ギターケーブルのカットオフ周波数はどのように計算しますか？

RC ローパスフィルタの式：fc = 1/ (2π RC) を使用します。ここで、R はソースインピーダンス (たとえば Strat の場合は 250 kΩ)、C はケーブルの総容量 (ケーブル長 × pf/ft) です。250 kΩ のソースで 30 pf/フィートの 20 フィートのケーブルと 250 kΩ のソースを使用すると、約 1,061 Hz のカットオフが得られます。

1フィートあたりの一般的な機器ケーブルの静電容量はどれくらいですか？

一般的な機器ケーブルは、構造によって異なりますが、20 pF/フィートから50 pF/フィートの範囲です。30 pF/フィートのケーブルで20フィートの場合、合計容量は600 pFになります。

ケーブルの静電容量がギターには影響するがキーボードには影響しないのはなぜですか？

電源インピーダンスが影響を決定します。パッシブ・ギター・ピックアップは約250kΩで、ケーブルのキャパシタンスではカットオフ周波数が低くなります。一方、出力インピーダンスが100Ωのキーボードでは、カットオフが聞こえないMHz範囲に押し出されます。

長いギターケーブルの高周波損失の原因は何ですか？

中心導体とシールドの間のケーブル容量とギターの高いソースインピーダンスが組み合わさって、RCローパスフィルターを形成します。これにより、-3 dB ポイントが 1 ～ 4 kHz に下がり、高音域が大幅に減衰します。

Audio Engineering2026年7月20日8分で読める

ギターが泥だらけに聞こえる理由:ケーブルキャパシタンスエクスプロイ...

ケーブルのキャパシタンスがどのように高周波を減少させるかを計算してください。電源インピーダンスとケーブル長によって形成されるRCフィルタを理解してください。

高音を食い尽くしたケーブル

ギタリストなら誰でも経験したことがあるでしょう。長いケーブルを差し込むと、突然トーンが暗くなり、はっきりと聞こえなくなります。ピックアタックは消えます。輝きは消えた。ほとんどの人はアンプの設定やピックアップのせいにしますが、本当の原因は床にコイル状に巻かれて座っていることが多いです。インストゥルメントケーブルがローパスフィルターの役割を果たしているのです。

これはオーディオファンにとっては微妙なことではありません。ケーブルとソースのインピーダンスの組み合わせが間違っていると、-3 dB ポイントが 20 kHz をはるかに超える値から 3 ～ 4 kHz にシフトする可能性のある、測定可能で著しい高周波損失のことです。これはトーンの好みではなく、設計上の問題です。

物理学:意図しない RC フィルター

何が起きているのか見てみましょう。ケーブルの中心導体とシールドの間の静電容量は、構造にもよりますが、通常は 20 pF/ft から 50 pF/フィートの間です。30 pF/フィートの20フィートのケーブルでは、信号とグランドの間に600 pFの静電容量が供給されます。

次に、これをソースインピーダンスと組み合わせます。パッシブ・ギター・ピックアップの出力は 250 kΩ 以上になる場合があります。キーボードのライン出力は 100 Ω かもしれません。この違いは非常に重要です。

この RC ローパスフィルターのカットオフ周波数は次のとおりです。

f_c = \frac{1}{2\\pi R C}

ここで、$R $は電源インピーダンス、$ C $はケーブルの総容量です。以上です。単純な 1 次フィルター理論だが、$ R$が高くなると、数値がすぐに醜くなる。

実用的な例:20 フィートのギターケーブル

現実的なシナリオを見てみましょう。Stratocasterにシングルコイル・ピックアップ (ボリューム・ポットを大きく開いた状態で250kΩのソース・インピーダンスと呼びましょう) と、30pF/フィートのキャパシタンスの20フィートのケーブルを使っているとします。

まず、ケーブルの総容量:

