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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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2012年10月08日 (月) | Edit |
お約束通り、再生音の付帯的現象に関するデータをご紹介します。

音の付帯的現象に問題の多いバスレフ型を題材とし、下記の内容で2回にわけて書く予定です。
1回目: 箱内部の定在波とポート自体の共振音の影響と吸音材の効果
2回目: バスレフ型における応答の遅れ

いずれもTONO君(Alpair 6P、7L)を使って一連の計測を行いました。現象をシンプルにするために、ポートは前面のスピーカのすぐ近に配置しました。

おなじみのシミュレーションです。
シミュレーション
約60Hzを同調点としました。

約30cm前方での実測値です。吸音材は一切入れていません。
20cm F特
青が密閉、赤がバスレフです。相変わらず計算とよく一致しています。50Hzで-6dB程度ですから10~13cmウーハを使った市販の小型2Wayクラスに相当します。バスレフ効果は同調点(60Hz)で7~8dB程度です。なお、4~5kHzの盛り上がりはドライバ固有の特性です。

緑は密閉型をベリンガのグライコでブーストした特性です(63Hzバンドを約+7dB)。以前にも書きましたが、密閉型をトーンコントローラ等でチョイト6dB程度ブーストするだけでも、ロールオフ周波数をバスレフ型並に下げる事ができ、しかもバスレフ型よりもなだらかな減衰特性が得られます。

図中の黄色の帯は、ポート自体の最初の(基本モードの)共振領域を表しています。上のシミュレーションの「ポート出力」曲線(青)の最初のポート共振領域(約800Hzから約2.5kHz)に対応します(実際の周波数は、シミュレーションよりもやや低めです)。詳しくは後で説明します。2本の赤の縦線は箱の定在波の周波数です。低い方は箱の前後と左右壁(ほぼ同じ)、高い方は上下壁による定在波に対応します。

それでは詳細なデータをご覧ください。

1. ポートからの音
まず、どのような現象が起こっているのかを、ポート前方3cmの位置で計測したデータで見てみましょう。
a)吸音材なし
ポート吸音材なし
黄色が最初のポート共振領域です(ディップからディップ、シミュレーションよりもやや低め)。この領域に箱の定在波のピーク(赤の2本の縦線)が重なっています。

b)吸音材を3面にはる
ポート吸音材3枚
最小限の吸音措置として、吸音材(ミクロンウール)を3面にだけはりました。この状態では、肝心のバスレフ効果はほとんど低下しませんでした。データを見ると、定在波の急峻なピーク/ディップが明らかに減少してる事がわかります。しかし、最も面積の広い上下壁の定在波の影響はまだ残っているようにも見えます。また、ポート共振領域(黄色領域)の盛り上がりは残ったままです。

C)ポート塞ぎ/吸音材たっぷり
ポート吸音材たっぷり
マイクロフォンはポート前方3cm位置ですが、ポートを粘土で完全に塞いでいます。従って振動板だけの音です。上の2つのグラフには振動板からの音も多少含まれています。

2. 振動板からの音
今度は振動板の前方約3cmにマイクロフォンを置きました。
a)密閉/吸音材なし
振動板 吸音材なし密閉
b)バスレフ/吸音材なし
振動板吸音材なし
c)バスレフ/吸音材3面
振動板吸音材3枚
d)密閉/吸音材たっぷり
振動板吸音材たっぷり

振動板前面では、密閉もバスレフも付帯音の大きさはあまり変わらないように見えます。また、吸音材を3面にはると定在波のピークが明らかに減少します。それでも、前後/左右の定在波の影響はわずかに観測できます(左側の赤線)。上下壁面の定在波(右側の赤線)がほとんど観測されないのは何故でしょうか??ポート音では、吸音材を3面にはっても上下の定在波はしつこく残ったように見えたのとは対照的です。ポチ箱とも傾向が異なるため、とりあえず謎のまま保留。

