テナガザル
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企業勤めの理系です。 でもあくまで趣味ですから結果オーライな考えやプラシーボも容認します。 現在の機器構成 スピーカー : 自作2way Feastrex nf-5 / RAAL 140…

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最近feastrexのユニット載せたスピーカーを部屋にセットしてみました。 満足いくまで遊んでいけたらと思います。
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日記

ネットワークとか位相とか

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2018年02月11日

最近は位相やネットワークの話が盛り上がっておりますね。
自分はあまり書くことないのですが、ネット上のリンクを幾つかご紹介。
結論を求められても難しいし、「これ!」というものがあるなら
世の中のネットワークはそれ1つになっているので
どれも一長一短であり選定は難しいと逃げを打たせて頂きます(笑)

そんな中でも言えることは
1.急峻なカットオフが必要なければ一次フィルターの -6dB/octが優秀
2.強いスロープが欲しければ四次のLinkwitz-Rileyは優秀
この辺でしょうか。

※遷移域が最も急峻なフィルターとして楕円フィルタ(Elliptical Filter)があり
 その反面特性にリップルが出てしまうのですが、
 例えばMagicoなどが採用しています。
 http://magico.net/technology/crossovers.php
 通過帯域でリップルが乗るといっても十分小さく設計すれば
 そこまで大きなデメリットではない、ということでしょう。


http://a011w.broada.jp/gpae/amp04.html

この方がネットワークなどの説明をしております。
上の方のグラフでは単発のトーンバースト信号に対する各種ネットワークの
合成出力を見ています。
(以下フィルタの -6dB/octのうちマイナスの表記は省略したりします)

4つの波形があって左から順に
元のトーンバースト信号、
バターワース型6dB/oct、12dB/oct、18dB/oct

上から順に
カットオフ1kHz正相、逆相
5kHz正相、逆相
3wayの正相、逆相

正しく元の波形(一番左の波形)を再現出来ているのは
バターワースの一次、つまり6dB/octのみです。
二次の12dB/octの逆相もそこそこ綺麗な波形になっていますが
波形の下部が尖ってしまい三角波っぽく歪んでいます。

色んな感想があると思いますが、
これは1次のネットワークしかありえない!という意見もあれば、
どうせスピーカーはこんなに綺麗な波形を出力出来ないので
どれでも良いと言うことも出来そうであり、
そう考えるとどのネットワークでも良さそうに思います。

因みにオーディオでは偶数次高調波は良いけれど
奇数次高調波は不快に感じるとよく言われます。
正弦波に対して方形波は偶数次だけ、三角波は奇数次だけで構成されますので
波の頂点が鈍る方向の歪みは許せるけど、
尖る方向の歪は許せないのかもしれません。
※因みに、の対偶になっていないので単なる類推です

そういう意味では波形が尖ってしまうネットワークの組み方、
つまり逆相での接続は全てNGでしょうか。(P-N、P-N-Pの組み合わせ)
※あくまで推論です

http://a011w.broada.jp/gpae/time01.html

次ページのスピーカー出力波形を見ても分かる通り
スピーカーなんてこんなものですから。
あまり神経質になっても仕方ないかもしれません。

しかし求道者(オーディオマニア)はこんなことでへこたれてはいけません(笑)
ユニットの関係で一次が使用可能な状態であれば、
一次フィルターを使う方が良いでしょうか。


http://www.orixrentec.jp/helpful_info/detail.html?id=43
レンタル会社、オリックスレンテックさんのHP
フィルタを通ることで位相回転が起こり波形が変化するという説明
位相特性を微分して群遅延特性が得られる。
次数が大きく急峻なフィルターほど遅延量も大きくなる。


http://www.after.ne.jp/sompi/audio/FullFlat.pdf

二次のフィルターを正相で繋いで
そこに発生するディップを埋めるためのユニット(Mid?)を一次で追加すれば
伝達関数を1にできる(=劣化しない)
これも面白い考え方です。
二次で組めるのでツィーターに優しいのが嬉しいでしょうか。
ディップ部分だけをカバーするユニットは勿体ない使い方ですが、
一考の価値ありと思います。

仮に3wayの二次クロスなら全てを正相接続にして、ディップを埋めるユニット
2個を追加した5way構成になるんでしょうか、贅沢な方式です。


https://akashikk.jimdo.com/オーディオ理論と実験/チャンネルデバイダー-矩形波-インパルス-群遅延-step/

ネットワークの違いによる矩形波の波形観察
そりゃまあ多くの場所で言われているように
(選択できるのであれば)一次の6dB/octが良く見えますよね。
高次フィルタは位相変化によって波形が変わるのもそうなんですが
遅延により波の頭と尻尾がダラダラ伸びてしまうのが問題。
音のキレとか鮮度に関わります。


https://www.denso-ten.com/jp/gihou/jp_pdf/38/38-3.pdf

最近社名がデンソーテンになってしまいましたが、有名なイクリプス
(2次の)ネットワークは波形を崩すとしています。
高次ネットワークの問題の1つとして、波が遅延してしまうことも
再生帯域で不利な面がありつつもフルレンジが好かれている理由の
1つではないでしょうか。

