ピエゾ素子をコンタクトマイクとしてMacBook Proに入力

最近のMacBook関係はヘッドホン端子しかついていないように見えますが、実は内部は4極のTRRSジャックになっていて、マイク入力ができるようになっています。実際、古いiPhone(6sくらいまで)についていたイヤホンマイクを手元のMacBook Pro(15-inch, Late 2016)につなぐと、入力が内蔵マイクからマイクポートに切り替わって認識されるのがわかります。

このTRRSジャックにピエゾ素子をコンタクトマイクとしてつないで録音ができるようにしたいのです。

背景
音響の授業でよくやることは、圧電ブザー/ピエゾ素子をコンタクトマイクとして使うというものです。ピエゾ素子にケーブルとプラグを付けてPCMレコーダーに入力すればそのまま物理振動を拾ってくれるマイクとして利用できるので重宝しています。ただ、はじめて音響関係の授業を受ける学生がPCMレコーダーを持っていることは少なく、しかもこの状況で大学に行くこともできないので、レコーダーなどの機材を貸し出すこともできず、学生が持っているPCやMacに入力して録音できるようにする必要が出てきました。

PCで入力ポートがついているものであれば特に気にする必要はないのですが、MacBook AirやMacBook Proの場合、TRRS形式のヘッドホン端子しか用意されていません。ここにTRRS(CTIA)のY分岐ケーブルをさしてマイクの方の分岐ケーブルにつなげばマイクとして認識されると思ったのですが、これが認識されません。ピエゾ素子だけでなく市販の3.5mmプラグがついているマイクをつないでも認識されないのです。

コンタクトマイクじゃないにしても、外部マイクをMacBookにつなぎたがる人はそれなりにいるだろうと思って検索するも、うまくいかない話しや諦めてUSB オーディオI/Fを使うことにした話ばかりでなかなか見つかりませんでしたが、ようやく以下のような記事を見つけました。
https://electronics.stackexchange.com/questions/183148/piezo-contact-mic-into-imac-avoid-signal-spikes
他にもこのようなやり取りも見つけることができました。
https://forums.macrumors.com/threads/external-mic-wont-work-with-2015-macbook-pro.2068524/

どうも、マイク接続にある程度のインピーダンスがないとマイクポートとして認識されないようです。そこで、上記の最初のリンクにある手書きの配線図(?)を参考にしながら、ピエゾ素子に10kΩの抵抗をはさんでインピーダンスをあげてつないだところ、マイクポートとして認識されました。

配線は大まかに描くとこのようなものです。

材料一覧
必要な材料は、
・ピエゾ素子 x 1
・10kΩの抵抗 x 1
・TRRS(4極/CTIA)をヘッドホンとマイクのTRS(3極)に分岐するY分岐ケーブル x 1
・3.5mm TRSプラグ x 1
・シールド線 x 2、あるいはハンダ付けしないならワニ口ケーブル x 4
といったあたりでしょうか。

ピエゾ素子
ピエゾ素子ですが、授業で使っているものは
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-01251/
ですが、秋月電子であれば次のものも十分使えます。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-09798/
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-09799/
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-13209/

抵抗
10kΩの抵抗は、なかなか通販で1本で購入するのは難しいので、このようなパック製品を買うことになってしまいます。まわりに余っている人がいないか探したほうがいいかもしれません。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gR-25103/

Y分岐ケーブル
TRRSのY分岐ケーブルですが、これはamazonで安いものを探しました。重要なのはCTIA規格のものであることです。実はTRRSにはもう一つOMTPという規格も存在します。その違いは、このあたりの図を見るとわかると思います。

https://blog.audio-technica.com/wp-content/uploads/2015/04/Screen-Shot-2015-04-15-at-1.38.15-PM.png

アマゾンで買ったのはこちら。他にも安いものありそうなので探してみるといいと思います。
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B07252LBM7/

TRSプラグ
3.5mm TRSプラグはこんなもので大丈夫です。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-05749/

シールド線
シールド線、あるいはワニ口ケーブルですが、シールド線であれば
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-11641/
のようなものを買えばいいと思います。ワニ口ケーブルであれば、こんなのを買ってきます。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-04351/
でも、音質やノイズを気にするのであれば、
https://www.soundhouse.co.jp/products/detail/item/249700/
とかを買うといいと思います。

手元ではテストということでワニ口ケーブルを使って配線しました。

この配線したものをY分岐ケーブルのマイクのジャックにつなぎます。なお、このままMacBook Proのヘッドホンジャックに挿してもマイクポートとして認識されません。Y分岐ケーブルのヘッドホンのジャックにイヤホンやヘッドホンをつないでおかないと認識されません。こうすることで、無事、MacBook Proにピエゾ素子を使ったコンタクトマイクをマイクポートとして認識させることができます。お試しください。