3. 両方の音の計測
今度は、マイクロフォンを少し離して、振動板+ポートの音を計測しました。マイクロフォンはスピーカのセンターではなく、ポート側に少しオフセットしています(両方の音をほぼ均等に拾うため)。最初にお見せしたF特グラフではプロットがギザギザ過ぎてみにくいため、約15cmの距離で計測しています。
a)密閉/吸音材なし
吸音材なし密閉
b)バスレフ/吸音材なし
吸音材なし
C)バスレフ/吸音材3面
吸音材3枚
d)密閉/吸音材たっぷり
吸音材タップシ

ポート共振による比較的広い周波数領域の盛り上がりと、内部定在波による比較的鋭いピークから成る付帯音成分がはっきりと現れています。上の振動板直前で測定した結果とは異なり、吸音材なしの密閉型とバスレフ型を比べると、バスレフ型の方が付帯音成分が明らかに大きい事がわかります。これは密閉型には皆無であるポートの共振音が発生するのと、ポートから箱内部の定在波を含む音が放出されるためであると考えられます。吸音材を3面にはると、定在波のピークはそれなりに減少しますが、ポート共振による盛り上がりはそれほど改善されません。吸音材たっぷりの密閉型では、そのような鋭いピークや盛り上がりがほぼ平坦になっている事がわかります。1.3kHz近辺の凹みは原因不明ですが、部屋の影響ではないかと思われます。

4. 考察
今回の計測データは以上です。

このように、バスレフ型ではポート自体の共振音が生じる事と、穴からボックス内部の音が漏れる事により、密閉型に比べるとどうしても付帯音が多くなります。定在波は吸音材を使って容易に低減できますが、バスレフ型の場合、肝心の共鳴効果を十分に確保するために吸音材は最小限に留めたいところです。そう考えると、バスレフ型では、箱形状の工夫による定在波の低減が非常に効果的ではないかと思います。対して、密閉型であれば、直方体の箱であっても、吸音材を大量に充填する事により、定在波の影響をほぼ完全に抑える事ができます。

肝心のバスレフ共鳴効果を得るには、ポートは必ず筒として働く必要があるため、ポート自体の共振音を抑制する根本的な方法は無いでしょう。なぜならば筒としての特質が無くなれば、肝心の共鳴効果も無くなってしまうからです。

また、今回のように、ポートの最初の共振領域と定在波が重なってしまうのも良くないかもしれません。箱の寸法は、容積が決まれば、見た目のバランスもあるため、それほど極端にプロポーションを変える事はできないでしょう。しかし、共鳴周波数を変えずにポートを「太く/長く」するか「短く/細く」する事により、ポートの共振周波数を移動する事は可能です。ただし、太く/長くすると、下図のようにポート共振の音がより盛大に出てしまうため、注意が必要です。

シミュレーション2
同調周波数を約60Hzに維持したまま、ポートを極端に太く長くしました。この場合、ポートの共振周波数を低周波側へ移動できますが、共振音のレベルが上がってしまいます。

逆に細く/短くすると共振音のレベルを下げる事ができますが、風切り音に注意が必要でしょう。。と考えれば、結局それほど選択の自由度はないかもしれません。箱の形状を工夫して定在波を極力抑えた上で、風切り音が問題にならない範囲でポートをできるだけ細く短くするというのが最良の手かもしれません。また、設置条件によっては、背面ポートにした方が耳に届くポートからの付帯音を低減できるかもしれません。ただし、背面ポートの場合、設置場所によって低域の特性が変化しやすいといった問題を抱えます。ちょっとした家具の上等に気軽に設置する事はできぬでしょう。本来、コンパクトなスピーカほど、設置自由度は高くあるべきだと思います。

