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2012年11月19日 (月) | Edit |
アコースティック サスペンションについては今回が最終回です。

60~80代に多く見られた国産の密閉型ブックシェルフ タイプについて書こうかな。。と思っていたのですが、DIATONE以外は特性図が公表されていませんでした。という事で今回はDIATONEの30cm密閉型ブックシェルフのデータを基に考察を進めます。データは全て「オーディオの足跡」さんから拝借しました。各モデルの詳細はそちらを参照してください。

下はDIATONEの30cm密閉型であるDS-301 (1970年)と、DS-303 (1974年)の特性です。
ds-301(1)_20121119042840.jpg
ds-303(2)_20121119042838.jpg
ともに70Hzくらいからロールオフが始まり、40Hzで約10dB程度減衰しています。前の記事のAR-3aに比べると、随分控えめな特性である事がわかります。

DIATONEでは、これらのスピーカの形式を「アコースティック エア サスペンション」と呼んでいます。一般的に、吸音材による空気バネのダンピングを積極的に行わない通常の密閉型を「エア サスペンション」タイプと呼ぶようです。DIATONEはAR式の真正「アコースティック サスペンション」のような過激な事はせずに、折衷案的な方式を採用したという事でしょう。いかにも日本的アプローチであると思います。板厚がわからないので、外容積で比較すると、AR-3aの60L に対し、DS-301が66L、DS-303が73L と、DSシリーズはやや大きめ。国産他社の同クラスのスピーカも似たようなものだと思います。

カタログ上の能率は両機とも90dBとなっています。DIATONEに限らず、この頃の国産スピーカのカタログ値の能率は、判で押したように90dBと記載されています。上の特性を見ても、中域の特性を敢えて少し盛り上げる事によって、なんとかカタログ上の90dBを死守しようとしたのではないかと見えなくもありません。このように、低域をARのように極端に延ばさ(せ)なかった1つの理由は、能率を落としたくなかったからではないかと推測できます。能率「90dB」の死守は、マーケティング上非常に重要であったのかもしれません。

参考に、下は20cmウーハ搭載のアコースティック エア サスペンション型であるDS-15B (1979年)の特性です。
ds-15b(2).jpg
このモデルのカタログ値も90dBです。ここまで来ると露骨ですよね。如何に「90dB」の呪縛が強かったかが伺い知れます。雑誌やマニヤ達が例によってさしたる根拠もなく「90dB以下はスピカぢゃない!」という風潮を広めたのでしょうか?このようなイビツな傾向が助長されたとするならばそれは問題でしょう。

下は1985年発売の30cm密閉型DS-2000の特性です。
ds-2000(5).jpg
このモデルでは「密閉型」と呼んでいます。外容積は105L とさらに大きくなります(DS-303は73L)。低域のロールオフはあいかわらず70Hz程度から始まりますが、中域を盛り上げる事なくフラットに90dBを「死守」できていますね。

同年に発売された受注生産のDS-10000 Klavierが、DSシリーズにおける密閉型ブックシェルフの実質的な最終型かもしれません。硬派なイメージのDSシリーズも、このモデルになると「楽器のような暖かい音がする慈しみの心があるスピーカー・システムを目指し、ダイヤトーンの技術者たちが持てる全ての技術を投入し、持てる全ての感性を注ぎ入れて開発したスピーカーシステム。」となります。イヨイヨ出てきましたよ!!「楽器のような」「暖かい」「イツクシミノココロ」(なんじゃソレ?意味不明やん)そして御大「カンセー」様が!。。。出たな妖怪!ですよ。ホンマニ。。この頃からバブルが始まり(「癒し」はバブル崩壊後かな)、90年代に入るとDSシリーズでもバスレフ方式のブックシェルフ型が主流となります。また、特性データも掲載されなくなりました。魔境化のヂダイが到来したという事でしょうか???

