CENYA
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ネットワークオーディオ専用のシステムを構築しています。 独創的なDIYでハイCPな音を出していきたいと思っています。

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小遣いは少ないけど、理想の音を目指したい! だから、出来るだけ作ってしまおう。 だけど知識が無いのでその都度勉強。 改造、自作の妄想マニアです。 宜しくお願いします。
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日記

周波数特性の良い音は養殖の真鯛だと思った。

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2018年02月10日

assiさんからデジタルチャンデバをお借りしたので、
周波数特性を測りながら各項目を変更して遊んでみました。

assiさんは現在はラズパイチャンデバをご使用しており、
デジタル段階でディバイドして多チャンネルDACに受け渡ししているようです。
そういう訳で以前まで使用されていたAD-DA変換のデジタルチャンデバは
必要が無くなったので、マルチチャンネルを志す挑戦者に
快く貸し出ししてくれるという事になりました。

私が試し尽くした後は他の方に回して頂いて結構ですとの事だったのですが、
え~、とても便利な装置なのでまだまだ手放せそうにありません。(笑)


話は変わります。

今日は連休の1日目だが、家族を放っておいて良いの?
ってな声が聞こえてきそうですが、
家族はインフルエンザの駅伝中でタスキは只今妻が持っています。
だいぶ良くなったようですが油断大敵。
罹患したら仕事に支障をきたしますので自宅マンションには帰る事ができず、
3連休は単身赴任先で寂しく一人で過ごす事になりました。(泣)

話を戻します。

お借りしたデジチャンはベリンガーのDCX2496です。

アナログのチャンデバとは違っていて、まあ何でも出来るスグレモノです。
AD-DA変換をするので心配していましたが充分に高音質だし、楽しめるので
もうこれで良いんじゃない?という誘惑に駆られるほど。
(ダメダメ、もっと高みを目指すのだ!)


整理します。

今回のデジチャンでの実験はパッシブ型のチャンデバを自作する為の
前段階として、クロスオーバー周波数とスロープ特性の決定が
目的となります。


使用しているスピーカーユニットはツイーターとウーファー共にSEAS製で、
各ユニットの特性データシートがコレ↓です。
ツイーター
ウーファー
私、このデータシートと一週間以上も睨めっこして1つの仮説を立てました。

ツイーターは見事に2kHzで急峻に切れているし、ウーファーは1kHz位から
減衰させればちょうどバッフルステップ(中低域が薄い現象)が改善されそう
なので、クロスを2kHzにとって、Linkwitz-Riley(-12dB/oct)[LR2]にして、
ツイーターのレベルをちょいと下げれば、4次のLinkwitz-Riley[LR4]の
スロープ特性にドンピシャなんじゃない?


試してみました。
〈クロス2kHzでLR2〉ツイーター-6dB



うーん、高域が落ちすぎているのでツイーターのレベルを
-6dB→0dBに変更。



なかなか良い感じ。
でも、60Hz辺りが凹んでるなあ。
サブウーファーを見直してみよう。
何パターンか試した結果、
180°の逆相設定から正相に変更、
カットオフを50Hzから70Hzに変更。

その結果↓



見事に美しい周波数特性になりました。

この状態で、ダイアナクラールの「月とてもなく」を聴きました。
見事に整ったバランスで美音。
一音一音が明確で正確無比な定位感。
ベースの厚みが増して全体的に温かみが感じられる。
なるほどね~。


比較実験として、元の状態に近い条件で視聴。
※いくつもの設定パターンを記憶できるので瞬時に切り替え可能。

〈クロス7kHzで1次のバターワース特性〉



案の定、高音域の特性はギザギザですね。
しかし、音の質が全然違う。
ボーカルのリアリティさ、空気感、躍動感がこっちの方が好き!

何でなん!?

私なりの推論ですが、
ツイーターユニットと比べてウーファーユニットの音の質が高い為、
クロスを上げてウーファーのカバー領域を増やした方が全体の質がアップする。
周波数特性では音の質までは判らんもんなあ~。

周波数特性の良い音は形も良くて脂の乗っている養殖の真鯛。
とても美味しいですが、感動はない感じ。
でも、
後者の方は傷はあるけど海を自由に泳いで自然の海老だけを食して育った
天然の真鯛という感じで、味の質と感動が違う。

ウーファーのマグネシウムコーンが表現する女性ボーカルの声に
惚れてしまっている自分が確信できました。
高音域の特性が悪かろうと女性ボーカル重視の私のシステムは
7kHzクロスで決定です!!