なお、ウーハーのローパスフィルタのカットオフが十分に低く(たとえば100Hz以下)かつ十分に急峻であるために、ウーハーの出力帯域が箱定在波周波数にもポート共振周波数にも重ならない場合、以上のような付帯音問題は基本的に解消されます(起振源がなくなる)。従って、僕が常々提唱しているように、密閉型小径フルレンジ(あるいはワイドレンジツイータ)を基本とし、そのロールオフ領域だけを別のウーハーに受け持たせる場合、バスレフ型であっても付帯音的な問題は深刻ではなくなるでしょう。しかし一般的な市販大型マルチウェイの場合、38cmウーハーでも700~800Hzでクロスオーバし、当然箱のサイズも相応に大きい(すなわち定在波周波数は相応に低い)ため、定在波問題を逃れる事はできないでしょう。

バスレフ型は、このような付帯音以外に、応答の遅れが生じるという問題を抱えています。次回は、そのような問題によって生じる現象について、計測データを交えながら考察を加えたいと思います。オッタノシミニ!

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2012年10月05日 (金) | Edit |
今回は、主にスピーカによる付帯的な音の現象について書いてみます。

僕は「音質」をシューチューして聞き分けるのではなく「音質」なんか気にせずに「音楽」を聴いている時に「気に障る」(違和感を覚える、不自然に感じる、不快に感じる、聞こえ難く感じる)現象を重視します。「オンシツ」を聞き分けたり「ツイキュー」したりするのが目的ではなく「音楽」を快適に聴けるようにする事が目的だからです。「オンシツ」を「シューチュー」して聞き分けている時の聴き方と、「オンシツ」なんか全く気にしないで「聞く」という意識が遠のいて無意識に「音楽」を追いかけて楽しんでいる時の聴き方は基本的に全く異なるように思えます。だいたいライブで聴いている時にナンチャラカンたらテーイたらクーキカンなんざ気にしないですよね。それと同じです。当初、この点がわからず、無駄な試行錯誤をたくさんしてしまいました。

そのように「音楽」を聴いている時に気に障った現象をコツコツと潰してきた結果が現在のZAPシステムです。「気に障る成分」とは、大雑把に言って「ソースには含まれていない余分な音成分」または「ソースとは異なる(ソースから歪んでいる)音成分」です。それらの成分が過剰に含まれていると「音楽」が聴き辛くなるという事です。考えてみれば当然の事です。ソースに記録されている「内容」を楽しもうとした場合、ソースとは異なる成分は端的に言って「ノイズ」だからです。

僕が「付帯音」と言う時、それは主に前者「ソースには含まれていない余分な成分」の事を指します。これには、箱内部の定在波が振動板の前面に透過(伝播)してくる音、箱の表面振動によって放射される音、箱の振動が床や机に伝わって放射される音、バスレフポートの筒自体の共振音、ポートから漏れる内部定在波の音が含まれます。特に、定在波やポートの共振音等、一定周波数の付帯的音成分は長く聴いていると、凄く気になりだします。

例えば、吸音材を入れないと、「音楽」を聴いているうちに、特にピアノソナタで、一定周波数の「コーーーー」という地下鉄で聞こえるようなというかなんというか、気に触る音の癖が耳につき始めます。これはハチマル用語で「箱臭い音」と呼びます。

もう1つの「ソースから歪んでいる音成分」には、主にスピーカの出力特性のロールオフによる低音不足、部屋の定在波による主に低音部の周波数特性の乱れ(ピーク/ディップ)、バスレフポートによる恐らく過渡応答的な波形の乱れが含まれます。前回の記事で書いた位相の遅延による影響も後者に含まれますが、少なくとも僕のフルレンジ+密閉型システムにおいてはそれほどクリティカルであるとは思えません。

例えば、僕はジャズを聴く時、常に半ば無意識にピチカートベースの音を追いかけますが、バスレフ型でずっと聞いていると不自然さが気に障りだして結局穴を塞いでしまいます。また、交響曲の低音部で時々遅れて聞こえるようなボーといういつも同じ音程の変な音が気になりだします。