よく(低)音が早い遅いと言われますが、
高次ネットワーク&バスレフの組み合わせは大きく低域が遅延し
ネットワークレス密閉(や開放)の組み合わせが最も遅延が少なくなります。
この両者を聴き比べればタイミングの差が体感できても不思議ではありません。
(というか出来ます)


http://totalcapsule.com/free/technology
チャンデバ屋さんTotal Capsule の説明サイト

http://goope.bayt.30d.jp/31447/151209143303-5667bd0fa93ee.pdf
解説資料

色々な繋ぎ方とその時の特性を説明されており、勉強になります。
総合的にはLinkwitz-Rileyが良いと言っているようです。
彼らが販売しているチャンデバも4次のLinkwitz-Rileyをメインで使って貰いたい様子。



因みに周波数特性ってヤツは音の量(圧力)を表していますが
位相は「音」を聴くだけならあまり必要ないかと思います。
(というか変化が分からない、分かり辛いのでスルーされますよね)
位相は空間表現であり、音場の広さに関わります。
道にコインが落ちた時の音って多くの人が落ちた場所を判断できると思うんですが
この「どこに落ちたか」の情報を持っているのが位相です。

主に音を聴く道具であるヘッドホンやイヤホンでは(ステレオ音源において)
アナウンサーのしゃべっている場所やシンバルの位置(奥行き方向)という概念が発生しないため
位相回転は気にならないと推測します。
そのためイヤホンでの感想はあまり参考になりません。
スピーカーで再生するとこの音場に関わる情報が発生するため
位相を無視したスピーカーは音が平板的であり自然(立体的)ではないという
判断が出てくるものと考えます。

使っている再生機がスピーカーなのかヘッドホンなのかで意見が分かれる原因だとも思いますし
そもそも音源側が位相情報を大切にしてくれないと音源の時点で崩れてしまいますので
(変にいじっていない)アマチュアのピンポイント録音が案外良い音質で楽しめる、
みたいな評価となる原因とも思います。


あ、最初にも書いたように結論なんてありませんよ!
これが良い!なんて最終回答があったら世の中それになってますからね。

因みに6dB/octってかなり厳しいんですよ
周波数が2倍変わって6dBしか落ちないんです。
例えばカットオフ10kHzのHPFでも5kHzで-6dB、2.5kHzで-12dB
1.25kHzで-18dB、625Hzで-24dB、312.5Hzで-30dB
全然落ちません。
これが四次の-24dB/octだったら5kHzで-24dB、2.5kHzで-48dBです。
天と地の差?があります。

ただまあ繰り返しますが、採用可能であるのなら
-6dB/octを選びたいものです。

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  1. テナガザルさん、こんにちは。

    ざっと確認しましたが、どれもこれも興味深い資料集ですね、
    まじめに読むと一日かかっちゃいますので小分けに確認してみます。
    色々と助かります。

    考え出すとキリがなく、突き詰めだすと答えが無くみたいな事になるのですが、ある程度の理論を把握する事はとても意味のあることだと思っています。
    解った上で決めた着地点とただの妥協点では達成感と満足感が違ってくると思うのですよね。
    商売ではなく趣味の世界なので自分の好みであればセオリーを外しても全然OKなところがまた楽しい。

    byCENYA at2018-02-11 13:18

  2. CENYAさんこんにちは

    結構内容の濃い資料だと思いますので、
    一日と言わず時間を掛けて楽しまれて下さい。
    悩ませるだけかもしれませんが…(笑)

    オーディオの中でスピーカーという部分は
    あちらを立てればこちらが立たない箇所ですので
    数ある選択肢の中から出来るだけ納得できる答えを
    導き出すしかないと思います。

    自分のスピーカーもカタチができたばかりですので
    お互いに頑張りましょう!

    byテナガザル at2018-02-11 15:46

  3. テナガザルさん、

    初めまして。

    面白い情報をありがとうございます。
    特にディップを埋めるためのユニット
    のくだりは、なるほどと思いました。

    また、-6dB/octスロープはツィーターには厳しい方式ですね。
    壊れやすくなりますからメーカーではあまりできないと思います。

    by一諾千金の怠け者 at2018-02-11 20:25

  4. 一諾千金の怠け者さん、こんばんは

    ツィーターとウーファーの間に上下を一次で落としたスコーカーを挟むのですが、これも理論的には良いのですがユニット選定が大切な事は一緒ですかね。
    メーカーがあまりやらないのは設計が贅沢で勿体ないからでしょうか。

    安い?スピーカーは価格を抑えるためにツィーターにコンデンサ1個繋いだ2wayという形を良く見ます。
    ですが折角の一次ネットワークも、ユニットの質の悪さから
    活かしきれていないのはコストの限界ゆえでしょうか。
    一次ネットワークでうまく音をまとめるのは結構難しいです。

    byテナガザル at2018-02-11 23:19

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