ヤマハ開発者の実は黙っていたこと

HiFiオーディオの復活、フラッグシップAVセンターのモデルチェンジなど、ホットな話題に事欠かない、ここ数年のヤマハ。これまで自社のホームページはもちろん、多くのメディアをとおして、さまざまなことが語られてきた。そんなヤマハにも、実は皆さんに黙っていたことがある

6月からスタートした本企画も、今回で第6回を迎える。最終回をつぎに控えて、今回は、長きにわたりヤマハの要素技術開発に貢献し、基礎研究からヤマハのオーディオ製品を支えてきた野呂正夫さんにお越しいただき、お話を伺った。インタビュアーは、オーディオ評論家であり、電子工学にも精通していらっしゃる小原由夫さん。野呂さんの経歴を振り返りながら、HiFiオーディオS2000シリーズに採用されたフローティング&バランス・アンプなど、新旧ヤマハ製品に実装されたテクノロジーの裏話を紐解いていく

ヤマハの初代CDプレーヤーの音づくりを手がけました

小原由夫(以下、小原) 私がオーディオに関心を持ち始めたのは、ちょうど70年代の終わりくらい。その頃の日本のオーディオアンプは、純A級ではない高効率なA級アンプが流行っていました。ヤマハ製品で言えば、ピラミッド型パワーアンプB-6。
野呂正夫(以下、野呂) X電源とXアンプという高効率技術を搭載したモデルでしたね。B-6は、私が入社する少し前に開発されました。ヤマハに入社して、私が初めて設計したアンプは、101Mという500W出力のスタジオモニターパワーアンプです。101Mには、X電源は使われていませんが、Xアンプをさらに改良した技術が用いられています。
小原 あの頃は、どうして高効率アンプや独自電源が流行ったのでしょうか。
野呂 当時は、増幅素子が真空管からトランジスタに変り、そのトランジスタ技術を進歩させる過程のなかで、大出力が求められる時代だったと記憶しています。家庭用のプリメインアンプでも、100Wを越える出力を得ようとすると、発熱の問題が無視できなくなります。そういった理由から、大出力化に伴う高効率化が進んだのではないでしょうか。今と違って、エコにしなければならない深刻な理由はなかったはずです。また、あの頃は、密閉型のスピーカーが主流だったので、パワーがないと鳴らしにくい部分があったかもしれませんね。
小原 そういえば、割と安いスピーカーでも、大口径ウーファーがついてましたよね。
野呂 ええ。NS-1000Mのような鳴らしにくいスピーカーを、いかにアンプ側でドライブするかが問われるパワー競争の時代だったと思います。その頃のちょっと面白いエピソードがあるのでご紹介しますと、ヤマハにも100Wを出力するプリメインアンプA-6という製品がありました。A-6には、1W以上で出力されると点灯するインジケーターがついていたんですね。ところが、そのインジケーターが全然点かないと、お客様から故障のクレームがずいぶんきたんですよ。もちろん、本当に壊れていたわけではありません。一般的なご家庭での使用範囲では、通常、1Wも出力しないのです(笑)。だから、後継のA-6aでは、0.1Wに設定を変更しました。