上記のような現象は、僕の場合、いずれも短時間のシチョー(試聴)ではあまり気になりません。

「気に障る成分」を2つに分類しましたが、これらは結局「ソースの信号波形にソコソコ近い音を耳に届けられれば「音楽」は聴きやすくなる」に帰結します。マニア達がツイキューするいわゆる「良い音?」になるのではありません。そこに記録されている「音楽」が自然な音で聴きやすくなる、そこに記録されている「音楽」の全体と細部をより楽に聴き取れる感じ取れる楽しめるようになるという事です。

そのようにして現在までに施した具体的な対策を以下にざっと上げてみます
○ ニアフィールドリスニング(部屋の影響の低減)
○ 密閉型(低音のたぶん単純な遅延ではなく動的挙動の改善、付帯音の低減)
○ 吸音材たっぷり(付帯音の低減、恐らく低音の動的挙動の改善)
○ 箱のアホみたいな補強(そこまで必要かは不明、たぶんヤリスギ)
○ DSPやアナログイコライザによる低音ブースト
○ 密閉型パワードサブウーハによる低音補強
○ DSPやアナロググライコによる特性のフラット化、ピーク/ディップの緩和
○ スピーカをデスクトップに置かずに窓枠に固定
○ 左右SP間距離を縮めるまたはモノラル化(おそらく左右間の干渉の低減)

これらの対策のおかげで、最近は音楽を聴いていて気に障るところも無くなったためネタ切れ状態です。低ビットレートのラジオを聴くために真空管アンプを復活させた事くらいでしょうか。。。。TONO君用のTU-870をオークションでお安く落札しました。結局これが一番安上がりですね。

真空管アンプを使うという事は、歪みを付加している事になるわけですが、これはあまり気になりません。恐らく箱の定在波やポートの共振音とは異なり特定周波数だけに発生する共振現象ではないからだと思われます。楽曲によっては聴きにくく感じる事もありますが、低ビットレートのラジオを聴くにはとても効果的なような気がします。

次回は、付帯音に関連する計測データをいくつかご紹介できれば。。。と思います。キガムケバ。。。

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2011年05月09日 (月) | Edit |
連休最後の実験君として、2.5Lのポチ型ボックスで遊んでみました。

今回の眼目は、如何に少量の吸音材で効率良く付帯音を除去するか?

容積が小さいバスレフ型では、付帯音を嫌って吸音材を入れるとバスレフ効果が大きく低下します。平面の反射を吸収したい場合、吸音材の吸音率は厚さに大きく影響を受けるようなので、容積が小さい箱では吸音材の入れ方を工夫する必要があります。

で、Alpair 6Pでのトライアルで気付いたのですが、ドライバの背面からの高域音を十分に吸収してやれば、箱自体には吸音材は不要なのではないか? という事です。例えば、箱の定在波の周波数が1kHzであったとして、ドライバ背面から1kHzの音が出てこなければ、定在波はほとんど発生しないのではないのか? という事。

という仮定の下に、下図のように吸音材を入れてみました(いつものミクロンウール(25mm厚)を使用)。
805.jpg
ポチ型は最小限のバッフルしか持ちません。マグネットまわりの小さな空間に軽く吸音材(ミクロンウール)を充填し、その背後に80x80x25mmの吸音材を1枚だけあてがいました。これでドライバ背面からの高域音を吸収してしまおうというのが狙いです。

558_20110509071803.jpg
ドライバにはTangbandのW3-971SCを使用しました。写真はポートを塞いだ状態です。

以下に各種測定結果を示します。
青(または濃紺)が吸音材なし、赤が上図の吸音材ありです。ポートはφ26x80mm (共鳴f=約75Hz)です。

前方20cmくらいで測定した総合出力です。緑はポート塞ぎ。
799.jpg

フェイズコーン前方数センチで測定した振動板からの出力です。
801.jpg

ポート直前で測定したポート出力です。
803.jpg

ポートからマイクを突っ込んで測定した箱の内部音です。
802.jpg

以上のように、最小限の吸音材だけを使用して、バスレフ効果を大きく落とさずに、かなり効果的に付帯音を取り除く事ができるようです。ただし、ポートの筒っぽ共振音を吸音材で取り除く事はできません。