C_{total} = 20 \text{ ft} \times 30 \text{ pF/ft} = 600 \text{ pF}

ここで -3 dB の周波数は次のようになります。

f_c = \frac{1}{2\\pi \times 250{,}000 \times 600 \times 10^{-12}}

f_c = \frac{1}{2\\pi \times 1.5 \times 10^{-4}}

f_c = \frac{1}{9.42 \times 10^{-4}} \\approx 1{,}061 \text{ Hz}

これは、わずか 1 kHz での -3 dB ポイントです。高音域はただ転がり落ちるだけじゃなくて、消えていくんだ。20 kHz では、約 26 dB の減衰が見られます。ケーブルは基本的にトーンコントロールをかなり下げたような働きをしています。

それでは比較してみましょう。同じケーブルですが、出力インピーダンスが100Ωのキーボードから実行しています。

f_c = \frac{1}{2\\pi \times 100 \times 600 \times 10^{-12}} = \frac{1}{3.77 \times 10^{-7}} \\approx 2.65 \text{ MHz}

オーディオにはまったく関係ありません。ギターの音を損なうケーブルと同じものでも、ラインレベルの信号にはまったく聞こえません。ソース・インピーダンスがすべてです。

ギターピックアップが特に脆弱な理由

パッシブギターのピックアップは、基本的にワイヤーの多いインダクターです。そもそもインピーダンスは高く、インダクタンスによって周波数とともにインピーダンスが上昇します。ボリュームポット (通常、シングルコイルでは250kΩ、ハムバッカーでは500kΩ) はこれと並列に配置され、ソースのインピーダンスに上限を設けています。

しかし、ほとんどのプレーヤーが気付いていないことがあります。ボリュームポットをロールバックすると、ソースのインピーダンスが変わるということです。ボリューム設定を低くすると、ポットのワイパー位置によってインピーダンスディバイダーが変わり、ソースの実効インピーダンスが実際に増加することがあります。これが、ボリュームをロールバックするとトーンがさらに暗くなることが多い理由です。ポットのテーパーだけでなく、ケーブルの容量との相互作用が原因です。

アクティブ・ピックアップとバッファ回路は、ピックアップの実際の特性に関係なく低い出力インピーダンス (通常は1kΩ未満) を実現することでこれを解決します。そのため、パッシブピックアップからアクティブピックアップに切り替えるプレーヤーは、そのトーンを「よりクリーンな」または「よりハイファイ」と表現することがよくあります。ケーブルによるフィルタリングがないと聞いているのです。

任意の周波数でのロールオフ計算

-3 dB ポイントはパワーの半分を失った場所を示しますが、他の周波数についてはどうでしょうか？1次RCフィルタの場合、 $f$ の任意の周波数での減衰量は次のようになります。

\text{Attenuation (dB)} = 20 \\log_{10}\\left(\frac{1}{\\sqrt{1 + \\left(\frac{f}{f_c}\right)^2}}\right)

または同等の方法:

\text{Attenuation (dB)} = -10 \\log_{10}\\left(1 + \\left(\frac{f}{f_c}\right)^2\right)

f_c = 1{,}061

Hz のギターの例では、20 kHz でのロールオフは次のようになります。

\text{Attenuation} = -10 \\log_{10}\\left(1 + \\left(\frac{20{,}000}{1{,}061}\right)^2\right)

= -10 \\log_{10}(1 + 355.5) = -10 \\log_{10}(356.5) \\approx -25.5 \text{ dB}

20 kHz で 25 デシベル以上低下したことになります。5 kHz（ピックアタックとストリングハーモニクスの範囲内では確実）でも、約 13 dB 低下しています。

よくある間違いと落とし穴

ボリュームポットを無視する

これはいつも見ています。誰かがピックアップのDC抵抗（Stratピックアップの場合は7kΩ）を使用してケーブルのロールオフを計算し、すべて問題ないと結論付けています。間違っています。ボリュームポットが優勢です。250 kΩ のポットを 7 kΩ のピックアップと並列に接続すると、約 6.8 kΩ になります。ただし、これは直流でのみです。オーディオ周波数では、ピックアップのインダクタンスがインピーダンスを大幅に上昇させ、ポットが制限要因になります。