小原 ははは。でも、その後くらいですかね。CDプレーヤーのムーブメントが起きたのは。
野呂 そうですね。ただ、初めて造ったCDプレーヤーは、
↑
↓
造りっぱなしだとひじょうに音が悪くて、オーディオ愛好家には聴かせられないレベルでした。私がCDプレーヤーの開発チームに呼ばれたのは、音づくりをしっかり行なうためです。とくに、音への影響が大きいD/Aコンバーター周辺をもう一度見直すことになりました。ヤマハ初のCDプレーヤーCD-1と、翌年発売された後継機CD-1aを、私が手がけています。
小原 当時は、僕らの先輩にあたる評論家の方々が、色々なメーカーに呼ばれては「これからはデジタルの時代で、CDが出たらもう音は変らないから、あなたたちは廃業だよ」なんてことを言われたと聞いています。嘘か真かわかりませんが。でも、野呂さんのような開発者、研究者の間では、CDのようなデジタル機器でも、音づくりをしていかないと駄目だという認識だったんですか?
野呂 もちろん、そうです。デジタルになると音がみんな一緒になるなんてとんでもない話で、最初のCDプレーヤーから、音づくりの重要性を認識していました。
小原 どのように音が悪かったんですか?
野呂 とにかく硬くて、ザラザラした印象でしたね。当時は、筐体内にデジタル回路が入っている時の設計ノウハウがないんですよ。それまでは、すべてアナログでできていましたから。オシロスコープでD/Aコンバーターの出力波形を見た時はびっくりしました。可聴外の高周波ノイズがあまりに多くて。もちろん、デジタルですからアナログプレーヤーのような音のブレみたいなものはないのですが。
小原 いわゆるフラッターのようなものですね。
野呂 はい。CDには、フラッターがないという利点はありますが、同時に欠点もあることに気づかされました。今では音質への影響が大きいと言われているジッターへの対策や処理の仕方も、その頃はよくわかっていなかったのだと思います。
小原 ノウハウがない時の音づくりはどうしてましたか?
野呂 最初は、とにかく手探りでした。私の場合は、ヤマハのレコードプレーヤーGT-2000になるべく高音質なカートリッジを組み合せて、同一音源を収めたCDとLPを聴き比べました。この時代は、そもそも理想的なCDプレーヤーの音が何かもわからないので、はじめはGT-2000の音を正解だと仮定して、基板のパターンを修正し、回路の一部をシールドして、音を調整しました。

