DSPとは何ですか？（デジタル信号処理装置）

「設定を一切いじらなくても、マイクが話している声をきれいに整えてくれるのはなぜだろう」と疑問に思ったことがあるなら、その答えにはたいていDSPが関わっています。DSPとはデジタル信号処理装置（Digital Signal Processor）の略で、音声をリアルタイムで処理する小型の専用チップのことです。現代のマイクが箱から出したままでもこれほど良い音質を実現できるのは、このDSPのおかげが大きいのです。

このガイドでは、DSPとは実際にどのようなものか、なぜ存在するのか、そして日常生活のどこでDSPに出くわすのかについて解説します。

デジタル処理が登場する以前、オーディオの加工といえば、物理的なアナログ機器が用いられていました。コンプレッサーはラックマウント型のユニットでした。イコライザーは、ノブやダイヤルを備えた専用の筐体でした。あらゆるエフェクトにはそれぞれ専用のハードウェアが必要で、それらはチェーン状に接続されていました。そして、そのチェーンは、実際に機器を入れ替えない限り、決して変わることはありませんでした。

デジタル信号処理がそれを一変させた。物理的な回路で連続的なアナログ波形を整形する代わりに、DSPは音を数値に変換し、その数値に対して演算を行い、その結果を再び音に変換する。音声がデータとして存在すれば、物理的な部品ではなく計算を通じて、ほぼあらゆるエフェクト（フィルタリング、コンプレッション、ノイズリダクションなど）を適用することができる。これにより、ラックいっぱいの機材を必要とせずに、より小型で柔軟性が高く、多くの場合、より優れた処理が可能になった。

DSPは3つの基本的な処理を処理しますが、いずれも非常に高速であるため、遅延を感じることはありません：

• サンプリング。アナログ-デジタル変換器は、入力された音波を1秒間に44,100回または48,000回測定し、それを数値の列に変換します。
• 処理。DSPチップは、その数値ストリームに対して演算を行います。ここでエフェクトが適用されます。適用される演算に応じて、フィルタリング、圧縮、ノイズリダクション、その他さまざまな処理が行われます。
• 逆変換。デジタル・アナログ変換器は、処理された数値を、ヘッドフォンやスピーカー、あるいは録音を通じて実際に耳に聞こえる音波へと変換します。

ここで重要なのは、処理がどこで行われるかということです。デバイスに内蔵されたDSPが3つのステップすべてをその場で処理するため、オーディオをコンピュータに送信し、そこで処理して、再びデバイスに送り返すという往復処理が発生しません。この往復処理こそが、ソフトウェアエフェクトを使用する際に顕著な遅延を引き起こす原因であり、自分の声をモニタリングした際に、オンボード処理が即座に反応しているように感じられる理由でもあります。

マイクは、DSPが最もよく使われる場所の一つです。特に最近では、多くのマイクがコンピュータに完全に依存するのではなく、マイク自体でオーディオ処理を行うようになっているため、なおさらです：

• USBストリーミングマイクには、多くの場合、録音ソフトに音が届く前に声を整えるためのDSPが内蔵されています。
• XLRオーディオインターフェースは、DSPを利用して、別途ミキサーを必要とせずに、マイク信号にコンプレッサーやEQなどのエフェクトをリアルタイムで適用します。
• ヘッドセットやゲーミングマイクは、DSP（デジタル信号処理）を利用して背景ノイズを低減するため、通話やゲーム中も自分の声がはっきりと伝わるようになっています。
• 会議用マイクやウェブカメラ用マイクは、ビデオ通話中に室内の雑音から声を分離するためにDSPを活用しています。

いずれの場合も、その魅力は同じです。処理はデバイス上で行われるため、音声がコンピューターに届く頃には、すでにノイズが除去されています。

DSPチップ上で実行される演算は、通常、いくつかのお馴染みのカテゴリに分類されます：

• イコライゼーション（EQ）は、特定の周波数帯域を増幅または減衰させるもので、声に温かみを加えたり、濁りを抑えたりするのに役立ちます。
• 圧縮処理により音量のばらつきが均一化されるため、静かな部分もくっきりと聞こえ、大きな部分も適切に抑えられます。
• ノイズ低減機能は、ファンやエアコンなどの一定した背景音を識別して低減し、目的の信号には影響を与えません。
• リミッターは、信号が予期せず大きくなった際に歪みが生じるのを防ぐため、信号を最大レベルに制限します。

個々のデバイスでは、これらを1つだけ使用する場合もあれば、複数を組み合わせて使用する場合、あるいは順番に連結して使用する場合もあります。具体的な組み合わせは、そのデバイスの設計目的によって異なります。

Elgatoは、LEWITT Audioと共同開発したオンボードチップ「Wave FX Processor」を通じて、一部のWaveデバイスにDSPを直接組み込んでいます。Wave:3 MK.2、Wave XLR MK.2、XLR Dock MK.2、Wave XLR Proなどのデバイスでは、ローカットフィルター、エキスパンダー、コンプレッサー、イコライザー、Voice Tuneといったエフェクトをハードウェア上で直接処理するため、音声がコンピュータに届く前に処理されます。

処理は端末側で行われるため、ヘッドフォンからリアルタイムで処理済みの自分の声を聞くことができ、エフェクトはマイクを通じてあらゆるアプリに自動的に適用されます。また、Wave FX ProcessorはClipguard 2.0も搭載しており、これは歪みを後から修正するのではなく、ハードウェアレベルで歪みの発生を未然に防ぎます。

これらのエフェクトがどのように連携して機能するかについて詳しく知りたい場合は、ガイド記事「Wave FX：マイクからスタジオ品質のサウンドを」をご覧ください。また、DSPとソフトウェアベースのプラグインの違いについて知りたい場合は、ガイド記事「VSTとは？」でその違いについて詳しく解説しています。