ではスロープの特性として1次(-6dB/oct)と2次(-12dB/oct)では
どちらが良いであろうか?

<補足>
1次フィルターは緩やかな減衰カーブ
2次フィルターは1次よりもちょっときつい減衰カーブで
部品点数が2倍必要
※超急峻な4次フィルターまである。

聴いてみた結果、バランスの違いは感じ取れないレベル。

2次の方はツイーターを逆相にしているからか、1次と比べると
空間表現にちょっと違和感を感じるかも。
自分の予想としては2次の方が良い結果になると思っていたのですが、
クロスが高い事により、1次だろうが2次だろうがウーファーの
高域特性は残るので大勢に影響なし。
ツイーターももともと低い方が急峻に切れている特性なので、
これまたハッキリと聴感に現れる変化は無いという事でしょう。


という事で、
部品点数が少ない1次フィルターに決定!!

これで1つ1つの部品を高級な物に出来る、やった!

とは言え、いきなり高級部品で組むのは怖いので
1個数十円の抵抗とコンデンサで試作してみます。

明日やるぞ!

(追伸)
今回、サブウーファーのカットオフを70Hzにした為に
可聴域に被ってしまったので、2台体制の2CH仕様に変更
することを心に誓いました。


~~~以下、2月11日追記~~~~~

Penaudioのオリジナルのクロスオーバーは4kHzなので
オリジナル特性に一番近いこのパターンを最初に試しました。

①1次フィルターでクロスオーバーを4kHzにした時の特性

5.5kHzのピークはまんま残ってしまいます。
※サブウーファー調整前の測定なので60Hz付近の凹みがあります。

②LR2次フィルターで同じく4kHzの場合

ピークは減っていますが、依然として残ってしまいます。

どちらのパターンにしても5.5kHzのピークを無くすためには
特定の周波数だけを減衰させるノッチフィルター回路を
組み込む必要があるのですが、自作しようとしている
パッシブ型のチャンデバにこの回路を組み込むことが出来るのか?
いくら探してもそのノウハウが判らないので諦めています。。。

チャンデバにする事によってウーファーの高域ピークを無くす事が
出来て高音質になるだろうと想像していたのですが、パッシブ型と言う
制限があるために2次フィルターまでしか使えず、想像していた
通りには高域ピークを落とせないことが判りました。

どうせピークが残るのなら、ウーファーユニットが受け持つ領域を
増やした方が良いやって事で7kHzクロスにしようと思ったのです。
もしかしたら今までの7kHzネットワークの音に慣れてしまったせいで
こんな判断になった可能性が高いので、今一度、思考をフラットにして
考えてみます。
来週末には凄耳のスペシャルゲストが来て頂けると思いますので、
セカンドオピニオン的にご意見を伺えれば先に進めそうです。


~~~~以下、2月12日追記~~~~

5.5kHzのピークが何かを確認するためにウーファーの裸特性を
測定しました。



見事な山っぷりです。

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レス一覧

  1. CENYAさん、こんばんは。

    頑張ってますねー。
    音質評価する上で難しいのは「質と量」の問題です。
    「周波数特性」(各周波数での量)が違うと「質」の判断を誤ることがあります。

    周波数特性の5.5kHzのピークに聴感が影響されている可能性があるので、上の状態でイコライザを使ってツィーターに5.5kHzの同じくらいのピークを作ってみて聴き比べてみて下さい。

    byassi at2018-02-10 20:26

  2. assiさん、こんばんは。

    とても良い物を貸して頂きましてありがとうございました!
    試験機材としてめちゃくちゃ使えますし、分析結果が出せて助かりました。
    日記には書かなかったのですが、クロスは500Hz刻みで500~9000Hzまで、スロープも1次と2次に変化させて違いを確認しました。
    クロスを低くするとツイーターのアルミっぽい感じ?が目立つような感じもしました。
    ちょっとベールをかぶるような感じですね。
    逆にマグネシウムウーファーは高精細でダイレクト感があります。