と、DSシリーズについては以上です。

以下、アコースティック サスペンションに関する3つの記事を通しての考察です。

まず、アコースティック サスペンションという方式についての僕の率直な感想としては、「小容積密閉箱に吸音材をタップリぶち込んで共振を抑制した上で低域を信号ブーストするのと同じやん」という事です。前の記事にも書きましたが、密閉型である以上、ブーストしようが共振を利用しようが、最終的な出力レベルが同じであれば振動板振幅は全く同じです(密閉型の場合、振動板の運動がそのまま音として放射される)。振動板を敢えて重くしてf0と能率を下げるというのは、デジタル式であれアナログ式であれイコライザで高域を相対的に減衰させる(低域をブーストする)のと、結果としては等価です。

再三申しているように、今後オーディオ技術が正常に進化するのであれば、アンプ/DSPを内蔵したメカトロ スピーカが主流となるでしょう。そのようなシステムでは、ドライバに合わせたイコライジング特性をプログラミングする事により、簡単に密閉+ブースト方式を実現できます。しかもソフトウェア処理により、部屋の特性補正だけでなく、過大な振動板振幅を抑制したり、調波歪みを補正したりする事も極めて容易です。その程度の処理を行う電子回路は、今時極めて安価にできるはずです。

ちなみに、グライコを使ってAlpair 6M ZAPを63Hzバンドでちょいとブーストすれば、上記のDIATONE 30cmウーハ モデルと同等以上の特性が得られます。騒音計で計測してみたところ、僕の3x3mの部屋の中央付近において、ZAPは63Hz正弦波を極端に歪まさずに(THD(5th)で約2.5%)、音圧90dB(2本)を達成します。つまり、4.5畳程度の中央付近に座って適度な音量(最大80dBA程度)で音楽聴くならば、実用的にZAPブーストでも十分であろうかと思われます。このように、ユーザは、低音性能を犠牲にする事なく、自分のリスニング環境に見合った最小のスピーカサイズを選ぶ事ができます。これは、オヂオそのものを趣味とするのではなく、日常の生活空間の中で快適に音楽を楽しむという事において極めて重要です。

もう1点、思ったのは、80年代で既にスピーカの基礎技術は十分なレベルに達しているという事です。恐らく、あの時代のスピーカと現代のスピーカを比較しても、実用的クオリティは殆ど変わらず、単なるコノミの(ナンタラカンとか流行の)レベルの違いしか無いのではないでしょうか。音楽再生にまつわる根幹的技術において何も進歩していないという事です(グルグルしてるだけ)。もし、あの時点から魔境(バブル)に入らずにオーディオ技術が正常に進化の過程をたどったならば、現時点で既に、僕が上で書いたようなメカトロシステムに帰結しているはずです。

そのような技術的試みとして、YAMAHAが1989年頃に発売したAST-S1という画期的スピーカシステムが挙げられます。極めて小型(A4サイズ、16cmウーハ)でありながら28Hzまでの超低音再生を可能にしたとされます。このシステムは、アナログ式補正回路を組み込んだ交換式のカートリッジと専用アンプを使い、カートリッジを交換する事により他のモデルにも対応するという方式でした。ただ、専用アンプを必要とした事もあり、市場的には成功しなかった模様です。後のデジタル技術の進化を考えるならば、やや速すぎた技術と言えるかもしれません。僕が提唱するDSP内蔵メカトロ式は、このYAMAHAシステムの延長線上にあります。このような極めて真当な技術的アプローチが継続されなかった事は本当に惜しまれます。また、何故このように真っ当なアプローチが市場に受け入れられなかったのか?という事を考察する事も重要でしょう。

次回は、このYAMAHAシステムについて書いて見ようかな。。。と考えています。十分な情報が集まれば良いのですが。。。

追記
バブル期は一般的に'86~91とされています。この時期に世の中の様々な風潮が大きく変化したように思えます。音楽も一気にツマラナクなったように僕には思えます。ジャコの死(1987)をもって探求し進化し続けて来たジャズは終焉を迎えました(と僕は勝手に思っている)。もうギリギリ死にそうな血みどろの音楽ではなくなったと言う事。オシマイ。ツマラン。。。僕は85年に就職して直ぐに血みどろのプロジェクトに放り込まれ、それからバブルが終焉するまで一切世の中や音楽の変化を感じる余裕が無かったため、随分後になってからイロイロな面でその影響の大きさをヒシヒシと感じます。ジャコの悲惨な破滅を知ったのも、バブル後にプロジェクトが一段落してからでした。。。。本当にショックでした。

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2012年11月17日 (土) | Edit |
今回はAcoustic Rsearch社のAR-3aという有名なスピーカのデータを基に、アコースティック サスペンション方式について考察を加えたいと思います。このスピーカの詳細については、「オーディオの足跡」さん(コチラ)と「ステレオの産業史」さん(コチラ)を参考にさせて頂きました。どちらのサイトも非常にレベルが高く、貴重な情報を掲載しています。ご存じなかった方は是非ご覧ください。