ついでに例のピチカートベース音(ボポポポーン)も録音してみました(詳細はコチラ)。
800.jpg
赤がソース信号、青がバスレフ、緑がポート塞ぎです。最初の「ボ」の音(基本周波数65Hz)の波形です。共鳴点以下なので、バスレフ型の波形はかなり大きく崩れます。周期(周波数)がソースとは異なるように見えます。今回はイコライザでフラットにしていないので、密閉型(ポート塞ぎ)でも波形の細かい凸凹はソースに一致しませんが、明らかにバスレフ型よりも良好な追従性を示しています。

下はシミュレーション結果です。
809.jpg
黄色はAlpair 6Pの11Lバスレフの特性です。小容積だと共鳴点を高くせざるを得ず、その結果低域限界が伸びないだけでなく、位相遅れも大きくなる事が分かります。ですから、可能であれば容積には余裕を持たせたいところです。しかしドライバによっては、大きめの箱に入れると低音がボン付いて好ましくない場合もあります。僕の経験ではF80AMGを4Lに入れると、ベース音がボン付いて駄目でした。なので2.5Lのポチを作ったのよ。。。

という事で、特にコンパクトさが求められるデスクトップまたはニアフィールド向けには、小容積の密閉型+デジタルブーストを強くお薦めします(50Hzまでブーストできれば大概は十分でしょう、交響曲だけは何故か30Hzフラットの方が嬉しいけど。ダイゴミらしい)。最悪アンプのトーンコントローラやiTuneのオマケイコライザでも結構聴けますよ。バスレフ型の場合、やはりある程度の箱容積とドライバサイズを確保したいですね。

最後に、バッフルが比較的広い一般的なボックス形状を想定したアイデアを載せておきます。
808.jpg
吸音材を効果的に使うために、ドライバ背面を囲む短い管を取り付け、そこに吸音材を充填します。さらにマグネットの背後に図のようなコーンを取り付けると、吸音材の量を節約できます。でもコーン分の実効容積が減るので逆効果か?結局不要ですね。忘れてください。

追記
という事で、四角い箱は音響的に「無謀」か?と以前に書きましたが、ドライバ背面からの高域音さえ吸収してしまえば、箱が四角であっても高域の定在波は大して発生しない模様です。

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2011年05月05日 (木) | Edit |
バッフルが極小なせいもあり、かなりハイ上がりな特性となるため、これを修正すべくチューニングしてみました。デジイコで修正してしまえば問題ないのですが、iTuneでそのまま気軽に聴けるようにするために、素の特性をもう少しフラットにしようというのが狙いです。

以下はリスニング位置でのF特です(吸音材5x2枚)。
ポートを塞いだ状態
790.jpg
ポートを明けた状態
789.jpg
部屋が干渉して200Hzでディップが発生しています(振動板直前の音にもポート音にもこのディップは存在しない)。部屋の定在波シミュレーションでも200Hzに強いディップが再現されました。右側の壁が悪さしている見たいです。測定点の高さを少し下げるとディップは減少。とりあえず仕方ない。

上図のように、1k~5kでレスポンスが6dB程度盛り上がっており、高音が出過ぎに感じます。このような傾向は、ドライバの素の特性に加えてバッフルが極小である(というか無い)ために、より強まっていると考えられます。

最初のチューニングでは、吸音材を1枚、2枚、3枚と増やしたのですが、定在波がなかなか減衰しないので4枚を飛ばして一気に5枚にしてしまいました。下はその時のデータです。赤が吸音材なし、黒は1、2、3枚(x2)、緑が5枚(x2)です。
766.jpg
強い定在波が300Hzから1kHzで発生しています。この定在波を適度に利用して、この周波数領域の出力を少し持ち上げようというのが今回の狙いです。