好きだったクラシックギターを趣味に、電子工作を仕事にしました

小原 話はそれますが、一般のメーカーの研究所というのは、要素技術の開発や基礎研究が中心で、具体的な製品にはあまり関わらないイメージがあるのですが、ヤマハの場合は、具体的な製品にも携わるのですか?
野呂 今でこそ、役割がはっきりと分かれていますが、当時は勤務場所も近くて、メンバーもときどきローテーションしながら、研究寄りの仕事をしたり製品寄りの仕事をしたりしていました。
小原 研究テーマは、ご自身のなかから生まれてくるものですか? それとも、他の部署からの要望に応えるものですか?
野呂 両方あると思います。ただ、私がヤマハに入った当初はまだ25歳だったので、研究テーマのほとんどが、まわりからのオーダーに応えるというスタイルでした。
小原 開発にかかる期間や人数もまちまちですか?
野呂 具体的な製品開発となると、大人数で取り組みますが、将来を見据えた基礎研究などは、ひとりでやることもあります。期間もまちまちですが、昔の方が全体的にゆとりがあったので、今より割と長いスパンで研究をしていました。若い頃は、がむしゃらに寝食も忘れて、研究に没頭していましたね。基本的に、回路や電気が好きだったんだと思います。
小原 ご自身でもオーディオはやられていたのですか?
野呂 はい。子供の頃から電子自作が好きで、オーディオ機器もすべて自作してきたので、それをそのまま仕事にしたようなものです。
小原 HiVi WEBの特集「転機は今」では、私が評論家になったエピソードが紹介されています。実は私も大学では電子工学を勉強して、当初はエンジニアを目指していたんですよ。ただ、趣味と仕事は分けようと思って、仕事のエンジニアリングはオーディオとは違う職種を選んだのです。仕事が行き詰まると、趣味も嫌になってしまうと思って。
野呂 それはあるかもしれませんね。私の場合は、楽器演奏もしていたので、音楽も大好きでした。そこで、好きなことのうちひとつを仕事にして、もうひとつを趣味に残しました。気分転換したい時は、趣味のクラシックギターを演奏します。
↑
↓
小原 クラシックギターはいつ頃からはじめましたか?
野呂 高校の頃からですかね。今でも、2ヶ月に1度くらいのペースで、ステージに上がっています。アマチュアが気軽に演奏できるコンサートが、結構あるんですよ。
小原 そこでは、どんなレパートリーを弾きますか? また、そのレパートリーは、HiFiアンプを開発するときのリファレンスソースになりますか?
野呂 私の場合は、バッハなどの古典の曲、スペインの曲など、割と幅広く弾いています。ヴィラ=ロボスなど、南米の近代の作品もよく弾きますね。最近はピアソラにはまっています。ただ、自分が普段演奏する曲を仕事ではあまり使いません。なぜなら、クラシックギターは、録音がひじょうに難しいからです。われわれが、小さなホールで聴く、クラシックギターの軽くてしっかりした音をスピーカーから出すのは、とてもたいへんなことで……
小原 コンサートで聴くのも難しいですよね。アランフェス協奏曲を生で聴いたことがありますが、PAをつけないとほとんどギターの音が聴こえませんでした。
野呂 マイクが近すぎると近接効果が出たり、低音がお化けのようになって、うまく録音できません。だから、録音のよいディスクも、数が限られています。クラシックギターのソースをシビアに評価するとなると、むしろ録音環境を評価することになりかねません。なので、クラシックは、一般的なオーケストラを使うことが多いです。
小原 具体的には、どういった種類の音楽を使いますか?
野呂 すべて、バランスよく評価するために、どのモデルもオールジャンルをひととおり聴きます。なかでも、ハイエンドモデルの場合は、クラシックやジャズを聴かれるお客様が多いので、そのふたつが中心になりますね。
小原 昔から使っていらっしゃる歌手や作曲家、演奏者はいますか?
野呂 個人的には、セゴビア(g)、カザルス(vc)、ホロヴィッツ(p)が活躍した頃の演奏家が好きですが、仕事では、時代時代に合わせたソースを使います。今と昔では、録音の技術、意図、流行が違いますから。最近は、録音が新しくオーディオ雑誌などで高い評価を得ているものから、比較的人気がある歌手や演奏者のディスクを選びます。

