(aliasing)、折り返し雑音)となります。サンプリング周波数をfs、任意の周波数成分の周波数をfとした場合、エイリアシングの周波数faは、絶対値を用いて、以下のように表現出来ます(Wikipediaと(1)より)。

fa＝ABS(f―N*fs)、ただしNは任意の整数　‥‥　(a)

N＝1、2の場合は、以下の通り。

fa＝ABS(f―fs)、(1/2)*fs≦f＜(3/2)*fsの時　‥‥　(a-1)
fa＝ABS(f―2*fs)、(3/2)*fs≦f＜(5/2)*fsの時　‥‥　(a-2)

(1) エイリアス(信号処理)　(コグニカル)
https://cognicull.com/ja/dp7xjmix

具体的な説明として、以下の(2)が分かり易いと思います。グラフでご注意頂きたいのが横軸で、時間/Time[単位:sec]と、周波数/Frequency[単位:Hz]の2通りがありますよね。ご存知の方にとっては、当たり前なのですが、sec(秒)とHzは逆数の関係にあり、「時間→周波数」はフーリエ変換によって、「周波数→時間」は逆フーリエ変換によって、それぞれ得られます。

(2) 標本化定理と折り返しひずみ　(てつふくさん、2020/09/27、更新2021/05/30)
https://tetsufuku-blog.com/sampling-theorem/

原信号が復元可能なのは、ナイキスト周波数までなので、不要な高域成分は、ローパスフィルター(Low-Pass Filter / LPF)で除去します。以下の(3-1)は、原理的な説明です。(3-2)では、従来のアナログフィルターと較べ、オーバーサンプリング/デジタルフィルターに優位性があると説明されています。

(3-1) AD変換の基礎 / 第1回 アンチエイリアシングフィルター　(東陽テクニカ、2017/10/04)
https://www.toyo.co.jp/mecha/casestudy/detail/id=12892

(3-2) AD変換の基礎 / 第2回 オーバーサンプリングによるアンチエイリアシング　(東陽テクニカ、2017/10/04)
https://www.toyo.co.jp/mecha/casestudy/detail/id=12894

書込番号：26126190

[ミスター・スコップ]

次に、音に関してコメントしますが、非常に疎いので、間違い等々あると思いますが、ご容赦下さい。

音と光は、どちらも波としての類似した特性を持っており、周波数等は同様に扱えます。しかし、光が視覚的に理解し易い変位波(横波)なのに対し、音は視覚的に理解し難い疎密波(縦波)なので、 この点には留意が必要です。以下の(4)は、音を疎密波(縦波)として理解し易い動画の一つだと思います。媒体中の速度に関しては、後述します。

(4) Physics of Sound Propagation　(Higgsino physics、2018/01/01)
https://youtu.be/w6Q15GZpSUY

FX30は、「LPCM 48kHz」で音声記録を行うので、
・サンプリング周波数：48kHz
・ナイキスト周波数：24kHz
となります。

人間の可聴域は、年齢や個人差等がありますが、凡そ、20~20,000Hzです。従って、超音波とは、周波数が20kHz(20,000Hz)以上の音波を一般的に指します。
一方、ニャンコショットさんが撮影なさった超音波洗浄機の周波数は、以下の記載から、40kHzと思われます。

「一般的に最も普及している(超音波洗浄機の)周波数は40kHzで95％近くのシェアとなっております」
・周波数の違いについて　(Mr. Sonic Cleaner)
https://www.mrsoniccleaner.com/page/18

40kHzは超音波なので、人間には聞き取れませんが、超音波洗浄機から発生する音の周波数が40kHzとは限りません。超音波洗浄機は、超音波によりキャビテーション(cavitation)を発生させ、物体の表面から汚れを落とす仕組みです。キャビテーションは、液体の流れの中で圧力差により短時間に泡の発生と消滅が起きる物理現象です。液体の流れの中で圧力が、ごく短時間だけ(水では大気圧の1/50程度の)飽和蒸気圧より低くなった時、液体中に存在する100μm以下のごく微小な「気泡核」を核として液体が沸騰したり溶存気体の遊離によって小さな気泡が多数生じます(Wikipediaより)。