下は、吸音材を左右で1枚ずつ減らした(4x2枚)時のリスニング位置での特性です。
788.jpg
良い感じになりました。狙い通り300~1kHzが持ち上がってハイ上がり傾向が緩和されました。さらに、200Hz以下の領域でもレベルが増加しています。これは吸音材を減らす事によってバスレフ効果が高まったためだと考えられます。イコライザ無しでも聴いてもハイ上がり感は随分和らぎました。

3つを重ね合わせました。
787.jpg

下は4枚x2のポート音です。
791.jpg
定在波の鋭いピークは十分に潰れていますが、300~1kHzの領域が全体的に盛り上がっています。1kHzより上のピークはポートの筒っぽ共振音だと思われますが、十分に低く抑えられています。

下はポートからマイクを内部に挿入して測定した内部音です。
792.jpg
直管部には吸音材を一切入れていませんが、管長手方向の定在波(300~1kH)以外の顕著な定在波は全く見られません。これは円断面である事と、スピーカー背面からの高域音が吸音材によって効果的に遮断されているためと考えられます。

塩ビ管って結構使えますね。これに比べると四角い箱は厄介です。スピーカーを四角い箱に入れるというのは、単に製作が楽というだけであって、音響的には「無謀」とさえ思えてきた。

次回はバッフルプレートの効果について調べてみたいと思います。

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2010年06月05日 (土) | Edit |
2つ前の記事では密閉型スピーカーを使用して吸音材の効果を確認しましたが、今回はバスレフ型で測定してみました。

ドライバーにはTangBandの8cmフルレンジ ユニットを使用しました(型番忘れました。。ペーパーコーン(銀色に塗装)にアルミ削り出しのフェイズコーンが付いているやつ。コイズミで2000円弱で購入)

558.jpg
箱はポチ一型。写真はポートを塞いだ状態です。箱の寸法は現在Alpair5に使っている二型と全く同じ(2.5L)。ポートは標準的なフロントポート。ポートには内径23mmx長さ80mmの塩ビ管用継ぎ手を利用しています。肉厚が非常にごついのでへんな振動は絶対に出ません。中の段差はヤスリで削りました。ポート出口はパテ材でファンネル状に成型して風切り音を回避しました。左手に見える白いのがマイクロフォン。距離は約15cm。

545.jpg
吸音材なしの測定結果。赤がバスレフ、黒が密閉です。寸法が同じなのでAlpair5の時と同様の周波数ではっきりと定在波の影響が観測できます。バスレフでは穴からも音が聞こえるので、定在波の影響も密閉型より多めに出ています。約80Hzの共鳴点から下は、位相反転効果でレスポンスが急激に低下し、約60Hzで密閉型とクロスします。ポートはあと2~3cm長くした方が良いかもしれませんね。

548.jpg
ポートの出口にマイクロフォンの先端を置いて測定した結果です。ほぼポートの音だけが含まれていると思われます。ピークはやはり約80Hz。定在波の影響が800Hz~2kHzの範囲に顕著に表れています。このようにポートからも定在波の音が出てきます。

吸音材を入れてみました。
547.jpg
ミクロンウールを横下後の3面に貼りました。緑がその結果です。定在波のピークは綺麗に消えましたが、ポートの低音増強効果が半減してしまいました。吸音材が必要悪と言われる所以ですね。箱のサイズに対してミクロンウールが厚すぎるようです。もっと薄くて吸音効果の高いものを選んだ方が良いですね。

と、まあ、アタリマエの結果です。正直バスレフには全く興味がないので深追いはしません。バスレフのチューニングは以前散々やりましたが、何度やってもそのうち吸音材の量がどんどん増えていって、しまいには密閉型になって終わり。。。次回は、ハチマルが何故そこまでバスレフを嫌うのか?についてデータで検証してみたいと思います。

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2010年05月30日 (日) | Edit |
吸音材は必要悪のように言われる事が多いようですし、吸音材なんぞ全く不要という極端なご意見まで聞かれますが、はたしてそうでしょうか?