    ご指摘の5.5kHzの事はおっしゃる通りで、試してみたいと思います。

    ただ悩ましいのが、その結果が一番良好だった場合にそのイコライジングをパッシブ型のチャンデバで再現出来るのか?です。
    とは言え、ユニットの質由来かピーク特性由来かを白黒つけるという意味でもやる価値はありますね。

    2WAYだから自作を考えられますが、3WAYだったら自作ではとても調整できそうにないので、このチャンデバのように調整可能なものを使うでしょうね。

    byCENYA at2018-02-10 21:13

  3. CENYAさん、

    こんばんわ。

    久しぶりにPhile Webを覗いたら面白いことになっていますね(笑)

    ただの戯言ですが、ツィーターのRecommendが4KHz~となっているのとウーハーの5.5Khzのピークを低減するという目的でクロスを4Khzもしくは4.5Khzにしてみては?と言ってみます(笑)

    私の実感としては1次フィルターは空間表現が自然な印象で、2次フィルターはそれを少し犠牲にして解像度を高めた印象です。
    この辺は好みですが、私は空間が大好きなので1次フィルターにしています。お金と大きさの問題もあります。。。

    色々やってて楽しそうで良いですね。

    by一諾千金の怠け者 at2018-02-11 01:11

  4. おお!一諾千金の怠け者さん、お久しぶりです。

    一諾千金さんの仰られている事にその通りだと大変共感が持てます。

    4kHzクロスはもちろんテストしていますので、その結果を
    本文に追記しました。
    4kHzのLR2が当初のターゲットでした。
    思うようには5.5kHzのピークは取れないのですよ。(泣)
    パッシブ・チャンデバにノッチフィルターを組み込む方法を
    ご存知の方は教えて頂きたいものです。

    ベルウッドさんが表現されたミントスパイスのような高域の
    清涼感(高解像度感)は5.5kHzのピークに由来していると
    思えてきました。たぶんそうなのでしょう。
    これを取ってしまうと確かに超自然な音になるのですが、
    決して面白くはない音になります。
    キャラクターが無い音が音楽再生においては究極だとも
    思いますが、趣味の世界としては物足りないような。。。

    もう少し検討します。

    悩ましい

    byCENYA at2018-02-11 07:18

  5. CENYAさん、

    非常に興味深く読ませていただきました。
    クロスオーバーの設定の奥深さを感じます。

    CENYAさんの前の記述でウーファが5KHz以上でガクッと落ちているのを見ましたので、私も一諾千金の怠け者さんと同様に4~5KHzくらいのクロスオーバーがいいのかなぁと思っていたのですが、なかなか頭で考えた通りにはなりませんね。

    5.5KHzのピークはウーファ自体が持つ特性の影響というより、ウーファとトゥイータの干渉のような気がするのですが…
    クロスオーバーを7KHzにしても6dB/octだと5.5KHzでもトゥイータの影響があると思うからです。
    もしそうだとするとマイクの位置を上下に移動するだけでその辺の特性が変わると思います。
    違うかなぁ…あまり自信はないですが。(笑)

    byK&K at2018-02-11 16:13

  6. K&Kさん、こんにちは。

    ウーファーとツイーターの干渉ですか!
    新たな問題提起ですね〜、もうお腹いっぱいです。(笑)

    ちょっと質問です。

    スピーカーを販売目的で製作する場合はスピーカー自体の特性を突き詰める必要があると思いますが、私の場合は目的がリスニングポイントにおいて良い音になっていれば良いので、今回の測定に際しては測定マイクを2枚目の写真のようにセッティングしました。

    スピーカーから2m位の距離で、尚且つ敢えてリスニングチェアーも置いた状態にし、高さは耳の高さに合わせました。
    一連の試行錯誤が終わるまでは同一条件にて経過を測定確認しようと思いまして、床にテープで固定した三脚にマイクを固定しています。

    やり方として問題は無いですよね?