ニャンコショットさんのご質問が切っ掛けで、キャビテーションを初めて知りました。以下の(5)では、この辺りが分かり易く説明されています。

(5) 超音波の基礎　((当時)東北大学・水越克彰さん、2013/02/20)
[PDF。なおURLが、httpsでなくhttpのままなので、ご注意下さい]
http://polar.imr.tohoku.ac.jp/_userdata/sono34.pdf

超音波洗浄機から発生する音には、キャビテーション等、様々な要因が関与していると思われます。サンプリング周波数は48kHz、ナイキスト周波数は24kHzなので、仮に40kHzのエイリアシング/折り返し雑音が発生しているとしたら、式(a-1)より、エイリアシングの周波数は8kHzとなります。

先の書き込みでは、周波数解析用にも使用出来る無料ソフトウェアAudacityを紹介しましたが、今回のような解析では、以下の(6)の方が状況をより的確に把握出来ると思います。(6)では、Audacityのような周波数解析に、時間軸が加えられ、3D表示となっています。

(6) 3D Spectrum Analyzer for Music　( kimura masahiroさん)
https://kmsoft.web.fc2.com/ja/spectrumanalyzer/

歪みの原因が、超音波40kHzのみであれば、特に内蔵マイクの場合、8kHz辺りに急峻な/鋭いスペクトルが現れるはずです。その他に、目立つスペクトルがあれば、原因/対策等の手掛りになるはずです。また、入力経路を含むマイク毎の周波数特性の違いも把握出来ると思います。

書込番号：26126197

[ミスター・スコップ]

【おまけ】
音響系ではサンプリング定理は良く知られており、例えば「CDのサンプリング周波数は44.1kHzなので、再生可能な周波数の上限は理論上22.05kHz」を知らないオーディオファンは殆どいないはず‥‥です。
静止画/動画の映像系も、音響系と同様、サンプリング定理に必ず従います。映像系では、空間周波数が用いられますが、イメージセンサーの両辺の画素数を掛け合わせた画素数となります。各辺の画素数がサンプリング周波数に当たるので、サンプリング定理は「復元可能な各辺の画素数の上限は、各辺の画素数の1/2」となります。例えば、8K(UHD)でサンプリング/撮像した場合、静止画/動画とも、サンプリング定理に従う、サンプリング空間周波数と復元可能な最大空間周波数との関係は、以下のようになります。

サンプリング空間周波数：(8K)7680×4320＝約3318万画素
　　↓
復元可能な最大空間周波数：(4K)3840×2160＝約829万画素

4Kの撮影で、4Kより多い画素数を撮像する場合、「オーバーサンプリング」と言われていますが、8K未満の画素数を撮像する場合は、サンプリング定理を満たしていません(謂わば「アンダーサンプリング」です)。ただ、4K撮影と(「オーバーサンプリング」と称される)〇K撮像との関係は、かなり知られて来たので、納得なさる方も少なくないと思われます。

このように、サンプリング定理が存在しないかのような主張がまかり通っています。典型的な例は「ローパスフィルターレス」です。映像系も、サンプリング定理に従う以上、音響系と同様に、光学ローパスフィルター(Optical Low-Pass Filter / OLPF)が必須です。以下のそれぞれ2機種は、OLPFの有効/無効の違いしかないので、「ローパスフィルターレス」有用性の判断に適しています。以下の横線部分をご覧になると分かりますが、OLPFの有効/無効による解像度の違いはありません。また、以下の円部分をご覧になると、特にエイリアシング(偽解像)の有無が分かり易いのですが、OLPF無効では、当然、エイリアシングが生じています。ただ、OLPF有効でも、OLPF無効より抑制されているものの、エイリアシングが生じています。
昨今、解像度が向上しない「ローパスフィルターレス」を明示しなくなったのは、倫理的に当然です。

・5Ds(OLPF有効)/5DsR(OLPF無効)： イメージセンサーの画素ピッチ：4.1μm
・D800(OLPF有効)/D800E(OLPF無効)： イメージセンサーの画素ピッチ：4.9μm

・解像度チャートの横線部分を拡大表示
https://www.dpreview.com/reviews/image-comparison/fullscreen?attr18=daylight&attr13_0=canon_eos5ds&attr13_1=canon_eos5dsr&attr13_2=nikon_d800e&attr13_3=nikon_d800&attr15_0=raw&attr15_1=raw&attr15_2=raw&attr15_3=raw&attr16_0=100&attr16_1=100&attr16_2=100&attr16_3=100&attr126_0=highres&attr126_3=1&attr171_0=off&attr171_1=off&attr171_2=off&attr171_3=off&normalization=full&widget=130&x=0.6088111828555867&y=0.07936536740519143