デジタルパワーアンプMX-D1で追求した高音質のスイッチングアンプ

小原 電気音響研究所に勤務していた時は、このほかにも、アナログミキサー用VCAやエンハンストサラウンド方式Ymersion、DATの開発も行なっていたんですね。
野呂 はい。DATに関しては、当時、RとSのふたつの方式がありまして、私は固定ヘッドのS方式を担当していました。その後、R方式ひとつに規格化されますが、実は、R方式のDATも、試作品までは完成していたんですよ。ただ、最終的には著作権の問題がクリアにならなかったので、ヤマハでは発売を断念しました。
小原 その後、ステレオ事業部に移られて、ヤマハの100周年記念モデル10000シリーズをてがけることになりましたね。
野呂 はい。私は、10000シリーズ5製品のなかから、パワーアンプMX-10000とフォノイコライザーHX-10000を設計しました。これまでとは違い、せっかく大好きなオーディオ機器を担当させてもらえるならと、MX-10000には、自分なりのアイデアを積極的に組み込みました。そのひとつが、ハイパボリック・コンバージョンアンプ(HCA)です。
小原 HX-10000は、私も欲しくて欲しくてたまらなかったんですよ。MX-10000も、ひじょうにエポックメイキングなモデルでしたよね! HCAは、同じA級動作でもX電源やXアンプとはまた違ったものなんですか?
野呂 違います。この頃はもう、高効率路線ではないので、よりHiFiの音を意識して設計しました。トランジスタが持つ対数特性を使って、うまく変換・合成すると、2本の双曲線が得られます。これを使うと、どこまでいってもカットオフしなくて、アイドリング電流をそう多く必要としない設定ができるのです。この原理を利用して、ダイナミックなパワー領域でも、インピーダンスの変化によらず、A級動作を実現しています。
小原 それと、野呂さんは、ヤマハのサブウーファーの代表的なテクノロジーであるYSTにも携わっているんですね。「バイクと楽器から生まれた」という興味深いキャッチコピーで、当時の雑誌に紹介されていました。
野呂 YSTのアイデアは、私の上司だった人が考案したもので、私は、負性インピーダンス駆動という特殊な駆動方式のアンプを担当しました。第1弾の製品は、ブックシェルフ型スピーカーAST-1です。AST-1は、キャビネットが小さくても、低音をしっかり出そうという目的で造りました。
小原 YSTには、サブウーファーの技術というイメージがありますが、当初は、小型スピーカーで使われたんですね。
↑
↓
野呂 はい。そのあとは、スピーカーに続いて、アンプも小型化、軽量化しようという展開になりました。そこで引き合いに出されたのが、スイッチング電源です。スイッチング電源というと、当時は音が悪い印象もありましたし、実際にノイズもありましたので、大きく改良する必要がありました。具体的には、共振回路を利用して、四角い波形ではなく丸形の波形でスイッチングする共振型電源、これを組み合せて電流も電圧も共振させるPS(パワーストリーム)電源を造りだしたのです。PS電源は、高出力サブウーファー、PAアンプ、負荷変動に強い特長を生かしてピアノプレーヤーにも使われています。
小原 それが、のちにMX-D1というパワーアンプに繋がるのですね。
野呂 はい。MX-D1には、この電源と私が考案した新方式のデジタルパワーアンプが搭載されています。今のYSPに使われているアンプも基本的には同じ方式です。YSPは、途中からカスタムで1チップあたり8ch分のLSIに造り変えたのですが、はじめは2ch分だったので40個のユニットがあると、20個もチップを並べなければなりません。アナログアンプでは、ぜったい実現できなかったでしょうね。
小原 YSPに使われているものは、MX-D1のチップとは違うものですか?
野呂 もちろん。方式は同じものですが、MX-D1のチップは、片チャンネルあたり500Wの高出力アンプを想定して開発されたもので、アナログアンプに負けない低歪み、高音質を目指しました。コンスタントゲインPLLモジュレーター回路も、私が半導体部門にいたころに考えついたアイデアです。実は私、学生時代にスイッチングアンプを造っていたんですよ。その時から、いずれ企業に入ったらチャレンジしたいと思っていたので、特別な想いがあったのです。回路の工夫だけでなく、内部のLSIの開発から製品設計まで担当しました。
小原 単純な比較にはならないと思いますが、デンマークのICEパワーとどちらが先に出たんですか?
野呂 ほぼ同時期ですね。デジタルアンプには、自励式と他励式がありまして、ICEパワーは自励式を、MX-D1は他励式を採用しています。自励式は、原理的に性能が出しやすいのですが、複数のアンプを載せるとビートが出てしまいます。そのため、自励式で複数のアンプを使用するには、電源を分けたり、シールドしたり、小型化には不利な処理が必要になります。そこで、われわれは、他励式で性能が出せる方式を考案しました。コンスタントゲインPLLモジュレーターも、その工夫のひとつです。当時、聴いていただいた評論家の方々にも、「黙って聴かされたら、デジタルアンプだとは思わないですね」と言われました。