僕は今まで聴感だけを頼りに吸音材の量を決めてきましたが、今回は測定でその効果を確かめてみたいと思います。

まずは、僕の聴感による吸音材調整方法を書いてみます。

ハチマルの吸音材チューニング法
1) 中高域では主にピアノの音を重視します。ストリングだと分かりにくい (定在波があった方が華やかに聞こえてしまう事すらある) のですが、打撃音のピアノを聴くと違いが分かりやすいように思います。それに、ジャズ聴き始めのころに妹のピアノを借りて理論書みたいなのを読みながらコードをイヂッテでさんざん遊んだ事もあるので、記憶音としても一番確かだからです。吸音材を入れない場合、ピアノの音が不自然な響きに聞こえます。
僕はこういう音を箱くさい音と言って嫌います。

2) 低域は例によってウッドベースの聞こえ方を重視します(これもやはり弦を弾くパルシブな音ですね)。この場合、吸音材を増やすにつれて低域がタイトに引き締まります。僕は「ボゥン」とか「ボン」ではなくて「ボン・」と聞こえるダンピングが効いた音が好きなので、結局何度やっても箱の内部を吸音材で隙間無く埋める事になってしまいます。これは密閉箱限定の手法です。もう少し容積を減らしても良いのかもしれません。

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臓物を出してみました。聴感を頼りにだんだんと増やしていったのですが、引きずり出してみて改めて驚きました。
コイズミ無線で売っている「ミクロンウール」を使っています。

僕のスピーカーはご存じのように密閉型ですが、バスレフでこんなに入れたらポートの効果がなくなってしまいます。
オーヂオイヂリを始めた当初は僕もバスレフのチューニングに散々トライしたのですが、何度やっても、好みの方向にチューニングしてゆくとポートと箱内部の吸音材の量がどんどん増えて「結局密閉と変わらんやん」という結末になりました。

それでは測定で確認してみましょう。。。。。

測定データ
非常に微妙な測定であるため、マイクロフォンはスピーカーの前方約5cmの位置に置きました(S/Nを上げるため)。スピーカーはいつものAlpair5 2.5L密閉型です。アンプにはIcon AMPを使用しました。はたして定在波の影響はスピーカー前方でも観測できるのでしょうか?

1) まず吸音材を全て取り出して測定しました。
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おやおや、それらしきピークが800Hz~2kHzの領域に見られます。

2) 次にサーモウールを左側面/底面/背面に一枚ずつ貼り付けてみました。
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見事にピークが消えましたね。やはりピークは箱の定在波だったようです。箱の内寸から定在波の周波数を予測すると、前後(210mm: 810Hz)、上下(140mm: 1.2kHz)、左右(85mm: 2kHz)となります(音速=340m/sec)。前後と上下はほぼ計算に一致するみたいですが、左右方向のピークは2kHz前後に分散して発生しています(ナンデ?)。あと、スピーカー軸方向(前後)の定在波の影響が一番大きく出ていますね。ちなみに箱をいくらゴツク作っても無駄ですよ。これはいわゆる「箱鳴り」ではなくて内部の定在波が薄い振動板を通して(あるいは動かして)出てくる音ですから。

これで箱内部の定在波の影響が振動板前方の音にも表れるという事が分かりました。こいつが「箱くささ」の原因だと思われます。また、対面する壁の一方に吸音材を貼れば、かなり効果的に定在波を抑え込める事も分かりました。苦労して丸いエンクロージャ作る必要もないかな??
3kHzのディップは定在波ではなくてユニット/バッフル/部屋のいずれかの影響のようです。

3) では吸音材をたっぷり詰め込んだハチマル チューニングはどうでしょうか?
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約150Hzを中心とする盛り上がりが低下して、ビシッとフラットになりました。これによって低音の「締まり」を出している模様です。
この150Hzの盛り上がりは、Alpair5の共振周波数にほぼ一致します(下図)。
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スピーカー設計プログラムによる計算結果

