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2012年12月29日 (土) | Edit |
ブースト方式の再生限界音量について考察を加える前に、各種のイコライザを使ってブーストした際の実際のスピーカ音圧波形を確認してみました。

今回テストしたのはFrieve Audio、iTune、Sound Blasterのグライコ(以上デジタル式)とアナログ式のBehringer製9バンドグライコです。

テスト信号には125Hz/0dBFS(デジタル フルスケール)の正弦波信号を使いました。スピーカとアンプは完成したばかりのGAMA君です。

FrieveAudio
Frieve 0 Frieve 3
左がブーストなし、右が+3dBブーストです。AVC(自動ボリューム調整機能)はOFF、マスターボリュームはMAX(0dB)です。Frieve Audioの場合、信号レベルがフルスケールを少しでも超えると波形はテキメンに変形します。このため通常はAVCをONにするか、ブースト係数がゼロを超えないようにマイナス側にシフトしておく(つまり低域をブーストするのではなく高域を減衰させる)必要があります。なお、以前の記事で述べたように、音圧波形は振動板変位の微分波形である事に注意してください。

iTune
iTune 0 iTune 6
iTune 9 iTune 12
左上から、0、+6、+9、+12dB、iTuneのボリュームは最大です。iTuneの場合、ブースト量が+6dB以下であれば、信号が飽和してもFrieveAudioとは違って波形は直ぐには崩れません(振幅は全く増えない)。つまり、0dBより振幅が小さな信号は0dBレベルまでブーストされますが、それ以上には絶対にブーストされないという事です。通常の楽曲では、信号がフルスケール近くに達するのはホンの一瞬ですので、ブースト効果はこれでも得られます。+6dBまで波形は綺麗に保たれますが、それ以上ブーストすると処理しきれずに波形が崩れます。iTuneの場合、ブースト量はできれば+3dB、最大でも+6dB以下に制限する事をお薦めします。それ以上ブーストしたい場合は一番左の「プリアンプ」スライダを下げると良いでしょう(例: +9dBブーストしたいのであれば、プリアンプ スライダを-3~6dBにする)。僕の経験では、実用的にこれでまず問題を感じないと思いますが、心配な方は、例えば最大+9dBブーストするのであれば、プリアンプ スライダを-9dBにすると安心です。なお、プリアンプ スライダを下げると全体の音量が下がるので、アンプのボリュームを上げる必要があります。

Sound Blaster
Sound 0 Sound 6
Sound 12 Sound 24
左上から、0、+6、+12、+24dBです。このイコライザでは、フルスケール信号でも約+4dBまではブーストされるようです。内部処理(24bit)で4dB程度のヘッドルームを持たせているのではないかと考えられます。最大ボリュームでの再生音量が以前のDACよりも小さめなのはこのためかもしれません。また、+24dBまでブーストしても振幅は+4dB以上には増加せず、iTuneとは違って波形も殆ど崩れません。ブースト量はiTuneよりも+4dBの余裕があり、できれば+7dB以下、最大で+12dB程度まで実用的に問題をほとんど感じずに使えるでしょう。実際、Sound Blasterのグライコ画面では+12dB以上のレンジにシェードをかけています。スケールオーバーしても波形が殆ど崩れないため、一種のリミッタとしての機能も果たしてくれます(例えばフルスケールに近い「春の祭典」のドラムスのピークは+4dBまでしかブーストされず、レベルが低い他のパートの信号は最大で12dBまでブーストされる)。しかし、心配な方は、iTuneと同様に一番右の「レベル」スライダを適宜落とした方が安心でしょう。約4dBのヘッドルームがあるので、例えば+9dBブーストしたいのであればレベルスライダを5dB下げると安心です。
なお、上のテストではマスタボリュームが75%でした。しまったと思って100%でも計測してみましたが結果は変わらず、フルスケール信号で約+4dBのブーストが可能でした。FrieveAudioとは異なり、こいつのマスタボリュームはこのへんのデジタル処理に直接関連しない模様です(マスタボリュームで音量を絞ってもビット落ちしない?)。

さて、以上はデジタルイコライザでのオハナシでした。デジタルイコライザでは処理後の信号レベルがデジタル上のフルスケールによって完全に制限されるため、基本的に低音をブーストするとはすなわち高音を相対的に減衰させる事だと考える必要があります。従って16bitのソースを16bitのまま処理すると微小信号レベルの情報が失われてしまうため、24bit以上で内部処理する事が望ましいと思われます。

しかし、アナログイコライザの場合これは足枷になりません。下はベリンガのグライコによる結果です。
bering 0 beri 12
左が0dB、右が+12dBです。FFTの読みでほぼ額面通り(+11.5dB)のブースト効果が得られていました。グライコには入力/出力のレベルメータが付いていますが、Sound Blasterをフルボリュームしてフルスケール信号を入力しても出力CLIPの赤LEDは点灯しません(+6dBの黄LEDが点灯)。Sound Blasterのイコライザで少しブーストすると赤CLIPが点灯する事から、ほぼギリギリの状態にあると思われます。また、チビICアンプの入力レンジも十分にあるようです。このように、アナログイコライザを使用する場合、デジタルフルスケールの制限を受けないという利点が得られます。なお、デジタルの場合でも、DACの出力電圧レンジとアンプの入力電圧レンジをシステムトータルで最適化すれば、この問題を克服できるはずです。

次回は、ZAPとGAMAでブースト方式の実用最大音量レベルについて検討します。明日アップできるかどうか??
GAMA君の製作ですっかり年末の予定が狂い、昨日やっとベランダとトイレと自分の仕事部屋を掃除できました。ほっと一息です。結局大晦日に大阪に帰省する事になりました。今年も忙しかったなぁ。。。

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