回路の完全対称性を実現するフローティング&バランス・アンプ

小原 そのあと登場したのが、S2000シリーズですね。野呂さんが、フローティング&バランス・アンプを発明されたという……
野呂 はい。今日は、その特許の技術資料を持ってきました。私の出願リストは、410件もあって、該当の資料を探すのにとても苦労しました。1996年に出願していますね(特開平10-098339)。登録特許だけに絞っても、268件あったんですよ。
小原 410件を出願して、認可されたのがその内の268件。
野呂 ただし、残り142件のなかには、現在審査中のものがあります。この回路についてかんたんにご説明いたしますと……従来のアンプは、NPN型、PNP型のコンプリメンタリなトランジスタを使用してきました。ところが、トランジスタ単体で見ると、両者は、必ずしも同じ特性ではありません。スピーカーユニットを前に動かすトランジスタと後ろに動かすトランジスタで特性が違うと、振動板の前後の動きが不自然になり、歪みが生じます。回路技術者は、昔からそれを嫌ってきました。例えば、ヤマハのB-1というパワーアンプでは、同じNPN型のSIT(縦型FET)を使用して、プッシュプル回路を組んでいます。ただし、B-1の場合、片方はソースからもう片方はドレインから出力されているので、必ずしも対称とは言えませんでした。フローティング&バランス・アンプでは、対称な回路に組み込まれた同じNPN型トランジスタが交互に電流を通すことで、プッシュプル動作を実現しています。従来は、完全対称回路をつくるとなると、BTLを使っていたのですが、その場合、SEPP(シングルエンドプッシュプル)と同じ駆動力を得るには、パワートランジスタが4倍必要になります。フローティング&バランス・アンプなら、大幅なコストアップをせずにフルバランス化できるので、15万円〜20万円クラスのプリメインアンプにも実装可能です。
小原 電流同士も干渉し合わないのですね。
野呂 はい。さらに、フローティング&バランス・アンプでは、信号の入口と出口を電気的なアースから切り離すことができます。
■従来のパワーアンプ
リアル5.1chと7.1ビームの作り方
↑従来のパワーアンプ回路。アース(水色)が回路に直結している。また、異なるトランジスタ(オレンジ)を採用し、回路が+とーで対称になっていない(回路図は、ヤマハの技術資料より抜粋)
↑
↓
これによって、アースからアンプ回路へのノイズの侵入を防ぐことができます。
小原 この回路は、どういったきっかけで思いついたのですか?
野呂 フローティング&バランス・アンプの特許は、1996年に出願しているのですが、その頃、コンプリメンタリなトランジスタを使った方がいいのか、同じトランジスタを使った方がいいのか、という議論がオーディオ雑誌に掲載されていました。それを読んで、もっといい回路がつくれないだろうかと、じっくり考えてみることにしたわけです。ですが、当時は半導体事業部におりましたので、製品そのものを手がけることはできませんでした。そこで、特許だけは出しておこうということで出しておいたのが、このフローティング&バランス・アンプです。
小原 特許が認められたのはいつ頃ですか?
野呂 登録されたのは、2000年です。認可まで4年かかりました。実は、昔の2000シリーズは、私が手がけていたんですよ。そこで、新しい2000シリーズを立ち上げる時に、「何か新しい技術はないか」と、若手の技術者たちが相談にきたんです。
小原 でも、実際に動かすところまで、1ヶ月ほどがかかったと聞いていますが。
野呂 全く新しい回路ですから、今までの応用がききません。さらに、製品化するにあたって、安全面もケアしつつ、回路を付け加えていかなければなりませんので、苦労はあったと思いますよ。
小原 話はつきませんが、そろそろ終了の時間が迫ってきました。今回は、社内でも「ヤマハAV事業部の発明家」と呼ばれている、回路技術者 野呂正夫さんにお越しいただきました。本日はどうもありがとうございました。
野呂 ありがとうございました。
■フローティング&バランス・アンプ
リアル5.1chと7.1ビームの作り方
↑フローティング&バランス・アンプ回路。パワーアンプ回路を、アース(水色)と直に接せず、駆動させることができる。また、同じNPN型トランジスタ(オレンジの点線)を使用して、左右対称の回路が組まれている。このアンプにバランス信号を入力すると、左右のNPN型トランジスタがスイッチングし、スピーカーに右回りもしくは左回りの電流(黄線)が流れ、振動板を前後に動かす(回路図は、ヤマハの技術資料より抜粋)
インタビュアー オーディオ評論家 小原由夫
フォト 河野隆行
名前
野呂 正夫
所属
ヤマハ株式会社
AV機器事業部 技術開発部
これまでの担当製品
101M
101M
CD-1
CD-1
MX-10000
MX-10000
HX-10000
HX-10000
AST-1
MX-D1
MX-D1
趣味・特技
クラッシックギターの演奏や
合奏向けアレンジをしています
夢や目標にしていること
いずれ時間ができたらクラシックギターを
自作し、それで演奏したいと思います

関連リンク