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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。

542.jpg
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。
536.jpg
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。
538.jpg
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?
539.jpg
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)。
543.jpg
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。。。
540.jpg
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。
541.jpg
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。
544.jpg

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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2010年05月29日 (土) | Edit |
前回の記事の録音データを使用して、FrieveAudioイコライザの効果を検証してみました。

マイルスの「Hand Jive」の冒頭3.5秒だけを、正確に切り出してスペクトル解析した結果をご紹介します。

535.jpg
全域

534.jpg
低域のみ拡大

黒がCDのデジタルデータをそのまま解析した結果です。基本的に原音再生とは、この信号通りの音がスピーカーから出てくるだけでなく耳に届く事を意味します。

原音再生が必ずしも「好きな音」に聞こえる訳でもないでしょうし、ましてや「最終目標」でもありません。しかーし、これはオーヂオイヂリに手を染める場合の「出発点」あるいは「基準点」で有る事は確かでしょう。これを基準に「好きな」方向へイヂルのが最も効率が良いし、とんでもない方向へズッコケナイ方法だと思います。それがハチマル的アプローチ法なんです。

でと。

青と赤は、黒の信号をスピーカーで再生し、これをマイクロフォンで録音したWAVファイルからの結果です。早い話がマイクロフォン位置で実際に耳に届く音の特性です。
青がイコライザを使用せずにそのまま再生した音、赤がFrieveAudio自動音場補正で作成したイコライザ特性を使用して補正したもの(いわゆる30Hzフラットの馬鹿ブースト)です。8cmのAlpair5一本ですよ。

音を聞いてみる→(補正なし / 馬鹿ブースト):
小さいスピーカーでは違いが分かりません。それなりのイヤフォンで聴いてみてください。

理論上は全くアタリマエの事なのですが、ここまで綺麗に原信号のスペクトルが再現されているのを目の当たりにするとちょっと驚きです。
さあ、赤と青のどっちがとりあえずホントの音に近いと言えるでしょうか?

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2010年05月29日 (土) | Edit |
以前うまくアップできなかった録音データをアップします。

録音方法はコチラの記事を参照してください。
ファイルサイズを抑えるために192kbpsでエンコードしました。

曲はマイルスの「Nefertiti」から「Hand Jive」の冒頭約15秒です。
録音はモノラル。
低音のしっかりと出るイヤフォンでの試聴をお薦めします。

なお1000円のパソコン マイクでの録音ですので、これがAlpair5の音だとはゆめゆめ勘違いされぬようお願いします。

イコライザ有り無し比較
1) 一切の補正なし
2) 30Hz-20kHzフラット(いわゆる馬鹿ブースト: 8cmフルレンジ1本ですよ)

どうです?意外と違いが地味でしょう?
同じに聞こえる? 小さいスピーカーじゃ違いは分からないはずです。
ホンマにブースト効いているの?
という方のためにスペクトルデータをお見せします。

これがCDの信号↓
530.jpg
ブーストなしの録音データ↓
531.jpg
馬鹿ブーストの録音データ↓
532.jpg
ね。ちゃんと効いてるでしょ?

以下、馬鹿ブースト状態に対して帯域フィルタ処理します。

まずは低域だけ取り出してみましょう。
3) 100Hzローパス (聞こえますか? ボソボソ ボンボン。この程度なんですよ。)
4) 200Hzローパス (もうマイルスのペットが聞こえますね)
5) 400Hzローパス (ハビさんのピアノも聞こえました)

次に低域だけカットします。
6) 30Hz-20kHzフラット(馬鹿ブースト再び)
7) 100Hzローカット (ロンさんのベースラインが十分聞こえますが重みがありません)
8) 200Hzローカット (ベースラインが随分小さくなってしまいます)

今度は高域だけをカットします。
9) 30Hz-20kHzフラット(馬鹿ブースト再び)
10) 10kHzハイカット (あまり変わりません。まあMP3だし)
11) 7kHzハイカット (トニさんのシンバルが明らかに落ちます)
12) 5kHzハイカット (もう全然駄目)

どうですか? 聞こえました?
もうちょっとマシな録音ができれば良いのですが。。

少なくとも200Hz~7kHzの間ではクロスオーバーしたくないなぁ。。というのが僕の感想です。

特にニアフィールド リスニングでは高域のクロスは避けたいですね。例えば7kHzの波長は5cmに満たないため、同軸タイプにしないと位置的な違和感が無視できなくなるような気がします。