AR社が開発したアコースティック サスペンション方式のスピーカは、コンパクトでありながら大型なみの低音再生を可能とした当時としては革新的なスピーカであったとされます。この方式は1954年に発表され、アンプの大出力化によって低能率スピーカでも十分な音量が確保できるようになった事と、ステレオ方式の普及に伴い小型スピーカへの要求が強まった事から、その後の「スピーカの主流を征した」(ステレオの産業史)と言われます。

当然これは日本の各社にも影響を与え、DIATONEのDSシリーズやYAMAHAのNSシリーズ等、密閉型ブックシェルフ タイプが1960年代~1980年代まで市場に多く出回っていたようです(90年代になるとDIATONE DSシリーズでもバスレフ型が多くなります)。

今回は「オーディオの足跡」さんに掲載されていたAR-3aの特性図をネタに、アコースティック サスペンション方式について考察を加えたいと思います。

ar-3a(1).jpg
AR-3a 1966年発売 (1959年発売のAR-3の改良型)
30cmウーハを使った3Way方式です。小容積密閉型では内圧変動が大きいため、エンクロージャは相当頑丈に作られている事が写真からも見て取れます。内部は吸音材で満たされ、ユニットの取付方法等、気密性にも十分に配慮されていたとの事。その後の密閉型ブックシェルフ タイプの基本形ですね。外寸は356x635x292mm、容積は約45Lであったとの情報があります。大径ウーハを採用しながら異常にコンパクトであると言えるでしょう。カラヤンがモニタとして常用したとか、あのマイルスもオウチで愛用していたと言われます(まぁ、メーカの宣伝文句ですが)。

M-Davis-AR-3a-1971[1]
広告に使われた写真。1966年と言えばマイルスの絶頂期ですね。
正確さとカラーレーションの無さから多くのプロ音楽家に選ばれた、と書いてあります。宣伝文句ではありますが、おそらく本当でしょう。こういうスピーカは音楽が聴きやすいと思います。

特性データは「オーディオの足跡」さんから拝借しました。下はウーハのF特です。
ar-3a(2).jpg
50Hzを下まわる周波数まで特性がフラットである事がわかります。30Hz/-6dBですから尋常ではありません。通常、普通のドライバを単純に密閉箱に入れただけでは、このようにフラットな特性は得られません。にわかには信じ難く、いろいろネットでサーチしたところ、ユーザが計測したデータでも、掛け値なしにこの特性が得られている事がわかりました。LCR回路で特性を調整(イコライジング)しているのかな?とも疑いましたが、そのような情報は何処にもありませんでした。一体どのようにすれば、チッコイ密閉型でこのような特性が得られるのでしょうか?

という事で、いつものようにシミュレーションによる解析を試みました。ドライバにはFOSTEX製30cmウーハFW305Nのデータを使いました。このシミュレーション ソフトは、TSパラメータから自動的にお薦めの箱容積を計算してくれます。まずはその結果から。
305 SLD 232L
容積は232Lと巨大ですが、低域特性はフラットにはならず、200Hzくらいから緩やかに減衰する事がわかります。巨大な容積のおかげで共振周波数(f0)は35Hzと非常に低くなっています。このユニット自体の共振周波数(fs)は25Hzです。

AR-3aと同じ45Lにしてみました。
305 55g
前記事と同様、黄色が吸音材「なし」、色付きが吸音材「多め」です。数L しかなかった前記事に比べて容積が大きいせいか、吸音材の影響は大きくありません。肝心のF特ですが、とても実際のAR-3aには及びません。普通はこんなもんです。容積が小さいため、f0は約70Hzまで上昇しています。

AR-3aのような特性を実現するには、f0をもっと下げる必要があります。ネットをサーチしたところ、f0は40数Hzくらいだという情報が見つかりました。このような小容積でf0を下げるには、まず振動板を重くする必要があります。コンプライアンスを大きくしてもf0は下がりますが、シミュレーションでは値を10倍にしてもf0は大して変化しませんでした。

そこで、f0が約45Hzになるように、等価振動系質量を元の55gから130gまで増やしてみました。注: 振動系を重くすると能率は低下するはずですが、このシミュレーションでは能率値(93dB)を独立したパラメータで設定しているため、その影響を見る事はできません。
305 130a
これで実機に非常に近い特性が得られました。繰り返しますが、振動系が重くなると実際には能率(出力)が落ちますので注意してください。吸音材を多く入れると、通常の密閉型と同様にロールオフ部の出力が若干低下する事がわかります。つまり、このように低域まで伸びた特性は、専ら異常に低いf0に起因するものであり、吸音材はそれには直接関与しない(どころか逆に抑制する)と言えます。