この盛り上がりがスピーカーの共振によるものだとすると、ダンピングファクタ(DF)の低い真空管アンプで違いが出るはずです。そこでTU-870につなぎ換えて測定してみると。。。
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ビンゴ! 150Hzがポッコリ盛り上がりました。まず間違いなくスピーカーの共振の影響ですね。
注: 僕はTU-870の高域および低域補正用のコンデンサを外しているので、オリジナル回路のTU-870とは特性が若干異なります。イコライザで調整するので特性調整用のコンデンサは不要なんです。。。

より高出力のONKYO F-905FXでも測定してみましたが、Iconとほとんど変わりませんでした。半導体アンプでも共振の影響が結構出るのかなぁ?? アキュフェーズとかの上等のアンプだとどうなんでしょうね?

スピーカーの共振についてちょっと簡単に説明
スピーカーの振動板を手前に引っ張り出してからパッと手を離すと、振動板はしばらく前後に振動してから最終的に中立位置(元の位置)に戻ります(減衰振動と言う)。この時の前後振動の周波数が共振周波数です。共振周波数は運動する物体の質量(振動板の等価質量)とバネ定数(スピーカー内部の機械的バネと密閉箱の空気バネのバネの強さ)によって決まります。このため、箱の容積を小さくすると共振周波数は高くなります(空気バネが強くなるため)。
この周波数を持つ信号入力に対してスピーカーは非常に動きやすく、DFの低いアンプでは制動しきれずに振動板が動き過ぎてしまいます。このためパルシブな信号に対して音が「ボン・」と止まりにくくなります。バネとして働く空気に吸音材を入れる事によって、空気バネの伸び縮みを妨げる効果(ダンピング効果)が得られます。この効果により、スピーカーと空気で構成された振動系全体の共振の強さを緩和する事ができます。


マイクロフォンを20cmまで離して測定してみました。なお、2kHz以上の形状は、マイクロフォン位置が少し変わっただけで大きく変化するので気にしないでください。
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S/Nが下がるので見にくくなりますが、この距離でも定在波の影響は明らかに見て取れますね(見やすくするためにグラフを上下にずらしてます)。

最後に吸音材を元に戻してから、Icon AMPとTU-870を比較してみました。
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やはりTU-870の方が低域で盛り上がりますが、吸音材なしよりは傾向が弱まっています。新システムをチューニングする際に、メインスピーカーの共振周波数を避けるためにクロスを200Hzまで上げて見た事があるのですが、やはりAlpair5でできるだけベース音を聴いた方がシャープに聞こえるので、最終的に100Hzクロスに落ち着いています。

まとめ
今回の測定から次の事が分かりました。
1) 箱内部の定在波の影響は、スピーカー振動板の前方でも観測できます。つまり密閉型でも定在波の音がスピーカーを透過して聞こえるという事です。ましてや、土手っ腹に風穴の空いたバスレフ型では、吸音材で対策しない限り盛大に定在波を聴く事になります。 (ただし、それがそのスピーカーの個性として好きであれば、別に殺してしまう必要はありません。ワザワザ箱鳴りするように作られた高級スピーカーもあるくらいですから、要は自分の好きな音にチューニングしてしまえば良いという事ですので)

2) 今回試した吸音材(ミクロンウール)で見る限り、対面する壁の一方に1層の吸音材を貼る(つまり3面貼る)だけで劇的に定在波の影響を下げる事ができるようです。通常のバスレフ等ではこれで十分だと思います。

3) 密閉箱の場合、吸音材を増やす事によってスピーカーの共振周波数におけるダンピングを改善できるようです。聴感上もそのように感じます(というか聴感を頼りにチューンしたらこうなった)。

4) 以上から、吸音材の調整はスピーカーのチューニングにおいて非常に重要かつ効果的であると言えます。

如何でしたか。結構貴重なデータをお見せできたと思います。是非ご参考にしてください。最近集中的にブログを更新しましたが、また暫くご無沙汰します(仕事しなくっちゃ!)。ブログ村の応援もヨロシコ!

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