・解像度チャートの円部分を拡大表示
https://www.dpreview.com/reviews/image-comparison/fullscreen?attr18=daylight&attr13_0=canon_eos5ds&attr13_1=canon_eos5dsr&attr13_2=nikon_d800&attr13_3=nikon_d800e&attr15_0=raw&attr15_1=raw&attr15_2=raw&attr15_3=raw&attr16_0=100&attr16_1=100&attr16_2=100&attr16_3=100&attr126_0=highres&attr171_0=off&attr171_1=off&attr171_2=off&attr171_3=off&normalization=full&widget=130&x=-0.2009743264227175&y=0.298496140030938

ベイヤー配列の場合、[2×2]が1単位ですが、サンプリング定理に厳密に従うなら、[2×2]が復元可能な最小画素です。最小画素であるはずの[2×2]のサブ画素にRBG情報を与える補間手法が、サンプリング定理を隠蔽しているのは、ほぼ確かだと思っています。

因みに、「実空間→空間周波数」はフーリエ変換によって、「空間周波数→実空間」は逆フーリエ変換によって、それぞれ得られます。
映像系では、ボケは重要な要素です。点光源のボケは、PSF(Point Spread Function / 点拡がり関数)で表わせます。PSFをフーリエ変換すると、OTF(Optical Transfer Function / 光学伝達関数)が得られ、OTFの絶対値が、皆さんお馴染みのMTF(Modulation Transfer Function)です。

書込番号：26126205

[ありがとう、世界]

＞ニャンコショットさん

・超音波発生源(装置)の違い
・音源からマイクまでの距離
で、
音源の周波数特性や音圧が変わる⇒音量が変わりますから、

＞このカメラのユーザーが実際にやった結果があればお聞きしたいです

と希望するのであれば、

・超音波洗浄機の特定(メーカーと型番)

・音源からカメラの内蔵マイクまでの距離の指定

を明示されては？


なお、周波数うんぬん以前に、
「音量過多によるデジタル録音の異様な音質の歪み」は、
ビデオデッキを使ったPCM録音時代の頃を含めると、三十数年以上前から知られています。

そのため、自動録音レベル調整でダメなら、マニュアル録音レベル調整で対処することが当然の範囲ですが、
マニュアル録音レベル調整ではどうなのでしょうか？

もちろん、マイクの段階で過大入力になっていると、後段の録音レベル調整では対処できませんが(^^;

書込番号：26126251　スマートフォンサイトからの書き込み

[W_Melon_2]

超音波洗浄機の周波数が　可聴域以上であったらその時点で
欠陥機です。そういう高い周波数によって影響が出る事が問題です。
可聴周波数以上の音波があってもそれを排除してA/D変換する事が
ビデオカメラの基本機能です。

欠陥機だったら　本来　回収か改修となると思います。

>ソニーがそんな初歩的なミスをするとは思えませんし‥‥

ソニーには被害を受けてここにも書きましたし電話ではかなり
抗議をした事もありますが　ソニー側は言い訳が出来ずだんまり
でした。禍を時間経過でやりすごうそうとしていました。こちらも
それ以上はしませんでしたから　全て泣き寝入りでした。
今回もそんな予感がします。

もしソニーに問題が無いとするなら　超音波洗浄機の周波数が
可聴周波数に近く　LPFで分離出来ないケースだけでしょう。
そうでなければ欠陥機です。

また周波数が近ければ記録出来る最高周波数を下げれば良い
のでかすから　本当はそれも欠陥機ではあるのですが。
(LPFの周波数を下げれば良い)

内蔵マイクロホンだったら　上は15KHzぐらいでも十分性能だと思います
記録出来る上側の周波数特性が悪くなってもA/D変換に悪影響が出ない
特性にする　その分のLPFのカット周波数を下げる必要があります
そっちの方が大事です。

便法として　外部入力の所にLPFを取り付けて超音波を排除するしか
ないでしょう。でもそれを本来するのはソニーの責任でしょう。

書込番号：26126358

[W_Melon_2]

JVC

こんな機能があれば回避出来るかも

書込番号：26129684