アコースティック サスペンション方式の元々の狙いは、低音の調波歪みを低減する事にあったと言われます。上の図には振動板振幅も表示しています(紫が吸音材「多め」、黄色が吸音材「なし」)。これを見ると、吸音材を増やす事によってロールオフ周波数以下の振幅(従って歪み)を抑えられる事がわかります(出力が低下するのだからアタリマエですけど)。吸音材を大量に投入する1つの狙いは、この点にあるのかもしれません。

振動系が重いと能率は落ちます。このためAR-3aの能率値は、当時としては極めて低い86dBであったという情報があります。このため、メーカは25W/ch以上のアンプを推奨していた模様です。非力な真空管シングルアンプには駆動しきれないでしょう。ちなみにAR社がAR-3aと同年に発売した半導体アンプの出力は60W/ch(4Ω)でした(コチラ)。アコースティック サスペンション方式は半導体アンプの高出力化があってこそ可能になった方法と言えるでしょう。

ざっと見たところ、国産同クラスの密閉型ブックシェルフは、いかにも日本製という感じで中庸を狙い、ARほど過激な設定にはなっていません。次回は、60~80年代の国産密閉型ブックシェルフ スピーカについて書いて見ようかなぁ。。と考えています。面白く纏まったらね。。。

追記
マニアの間では未だに能率が重視され、90dBを超える高能率型がやたら珍重されますよね。90dB以下はスピーカではない!なんて言う方も居られます。この傾向は海外でも同じらしく、マークさんも彼らは第1にSPLの向上を望むと言ってました(ちょっと困り気味に)。これは僕にはとても不思議に思えます。今時、アンプの出力は全く十分に得られるわけですから、音楽再生において極めて重要な低域出力をフラットに確保できるのであれば、多少の効率の低下なんぞトータルの音楽再生クオリティで考えれば、大して重要ではなかろうと思います。例えば、デジタルで低域信号をブーストする場合、高域信号を相対的に減衰させて、全体的に下がった音量レベルをアンプのボリュームで補います。これはつまりスピーカの能率が低下したのと同じ事です。スピーカにLCR回路を組み込んで高域を相対的に減衰させる方法でも同じです。

高能率型スピーカから低能率型スピーカに交換した場合、普段と同じアンプ ボリューム位置では音が小さくて頼りなく聞こえるため、あるいはアンプのボリュームを普段よりもタクサン回さないとなかなか望みの音量にならないため、感覚的になんだか元気がないように感じられるのではないでしょうか(マニアはよく音が前にトバナイいう表現を使う)。ボリューム位置対音量の関係を同じにして比較したならば、そのような印象はかなり軽減されるのではないかと思います。ブラインドテストを行う際、試聴者に自由に音量調整してもらう場合は、この点に気を付ける必要があろうかと思います。

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2012年11月15日 (木) | Edit |
一般的に、小容積密閉箱に吸音材をタップリと詰め込む方式は「アコースティック サスペンション」方式として知られます。この方式は、比較的小容積の密閉箱にf0の低い(つまり重くてサスペンションが柔らかい)ドライバを組み合わせて低い周波数までフラットな特性を確保する事を目的としています。この方式はAccoustic Research社により開発され、アンプ出力が十分に高くなりステレオ方式が普及しだした60年代に広まったそうです。あのマイルスやカラヤンも愛用したそうな。。。

我が国でも、前の記事で紹介したDIATONE DSシリーズをはじめとする多くのスピーカに採用されていたようです。僕も、昔はもっと密閉型スピーカが多く売られていたように記憶しています。YAMAHAのNSシリーズとか、VictorのSXシリーズとか、そうですよね。一般的に「アコースティック サスペンション型」と「密閉型」は明確に区別されておらず、同じDIATONEでも単に「密閉型」となっているモデルもあります(吸音材はタップリでもね)。まぁ、小型の密閉型は多かれ少なかれ「アコースティック サスペンション」タイプと考えても良かろうと思います。

