LCR 型と RC 型のフォノ EQ は根本的に違うのか?

LCR 型と RC 型のフォノ EQ は根本的に違うのか?

このページで答える問い: フォノ EQ には「LCR 型」と「RC 型」という呼び方があります。これは時定数そのものが違うのでしょうか、それとも同じ目標カーブを実現する物理実装の細部が違うだけなのでしょうか。本ページではこの違いの本質を整理し、深掘りして「組み合わせたときに何が起きるか」については姉妹 FAQ に送ります。

最初にひとこと

このページは、どのカーブで再生すべきかを議論する場ではありません。 本 FAQ の前提は 75 / 318 / 3180 μs の 3 時定数で定義された同一の RIAA カーブ です。違いは「時定数そのもの」ではなく、「その時定数を実現する物理実装の回路構成」にあります。

議論の見通しを先取りすると:

• 数学的には、同じ時定数を持つ一次系要素 (L/R 並列と C/R 並列) は完全に等価です
• 違いが出るのは、実装が二次系を含むとき、および一次系同士でも段構成 (アクティブ回路への組み込み方) が違うとき
• ただし周波数応答 (振幅) だけ見れば、方式名は違っても目標カーブは規格に沿って同じように設計されています

これは「音として聴き取れるかどうか」とは別の話題であり、カーブ違いをめぐる議論とも独立軸です。

1. 一次系として LR と RC は等価

ここで「一次系」とは、ひとつの時定数 τ で記述される単純な回路 (共振点を持たない) を指します。「二次系」は、LC タンクなど共振を含む回路です。

時定数 τ が同じであれば、インダクタと抵抗による L/R 並列と、キャパシタと抵抗による RC 並列は、一次系として同じ伝達関数を与えます。振幅応答も位相応答も 20 Hz から 20 kHz まで完全に一致します。L と R の直列や C と R の直列についても同様です。

したがって、EQ カーブを 3 つの時定数 (極・零点) の組み合わせとして記述するかぎり、LCR 言語で書こうが RC 言語で書こうが、規格文書としては同じカーブを定義しています。この点の詳細は、別ページ 規格文書の時定数表記は LCR から RC にいつ書き換わったのか? で整理しました。

つまり「LCR か RC か」という二分は、規格の数学的内容を決める違いではありません。違いが出るのは、規格から離れた物理実装の細部です。

2. 実装で違いが出るケース

大きく 2 種類のパターンがあります。

2.1 二次系 LCR が登場するとき

実装にインダクタがあり、かつ並列 LC タンクのような二次系が含まれている場合、一次系の和では再現できない共振点が発生します。1940 年の RCA Master Reference Book SECTION II (RCA Victor 社内向け文書) に収録された RCA Victor cutting chain 用の Orthacoustic Compensator は、並列 LC タンクを 2 段含み、共振点 ~407 Hz と ~8.16 kHz を持つ二次系応答を示していました。

このタイプの実装で録音された盤を、一次系の RC フォノイコライザで再生すると、共振点の周辺で振幅・位相ともに残差が残ります。これは時定数定義の LCR/RC という表記の問題ではなく、実装が二次系であるか一次系であるかの問題です。

なお「Orthacoustic」という呼称が指すのは本来、目標とする周波数応答カーブそのものであり、それを実現する物理回路は同時期の RCA グループ内部だけでも複数並存していました (放送局向け販売品 MI-4916 Orthacoustic Recording Filter や Lynn/Hathaway 特許 US2286494 の実装は別系統)。本 FAQ で「二次系 LCR」と記述するのは、Master Reference Book p.79 で実証された RCA Victor cutting chain 実装に限定した話です。

1950 年代以降の民生用マイクログルーヴ LP 録音チェーンが、この二次系実装をそのまま継承していたかどうかは、現時点では未確定です。

2.2 同じ一次系 RC でも段構成が違うとき

もう一つの場面は、録音側・再生側ともに一次系 RC 構成であっても、アクティブ回路への組み込み方が違うケースです。再生側のフォノイコライザには、歴史的に少なくとも以下の 2 つの回路構成の種別が使われてきました。

• NF 型 (アクティブ式): 真空管 (またはトランジスタ) アンプの負帰還ループ内に RC イコライジング回路を配置する。Marantz 7C (1958) や Luxman CL35/III (1974) はこちら
• CR 型 (パッシブ式): 段間に RC イコライジング回路を挿入する。RCA Receiving Tube Manual シリーズ (例: RC-20 (1960) p.412) 掲載のプリアンプ回路がこちら。RCA は 1953 年 (Moyer "Evolution of a Recording Curve", Audio Engineering 誌) から 1975 年 (Receiving Tube Manual シリーズ最終版 RC-30) まで、22 年にわたり自社公式出版で一貫してこの構成を推奨し続けた

ここで、録音側も再生側も一次系の RIAA 実装なのに、なぜカスケード接続で残差が出るのか不思議に感じられるかもしれません。理由は、各実装が 3 時定数 (3180 / 318 / 75 µs) の RIAA 本体 に加えて、回路固有の追加ポール/ゼロ (回路素子の有限性能や段間相互作用などに由来する) を持つためです。こうした追加要素は実装ごとに異なるので、録音側と再生側をカスケード接続しても完全には打ち消されず、帯域端で残差として現れます。

組み合わせ次第で帯域端の振幅・位相にどんな差が出るかは、姉妹 FAQ カッティング EQ を完全に打ち消す再生 EQ はあるのか? で詳しく扱っています。

3. 周波数応答だけ見れば、目標カーブは同じ

ここまでで「実装の違いで残差が出る可能性」は理論的に示しましたが、実際の実装を周波数応答 (振幅) だけで見ると、それぞれ規格 RIAA の目標カーブに沿うように設計されており、おおまかには「同じ」と言ってよい範囲に収まります。

下の図は、1955 年の RCA Victor LCR 型カッティング EQ (右上がり、赤実線) と、1958 年の Marantz 7C NF 型再生 EQ (右下がり、青実線) を 1 枚に重ねたものです。比較のため、理想 RIAA プリエンファシス (録音側、薄い赤破線) と理想 RIAA ディエンファシス (再生側、薄い青破線) を背景に描いています。

LCR 型でも RC/NF 型でも、同じ 3 時定数 (75 / 318 / 3180 μs) に則って設計されており、代表的な実装では規格 RIAA の目標カーブにおおむね沿うように仕上がります。

つまり「LCR か RC か」という方式名の違いは、規格の目標カーブを変えるものではありません。

ただし、より深掘りして「録音 EQ と再生 EQ をカスケードしたとき」を見てみると、周波数応答だけでなく位相応答にも興味深い現象が現れます。さまざまな録音・再生 EQ を比較し、シミュレーションでわかったことは姉妹 FAQ にまとめました:

• カッティング EQ を完全に打ち消す再生 EQ はあるのか?: 録音 EQ × 再生 EQ のカスケード残差、完璧な打ち消しの理論と実機の差、±2 dB 許容差の本質

結び

LCR 型と RC 型は、同じ目標カーブ (RIAA) を別の物理実装で近似したものです。周波数応答だけ見れば、代表的な実装ではおおむね目標カーブに沿っています。

実装の細部 (二次系の有無、段構成の違い) を踏まえると、組み合わせたときの位相残差や、完璧に打ち消す再生 EQ が存在するかという問いまで考慮する必要が出てきます。それは姉妹 FAQ カッティング EQ を完全に打ち消す再生 EQ はあるのか? の話題です。