    マイクの高さでの変化ですが、10cm・20cm位の変化であれば変わり無しです。
    定在波?とか反射音?とかの影響を全て受け入れた上で、リスニングポイントでモアベターな音を求めていますので、測定結果にはこだわり過ぎないようにしたいと思っています。

    本文と重複しますが、特性の良い音は「極上の普通」という感じがしています。
    アクセントが有っても聴いていて心地良ければそれまた良しだと思いますので、極上の普通との塩梅が肝で、私のセンスが求められる部分だと今回感じました。

    音造りは深いですね〜。

    byCENYA at2018-02-11 17:18

  7. CENYAさん

    インフルエンザが世界的に猛威をふるっていますね。本来は羅漢者が隔離されるのに、健康なご本人の方がロックアウトですか?単身者の悲哀ですね(笑)。ご愁傷様です。

    高次フィルターが「養殖」的になるというのが、なんとなくわかります。以前、アキュのDG58のデモも兼ねた試聴会でいろいろとクロスオーバーを換える比較試聴を体験しましたが、急峻なカットスロープの高次にすると音場感が薄れ平面的に感じたり、音が硬質になったりすることを体験しました。デジタルなので位相回転の問題は無いのに不思議です。ある程度ユニットのオーバーラップを取ることで、ユニットの固有音(クセ)や発音軸のズレなどが和らぐのかもしれません。楽音というのはある周波数の単音ではなく、ユニットの帯域をまたぐ倍音スペクトルで構成されているので、分解されてしまうとバラバラになってしまうのかもしれません。一次フィルターの絶対的信奉者の偏見かもしれませんが(笑)。

    5.5KHzのピークは何なんでしょうね。

    それぞれのユニットのデータ上のグラフを見てもそういうクセはないですし、部屋の反射の影響ならどういう組み合わせでも同じように出るはずです。ユニット間の干渉であれば、同じフィルター設定でユニットをそれぞれ単独で鳴らせば消えるはずですが、そういう検証はされたのでしょうか。もし消えるのなら、クロスの周波数をもう少し細かく動かすことで調整できるかもしれません。

    マルチアンプのメリットは、ユニットを直結して直接ドライブできるのでアンプの制動力が最大限発揮できることです。部屋の共振・共鳴やユニットの特性の暴れも制御してくれます。その意味では、シンプルな構成にして、スピーカーや部屋の天然の音を活かすのがよいと思います。事前の測定やシミュレーションは、基本的なスタートラインとして、あまり細かく気にせず、聴感を便りにセッティングでゴールまで追い込んでいくのがよいと思っています。

    byベルウッド at2018-02-11 17:55

  8. ベルウッドさん、こんばんは。

    早朝に一回寝覚めたのですが、強い悪寒を感じたので布団に潜ってクラシックを聴いていたら寝てしまいまして、再度起きたのは昼過ぎでした。
    勿体無い事をしてしまいました。

    5.5kHzのピークの正体は「ノルウェーの妖精」という事にして
    気にしないようにしたい気分です。
    結構、清涼感のある美人のような気がします。(笑)

    各ユニットの裸特性の測定をしなければならないと思いながらも、
    端子の切り替えを面倒臭がって実行していませんでした。
    この作業はやはり抑えるべきですよね。

    パッシブ限界の2次フィルターが本命だと思っていたのですが、
    高い周波数のクロスであれば聴感上は1次がベターだと感じました。
    倍音成分とかの表現においては同一ユニットから再生できた方が
    より自然に聴こえるのかも知れませんね。
    それであればウーファーの領域を増やした方が聴感が優れる一因として腑に落ちます。

    奥深くて追いつけないですが楽しいです。

    byCENYA at2018-02-11 18:34

  9. CENYAさんこんばんは

    色々と試されていて楽しそうですね。
    鮮度の高さを求められるならここはフィルターレスで定評のある47研をオススメしたいところですが、流石にフルレンジには進まれないでしょうからなるべく鮮度の高い低次のフィルターをオススメしておきます。

    思ったより一次フィルターは人気ありますね。

    byテナガザル at2018-02-11 23:40

  10. テナガザルさん、こんにちは。

    その通りで、フルレンジはちょっとの時間聴く分には
    「あゝ良いなぁ」と思うのですが、
    すぐに物足りなくなっちゃうのですよね。

    現状のネットワークがウーファーがスルー、
    ツイーターが7kHz位の1次フィルターとなっており、
    コレに慣れちゃっているのでパッシブ・チャンデバ化も
    コレに近い1次フィルターかなぁと。。。