どして今はバスレフ型ばかりなのか?僕には不思議に思えます。流行でしょうか??いつ頃姿を消したのでしょうか??ヒヨロンカがオンジョーとかナンチャラカンとか表層的オンシツ?にやたら拘り出し、デンセンで音が変わるとか言いだし、オカルト風潮(魔境化)が強まり、個性(オンガクセー??)の強い高額舶来品指向が強まった頃に一致するのでしょうか??それはバブルに浮かれた世の中の風潮の現れであったのでしょうか??業者はその方が儲かったという事でしょうか??何かウラでもあるのでしょうか??そのうち調べてみましょう。その頃の国産品はどれも凄く真面目に作られていて、真っ当な音がしそうなのに、今に引き継がれていないのはモッタイナイ気がします。コイツラが正常に進化(小型化、広帯域化、低価格化)していれば、オヂオ界も今の様相とは大分異なった事でしょう。

さて、LEANAUDIOも吸音材をタップリと充填した小容積密閉箱を使いますが、僕はこれをアコースティック サスペンション型だとは考えていません。元々のコンセプトが異なります。LEANAUDIOでは、低音増強に信号ブースト方式または100Hz以下のパワードウーハ方式を使うため、共振現象によるブースト効果は一切不要です。密閉型を使う限り、共振現象を利用しようが信号ブーストしようが、同じ音響出力を得るには同じ振動板振幅が必要です。であれば、トカクややこしい現象が生じる共振を抑えてしまえ!というのがソモソモの狙い。。。だと思います。。「と思います」というのは、全く聴感に頼ってチューニングしているうちに、約1年かかって吸音材タップリになってしまいました。。というのが実のトコロだからです。いつも理屈は後から。。。

Alpair 5を導入した当初は、Victor製パワードサブウーハを使って低音を補強していたのですが、Alpair 5をデジタルブーストした方がクオリティの高い低音が得られる事がわかったため、サブウーハを撤去して馬鹿ブースト方式に完全に移行しました。最初は吸音材を3面にはり付けただけでしたが、仕事しながら馬鹿ブーストで聴いていると時々低音(といっても限界の超低音ではない)がブオ気味(なんか緩い感じ)にズッコケル時があり、そのような現象を嫌って徐々に吸音材を増やしているうちに、約1年かかってとうとう満杯状態になりました。。。というのが経緯です。ケロもTONOも、聴いているウチにだんだん吸音材が増えて、結局今は満杯状態です。

という事で、今回は、LEANAUDIOでの吸音材の効果を例によってシミュレーションと実測で検証してみます。

いつものシミュレーションですが、このプログラムでは密閉箱の吸音材の量を設定できません。そこで、「バスレフ」モデルを選択し、ポート径を0.001mmに設定する事により、密閉型をシミュレートしました。このモデルで「吸音材なし」に設定した結果と、通常の「密閉」モデルを使った結果は、「完全に」と言ってよい程一致する事を確認済みです。

以下の図では、全て黄色が「吸音材なし」、色付きが「吸音材多め」です。

Alpair 5 2.5L密閉
A5.jpg
Alpair 6M 2.5L密閉
A6_20121115084733.jpg
Alpair 10 4L密閉
A10_20121115084732.jpg

このシミュレーションの吸音材「多め」というのが、どの程度の充填率に相当するのかは定かではありませんが、上の結果から、吸音材を増やすと共振(インピーダンス)ピークが緩やかになり、全体的に分布が低周波側へ移動する事がわかります。共振部では、小さい信号でも振幅が増えるため(つまりブーストされるため)、一般的な密閉型ではこれを利用してロールオフ周波数を低周波側へ延ばす事ができます。吸音材を増やすと、共振ピークが低くなり、共振領域が低周波側へ広がるため、ロールオフ開始領域の出力は低下しますが、減衰が緩やかになるため、非常に低い周波数では逆に出力が増加しています。また、位相の遅れ変化も減少している事がわかります(これは今回の新しい発見)。

次に実測結果です。

赤が吸音材なし、青が吸音材タップリです。全て2.5Lポチ箱での結果。
Alpair 6P
631_20121115091809.jpg
Alpair 6M
630_20121115091810.jpg
Alpair 5 (赤は吸音材を3面にはっただけの状態)
539_20121115092550.jpg
概ねシミュレーションに一致していると言えるでしょう。

このように狭い周波数領域で発生する鋭い共振現象のピークを抑えて広くなだらかに分布させる事により、一部の周波数で感じられた聴感上の違和感が薄まるのではないかと、僕は考えています。そのうち波形解析で確認してみましょう。

と。。。今日はココまで。。肝心のアコースティック サスペンション方式については、マイルスも使ったというAccoustic Research社の名機AR-3aのデータを基に考察を加えたいと思います。オッタノシミニ。。。

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