メーカーの静電容量仕様を盲目的に使用する

ケーブルメーカーは、理想的な条件下で静電容量を仕様化したり、楽観的な測定方法を使用したりすることがあります。定格容量よりも 20 ～ 30% 高いケーブルを測定しました。トーンの保存が重要な場合は、LCR メーターで実際のケーブルを測定してください。

コイルケーブルとストレートケーブルのことを忘れてしまう

コイル状ケーブルは見た目よりも長いです。20 フィートまで伸びるコイル状ケーブルには、実際の導線が 30 フィートある場合があります。これは、ケーブルを延長した場合に予想される容量よりも 50% 大きい容量です。コイル自体も、隣接するターン間の近接効果により、1フィートあたりの静電容量をわずかに増加させる可能性があります。

###「より良い」ケーブルが常に役立つと仮定すると

低容量ケーブル (30〜40 pF/フィートではなく15〜20 pF/フィート) も役立ちますが、魔法ではありません。容量を半分に減らしても、カットオフ周波数は2倍に上がるだけです。1 kHz から 2 kHz にすると改善されますが、それでも高周波成分は大幅に失われます。インピーダンスの高いソースで長時間動作させるには、バッファ周期が必要です。

入力容量を無視する

アンプやインターフェースにも入力キャパシタンスがあり、通常は50～200pFです。これにより、ケーブルの静電容量が直接増加します。500 pF のケーブルと 150 pF の入力ステージを組み合わせると、合計で 650 pF になります。通常は小さな補正ですが、ゼロではありません。

これが実際に問題になるのはいつか？

ラインレベルの信号 (ミキサー、キーボード、ほとんどのプロオーディオ機器) の場合、ケーブルの容量は基本的に関係ありません。出力インピーダンスが十分に低いため、ロールオフがオーディオ帯域に入るまでに数百フィートのケーブルが必要になります。

マイクの場合は、状況によって異なります。ダイナミックマイクのインピーダンスは十分に低いため、通常は静電容量は問題になりません。トランス出力付きのリボンマイクの方が感度が高くなることがあります。アクティブ・エレクトロニクスを搭載したコンデンサー・マイクでも問題ありません。

パッシブギターやベースでは、それが常に重要です。いつも。問題は、あなたがどれだけ気にかけているかということです。実際、長いケーブルの暗いトーンを好むプレイヤーもいます。ある意味では、これは自由なトーンコントロールです。しかし、その選択は偶然ではなく、意図的に行うべきです。

インピーダンスが非常に高い (1MΩ以上) ピエゾピックアップの場合、ケーブルの静電容量は壊滅的です。これらには、機器にバッファまたはプリアンプが絶対必要です。

実用的な解決策

明らかな解決策はケーブルを短くすることですが、それが常に現実的であるとは限りません。シグナル・チェーンの最初にバッファ・ペダルを使用すること (単純なJFETバッファでも問題ありません)、重要な配線には低容量のケーブルを選択すること、アクティブ・ピックアップやオンボード・プリアンプに切り替えることが挙げられます。

興味深いことに、ワイヤレス・システムはこの問題を完全に解決します。ケーブルがないとケーブルのキャパシタンスがありません。送信機の入力バッファは、受信機がどれだけ離れていても、ピックアップに一定の負荷をかけます。

自分で試してみてください

ケーブルが信号にどのような影響を与えているかを正確に確認したいとお考えですか？ケーブルキャパシタンス高周波ロールオフ計算ツールを開いて、実際の数値を入力してください。さまざまなソースインピーダンスを試して、その安価な25フィートのケーブルがキーボードでは正常に聞こえるのに、テレキャスターではひどい音になる理由を確認してください。数学は嘘をつきません。ロールオフの数値を見れば、真面目なギタリストがケーブルの長さと静電容量にこだわる理由がわかるでしょう。