    クセの少ないツイーターだから1次フィルターでもイケるのかな?
    などと思ったりもしています。
    一概に周波数特性だけでは語れず、ユニット自体の音質が数値を超えて
    効いてくる感触があります。

    byCENYA at2018-02-12 10:23

  11. 自己レスです。

    ベルウッドさんから助言を頂いたので、ウーファーの裸特性を測定しました。

    ※測定結果は本文の末尾に追記しました。

    そのまんまの山々が現れましたよ。

    byCENYA at2018-02-12 12:26

  12. CENYAさん、

    あ、前に提示されていたウーファの特性はリスニング・ポジションで測定されたのではなかったのですね。

    「ノルウェーの妖精」はウーファによるものだったんですね、コレいい名前です。

    byK&K at2018-02-12 13:19

  13. CENYAさん

    ということはウーファーユニットのせいだということですね。データーシートの周波数特性のグラフをよく見ると5KHzに指向性の大きなディップがあります。やはりユニットそのものもしくはキャビネットに取り付けた状態で強いクセがあるのだと思います。素直に、メーカーオリジナルの4KHzかあるいは3KHzぐらいにxover周波数を落としたほうが良いのではないでしょうか。このアルミドームツィターはなかなか優れもので帯域も2KHzまでフラットです。ツィターって皆さんが心配するほどヤワではないですよ。

    2wayの場合、3KHz~4KHzぐらいのxover(fc)設定はとてもバランスがよいようです。というのも、大体の楽器の基音は4KHz以内に収まっているからです。基音はウーファでほぼカバーし、高音域の倍音だけツィーターで分担して受け持つというのは合理性があります。

    また、人間の声ではフォルマントがとても大事です。フォルマントは、ほぼ倍音と同じ意味ですが、第1~2フォルマント分布が母音を決定し、第3~5フォルマントが子音を決定するといわれています。ソプラノ声域の基音を800Hzとしてその5倍でも4KHzに収まるというわけです。スピーカーに5.5KHzあたりに不自然なピークがあると子音が不自然できつくなってしまうということも納得的です。

    エンジニア的発想だとツィーターを過保護にしてしまいますが、音楽発想ではむしろ基本はウーファー領域ですから、こちらにはあまり無理をさせないということになります。

    byベルウッド at2018-02-12 14:16

  14. K&Kさん、こんばんは。

    前に提示したのはSEASのメーカーサイトのデータなので、
    現状とは差異がありました。

    「ノルウェーの妖精」
    お褒め頂きありがとうございます。
    SEAS社はノルウェーの会社なので、それ由来です。

    グラフ的には見事な存在感なのですが実際に聞いた感じでは
    決してうるさくはないのですよ。
    これが摩訶不思議。
    浸透する凜とした空気感を演出してくれているような・・・。

    ただし、この妖精がいると全体的にハイ上がりになって、
    中低域が相対的に薄く聴こえるのが難ではあります。
    女性ボーカルだけを切り抜くと私には抜群なのですが、
    これは木を見て森を見ずに陥っているかも知れません。
    という事はクロスを4kHzに下げて、少しでも妖精を小さくした方が
    森全体がまとまるかもしれませんね。

    楽し悩まし

    byCENYA at2018-02-12 18:13

  15. ベルウッドさん、こんばんは。

    「フォルトマン」
    初めて耳にしました。
    そういうことなんですね~。

    当初はツイーターの2kHzまでのフラットさと、
    ウーファーのバッフルステップの補正を考慮すると
    2kHzクロスが特性的にはベストに思えたのですが、
    なんともつまらない音になったのは今思うと
    フォルトマンの高域欠如も影響していたかも知れませんね。

    >素直に、メーカーオリジナルの4KHzかあるいは3KHzぐらいにxover周波数を落としたほうが良いのではないでしょうか。

    おっしゃる通り、お勧めの4kHzクロスにしようか熟考中でございます。

    実際問題として、
    素子選定でシンプルイズベストを目指すためには合成は回避したい、
    1次フィルターの場合は下記の周波数に限られます。
    (使おうとしている素子の容量ラインナップより)

    ①3,400Hz 4.7kΩ+0.01μF
    ②4,800Hz 3.3kΩ+0.01μF
    ③7,200Hz 4.7kΩ+4700pF

    となると、抵抗値のベターな選択から①か③になるのかしら?

    素子のバランス、中低域の厚みも考慮したら①っぽいですね!
    物理的な材料面、音質の全てにおいてウェルバランスな雰囲気を感じます。

    最終的には①と③のインラインチャデバを2パターン作ってしまいそうです。(沼)

    byCENYA at2018-02-12 18:39

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