100Hzの波長は3.4mもありますが、それでもAlpair5とウーハーをできるだけ近付けた方が自然に聞こえます(Alpairの箱を上下逆さまにして比較)。ニアフィールド リスニングではユニット間の距離がとても重要みたいです。ですから今回の新システムも、Alpair5 一発馬鹿ブーストの自然さには微妙に劣ります。

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2010年05月29日 (土) | Edit |
「新システム」と偉そうな事を言っていますが、早い話がフルレンジ スピーカーにステレオ式のパワード サブウーハーを追加しただけのものです。

サブを2本にした一番の理由は「メインスピーカーのスタンドが2本必要だから」と「使ってないちょうど良い大きさの箱が2つあったから」です。

以前は右側にパワード サブウーハーを置いて、片方には使用していないガラクタのスピーカーボックスをスタンドとして使用していました(下の写真)。
504_20100529061323.jpg
旧レイアウト。右側にサブ。左のボックスは単なる台に使用。

「では、2本にした事によって何かメリットはあったか?」ですが、下記の点でメリットが得られたと思います。

1) 一般的に100Hz以下等の低域では波長が長いため(100Hzで3.4m)、サブウーハーは(庶民レベルの一般的サイズの)部屋のどこに置いても良いと言われます(人間は低い音の出所を耳で聞き分けられない)。
ところが、前回の記事で出てきたロンさんの曲みたいに信号レベルの高いベースソロを聴いた場合、メインスピーカーからの倍音を聴く事によってロンさんはR/Lの中央に定位するのですが、デスクトップから手に伝わる微妙な振動がマウスを持った右手でしか感じられないため、かなり違和感を憶えました(ちょっと気色悪い感じ)。

つまり、人間は、両耳で低い音の方向を識別する事が出来なくても、振動あるいは風圧の方向は身体で感じる事ができるという事です。この違和感はウーハーを2本にする事によって解消されました。
僕の場合、デスクトップにサブウーハーを置くという、かなり特殊な条件ではありますが、スピーカー システムが比較的身体に近い場合、あるいは逆に部屋が大きくてR/Lのスピーカー間距離が広い場合は、サブをできるだけR/Lの中央に置くに超した事はありません。中央に置けない場合は2本にするのも有効な手だと思います。

2) 1本から2本にする事によって、当然ですが1本あたりの負荷が下がって振動板の振幅を下げる事ができます。これは歪みを低減し低音のスピード感に有利に働きます。大振幅に対応したサブ専用のドライバを使用しない場合は、特に有利に働くと思います。音楽専用にサブを使うのであれば、ドライバには振動板の軽い普通のウーハー用ユニットを使用した方が良いと思います。ただしシアター用に使うと壊れるかもしれません。

3) 音質とは関係ありませんが、R/Lが対称になるのでレイアウトしやすいというのも大きなメリットです。多くの場合、R/Lの中央には映像用のディスプレイや装置類を置くため、サブを中央に置く事は困難でしょうからね。

蛇足ですが、サブを使いこなすには測定が必須です。特に、既にある程度の低域性能を持った大型スピーカーにサブを追加する場合の調整は難しいと思います。

普通のアコースティック音楽を聴く場合、正しく調整されたサブはそれ程大きくは働きません(効果は意外と地味なんです)。特に大型のメインシステムに追加するような場合(カットオフが50Hz以下になるような場合)には、余程気を付けて聴かない限り効果は認識しづらいと思います(元々ソースの低域レベルが低い)。このような低カットオフ設定でサブをONにしてすぐにそれと分かるようであれば、明らかにボリュームを上げすぎです。正しく調整すれば、普段はいるのかいないのか分からないけれど、例えば「春の祭典」の35Hz超絶ティンパニー等の大入力が入った瞬間に大活躍してくれるはずです。
269_20100529082015.jpg
春の祭典のティンパニーの信号。CDの最大レンジの振幅で35Hzの信号が記録されています(参考記事)。

測定には計測器クラスのたいそうな装置は全く不要です。最低性能のパソコンと1000円くらいのPC用マイクロフォンがあれば、フリーソフトを使用して簡単に測定できます。コチラを参考にしてください。

