正直よく分かっていないけれど、音声ノイズを生む「グランドループ」について理解を深めてみた
今回のテーマは音声ノイズの原因になる「グラウンドループ」についてです。
ライブ配信を続けていると、多くの人が直面する課題ではないでしょうか。ノイズに悩んで色々調べた結果、これが原因だったという方は少なくないはず。
ただ、お恥ずかしながら私も何となく知っていた程度の理解です。電気の世界はなかなかに難しく、今まで逃げていた所がありました。
しかし先日、グラウンドループが原因と思われるノイズに遭遇しました。場当たり的に対処はできたものの、やはり根本的な理解が必要だと思い、理解を深めるべく色々と試してみました。
この記事では、初心者の方には「グラウンドループ」なるものがあることを知ってもらい、中級者な方には是非私へのアドバイスをいただければ嬉しいです！
先日あったこと
この記事のきっかけは、先日私の配信で起きたノイズ問題でした。
自宅からオンライン配信をすることになり、機材準備を進めていた時のこと。確認用のヘッドフォンからは聞き慣れない「ブブブブブブブ」というノイズが聞こえていました。
実際にその様子を録音したのがコチラです。
もちろんノイズ音と映像は別撮りです。映像に映っているのはヘッドフォンと繋がっているミキサーだとお考えください。レベルメーターがノイズで振れている様子も伝わるかと思います。
音量にして-40dBほどなので、何か音声が流れているとかき消される程度です。しかし、音がない時には明らかに気になるもので、排除したいノイズでした。
原因は「グラウンドループ」
ではこのノイズ、原因は何だったのでしょうか。それが今回のテーマである「グラウンドループ」でした。
グラウンドループを一言で表すと、「複数の機器を接続した時に、信号のグランド（GND）がループ状になってしまう事」です。これがノイズを生む原因になることがあります。
…よく意味が分からないのは私だけではないですよね？色々と調べたものの、うまく説明できる自信がありません。ぜひ詳しいことはGoogleで検索して欲しいです😂
ある記事の言葉を借りるなら、コイルで発電しているような状況になるそうです。そのため、機材構成の中で円の配線があるとノイズが聞こえてくる可能性があります。
今回の構成
では、具体的な例としてノイズが起きた私の構成を見てみましょう。全体図だと情報が多いので、ポイントになる機材だけを取り出してみます。
簡単に言えばATEM mini Extremeを使った配信です。その音声を確認するために、ミキサーに繋いで確認をしていました。
本当はUSBドックは配信に不要だったのですが、日常生活で使う時の接続が残ってしまっていました。そのため、配線に円が出来上がっていた状況です。
ループを作らないって難しい…
試して見ると、この線のどれか一つでも外すとノイズは綺麗に消えました。なるほど、ループを作らなければノイズは起きないのですね。
しかし、ループのない構成を作るのは簡単ではありません。なぜなら電源タップもループの元になるからです。
例えば、↓のような構成でもグラウンドループになるそうです。
ただ、待ってください。いつもの配信では、そんなノイズは起きていないような…？
そう、↑のようなループは、少なくとも私の配信では日常的茶飯事です。これを作らない配信を作る方が難しいと思います。
しかし、今回のようなループは聞いたことがありませんでした。一体どういうことなのでしょうか。
私の仮説
その後、私なりに色々と実験した結果、ある仮説が私の中に生まれてきました。それがこちらです。
ループが起きると必ずノイズが起きている。しかし、その量はループを形成する機材の電力によって変わり、電力が高いほどノイズは大きくなる。
なぜこう思ったかと言えば、USBハブを除いて円を作るとノイズが大きく減ったからなんですね。
私のハブは消費電力が大きく、20V × 9.0A = 180WのACアダプターを使います。例えばATEM mini Extremeは60Wのアダプターなので実に３倍。確かに電源アダプターも馬鹿デカいです。
ハブがない場合でもループを作るとノイズは生まれました。ですが、明らかにその量は少なくて、別の機材も減らすと更にノイズは少なくなったのでした。
何となくですが、電力が大きいほどノイズが増えるイメージもあります。それならば、電力が少なくい構成でループが生まれても、生まれるノイズは気付かないレベルなのでは？
そんな仮説を立ててみたのですが、いかがでしょうか…！電気系がお得意な方、ぜひアドバイスのコメントをいただければ嬉しいです。
対策
ノイズの原因が分かり、何となくその特徴も見えてきました。では、気になるノイズだった時は一体どうすれば良いのでしょうか？
一番はループを解消できれば良いのですが、構成上そうもいかない場合もあります。また、解消するために調査する時間がないこともありますよね。
そんな時に役立ちそうなのが「グラウンドループアイソレーター」です。
私は↓を持っているのですが、最初の構成でATEM mini Extremeとミキサーの間に挟むと、綺麗さっぱりノイズが解消されました。
これはループしないように、グラウンドの接続を外す構造を持つツールです。
お恥ずかしながらこれも説明できる自信がないため、Webの詳しい記事を参照していただければと思います。例えば↓の記事で参考になりました。
あとは、音楽ライブなどので使われる「DI（ダイレクトボックス）」にも、同様の機能が搭載されているそうです。
スイッチ式で構成によって切り替えができるとのこと。
以上のように、オーディオケーブルだとグラウンドの接続を切るツールを使うことで解消できそうです。
ただ、同じことをUSBケーブルでもできないのか調べてみたのですが、今のところ見つけられていません。USB→オーディオケーブルへの変換ならあったのですが、USB→USBだと難しいのかもしれません。
電気の理解を深めたい…！
以上、私なりに調べたり、試して分かったことをまとめてみました。グラウンドループを知らなかった方には、「こんなのがあるのか」と思ってもらえれば嬉しいです。
また、誤っている情報が含まれている自信があります。発見した方はぜひ教えてもらえればと思います😂
そして、調べれば調べるほど電気な世界の難しさを感じました。ただ、配信をしているとそちらの世界も知る必要を感じています。
少しずつですが理解を深めていきたいので、またこんな形で共有をさせてください！