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2010年05月28日 (金) | Edit |
新システムのコンセプトについてまとめてみます。

基本コンセプト
1. 音色を支配する100Hz以上を好みのフルレンジ1発で持たせる
2.音色を支配する100Hz以上を好みのアンプで駆動する
3.音楽を下支えする100Hz以下は別の高出力/高DFアンプを使用してウーハーをバキバキ駆動する(バイアンプ)
4.両帯域間のレベル差は両アンプのボリュームで揃える
5.全体の音量はプリのボリュームで調整する
6. 全体をFrieveAudioのイコライザで調整して部屋の影響を修正する

このようなシステムでは、土台の低音システムを変えずにメイン システムだけ好みに合わせて変更できるので経済的なソリューションだと言えます。特に、低域の駆動力(DF)が弱い小型真空管アンプの弱点を補う事ができる点でも魅力的ではないでしょうか。100Hzという低い周波数でクロスするため、一般的な周波数でクロスするよりもつながりは自然だと思います。我ながら良くできたコンセプトだと自画自賛であります。
しかーーし

それでもやっぱりIcon AMPとAlpair5だけで馬鹿ブーストした方が、差は僅かですが低音がビシッとタイトで明瞭かつ自然に聞こえます。ロンさんのスピーディーなベースがGOOD。スピーカーが近い事もあり、この自然さを超えるのはかなり難しいようですね。。。と、ちょっとがっかり。

ところで、僕のジャズ コレクションの大部分はLPでリリースされた時代の(だいたい1985年以前)の楽曲です。これらの録音では、レコードプレーヤの針飛びを考慮してか低域信号レベルが高くなく、馬鹿ブーストでもほとんど問題無く聞く事ができます。従って新システムでも、ウーハーが常時ズンドコ動くわけではありません。ちなみにウーハー用のアンプをONにするのを忘れても、暫く気付かない程度です(苦労した割にはそんなもんなんです)。30Hzフラットと言うとさぞかしズンドコだと思われるかもしれませんが、基本的にジャズもクラシックもLP時代の録音では低域信号はあまり高くありません。特に50Hz以下なんてほどしかありません(ところが交響曲ではこの屁が重要なようか気がしてます。楽器の音というよりはホールの響きですかね?)。
228b_20100528154432.jpg
(参考記事はコチラ)

ところが、完全にCDだけの時代になってからの録音では、ちょっと事情が異なるのではないかという気がします。
僕のシステムは60年代のマイルス クインテットのロンカーターのベースの聞こえ方を重視してチューニングしていますが、彼の比較的最近のアルバムではベース音で馬鹿ブーストしたAlpair5が完全に破綻してしまいます(ブリブリとかビチビチとはしたない音が出る)。何もそこまでベース音を上げて録音せんでも良さそうなものですが、マイルス時代にひたすら伴奏に徹した反動ですかねぇ。ロンさん?

で、最近は全ジャズコレクションをランダム選曲で常時流しっぱなしにする事が多いため、馬鹿ブーストだとたまにズッコケルのが鬱陶しくて、これをなんとかするために今回の新システムに着手したというのが事の次第です。あ。それと、なんとか真空管アンプを使いたかったのよね。

ちょっと気が早いですが、新システムの改良案として、ウーハーにMarkAudioのCHR-70を片チャンネル2発使って見ようかなぁ。。なんて考えています。ちなみに10cmドライバー2発の振動板面積はほぼ13cmドライバーと同等になります。これにより、次の効果が期待できます(かな?)。

1) よりスピード感のある低音(振動板1個の質量が低い、剛性が高い)
2) より自然なつながり(ダイアフラムの材質、設計思想が同じ)
3) 音の発生中心が移動しない(Alpair5の上下にCHR-70を配置)

でもねぇ。。。考えてみたらAlpair7 一発で馬鹿ブーストした方が良いような気もするのね(低域がもう少し伸びるのと、Xmaxがでかいのでブースト耐性が高い)。あ、でも馬鹿ブーストだとまたシンクーカンがブチバチと。まぁ、新システムができたばかりだし、ボチボチ行きましょう。

追記
新システムとか偉そうに言ってますが、実はこれフルレンジ スピーカーにステレオ式サブウーハーを付けただけの事なんですよね。次回は「サブウーハーは2本必要か?」について書いてみるかな?

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