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日記

OmniMicの位相特性インパルス応答特性による調整顛末

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2021年07月05日

前回の記事「OmniMicの位相特性インパルス応答特性機能によるスピーカー調整」では測定結果だけ提示しました。皆様からいろいろご意見をいただきまして、宿題は山積みという感じなのですが、それはちょっと先送りにさせていただいて先の結果に至った顛末を記しておこうと思います。

自分でもとんでもなく変なことをやっているのではないかという懸念があります。
備忘録として残しておき、必要に応じて後戻りすることも可能なようにしておきたいのです。

今までOmniMicを使って位相特性を測定したことがなかったのですが、今回初めて使ってみて初めに測定結果を見たときにパニックになりました。(笑)

以下は右サラウンドスピーカーの調整前の状態です。
この例で説明することにします。



緑の線が位相を示します。
低域は定在波や低音でS/Nが悪いための影響だとして無視してもトゥイータ領域で位相がどんどん回るということが理解できなかったのです。
よく考えたらスピーカーユニット間のディレイがあったら高域で位相が回るのは当たり前なので(昔ラプラス変換でそんなことを学んだような…笑)最初はそれさえも思い浮かばなかったのです。

ウチのスピーカーのクロスオーバー周波数は3KHzと8KHz。
3KHz~8KHはトゥイータ(TW)が担当、8KHz以上はスーパー・トゥイータ(STW)が担当しています。
フィルターはLinkwtz-Rileyの24dB/oct。正相接続でクロスオーバー周波数付近でも大きな位相乱れはないと理解していたのに4KHzで位相が180度回っているわけです。WaveletではウーファとTWとで大きなアライメントのずれはないはずなので、TWの極性が逆だと判断しました。
一方、8KHzのつながりは良さそうで、その前に行ったフロントスピーカーの調整ではSTWは逆極性にすべきという結果が出ていたので、サラウンドではTWとSTWの両方の極性を変えることにしました。

それが以下のグラフ。



2.2KHzあたりに凹部はあるものの位相は逆転していない。
この状態でSTWの位置調整でタイムアライメントを調整すると以下のようになります。



インパルス応答も良さそうなのでこれでいいかも…という感じ。
平均化した周波数特性およびWaveletは以下の通りです。




というわけで、今回の調整結果はフロントのSTWの極性を逆にしたこと。そして、サラウンド側はTWとSTWを両方逆にしてSTWの前後位置調整たことによって得られたのです。
周波数特性の平坦度よりも帯域全体の位相を重視した調整と言えるかもしれません。
ただ、スピーカーメーカーのユニットの極性表示が間違っていたとは考えにくいので今回の調整が理論上正しいのかどうかはよくわかりません。

聴感での結果は、ステレオ音源でもいい感じがしています。



上のサラ・オットとトリスターノのスキャンダルというピアノ・デュオアルバムでは小ホールの音場感が感じられます。
前はそうではなかったのです。それがAuro3Dさんのところで聴かせていただいた時、ホールの音場感が感じられて驚きました。その時はAuro3Dさんのお部屋の豊かな残響がホール感を作り出したのかと思ったのですが、録音に含まれていたのかも…ただそれでもAuro3Dさんのホールよりもちょっと小ぶりですが。(笑)



上のCertic WomanのDestinyはTr3が好きなのですが、子音の抜けが良くて柔らかさ滑らかさが増した感じです。

マルチchサラウンドの音源では例えば以下のBBCの惑星。



奥行き感、スケール感が増して空間が大きく感じられます。
ピンクノイズがリスナーの周囲を回る定位と周波数バランス確認音源でも定位はより明確になったように感じられます。
ただ、それまでも定位もそれだけ聴いている分には問題は感じられなかったので、3KHz以下の位相が合っていれば深刻な問題にはならないのかもしれません。

ステレオでもマルチchサラウンドでも共通なのは楽器やボーカルの音が明確になってこちらに飛んでくる圧力が増したように感じられることです。
マルチchサラウンドでは前後のスピーカーの位相が揃ったための効果があるので当然かもしれませんが、ステレオでも音質向上効果があったことに驚いています。
ステレオの場合は左右さえそろっていれば高域で位相が回ることは問題視されていないからです。

繰り返しになりますが、この変更が正しかったのかどうかよくわかりません。
でも聴感上の結果が良いのでしばらくはこれで聴くことになりそうです。
今後どうやって行くべきかはわからないのですが、前回の記事で皆様から頂いたコメントを参考にして確認作業をすることになるかと思います。

いつか正解にたどり着けるといいのですが…
そんなことは所詮不可能なのか…

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レス一覧

  1. K&Kさん

    おはようございます。続報、気になっておりました(笑)。

    例によって私に測定値は語れませんが(笑)、それが理論的にどうあれ(これが理系の方には重要なのは重々承知してますが)、聴感上の改善がみられたことが全てですよね。オーディオは音を測るものではなく、音楽を聴くものですから。

    以前、初めてお邪魔した時に、「随分大人しい音だな」と思い、それを訪問記に書いてしまい内心、「まずかったかな」と思っていたのですが、今回、定位や圧力が増した、との報告を聞いて、私の感想もあながち的外れではなかったのかなとちょっとホッとしております。

    拙宅の「新兵器」ですが、今回は時間が無かったので、つなぐだけつないで、一回だけキャリブレーションをして戻ってきました。私の少ない試聴経験では、マルチチャンネルオーディオにおいて「ホール感」というのは、全てのスピーカーの位相が合ったときに出現するような印象があります。Eclipseのフルレンジシステムとか、ISPによる調整後とかです。ゆえに、いい方向に進んだんじゃないでしょうか。

    今後、お互い今の方向性を詰めて行くことになると思いますが、ここからは私のアプローチは、「聴感のみ」で行きます(笑)。近代以降、「科学」が一般の生活に入り込んでから、現代人が「データに弱い」というのは広告業界ではよく知られた性質で、自分の感性と科学が相違した場合、科学の方を優先させてしまうと言われます。しかし、先に書いたように、オーディオは「音の実験」ではないというのが私のスタンスなので、ここから先は、私が主体的にデータを取ることはしないつもりです。

    もちろん、K&Kさんがお見えになった時は心ゆくまで測定して頂いて結構です!お互い、しばらく試行錯誤して、満足行く状態になったら、また相互訪問しましょう。

    byAuro3D at2021-07-05 07:21

  2. K&Kさん、お早うございます。

    私も続編が気になっておりました(笑)。
    私は理系なので、多少データが気になる方です(笑)。でも、やっぱり聴感上良くなって、’なんぼ’、とも思っています。K&Kさんの今回の測定で、TWとSTWの極性を反転したのに、何故かインパルスの向きが反転していないのが、気になるのですが、最終のインパルスはディラックライブの恩恵を受けたAuro3D亭のように綺麗ですし、音も改善されて、良いな(羨ましい=笑)と。

    ディラックライブは理系の味方でもあるし、敵でもあります(笑)。
    理論的に、非常に魅力的です。でも、ソフトにお任せで理系の好きな’いじり’を許してくれません。補正パラメータの変更を許さない、AIに管理された未来社会のような!(笑)。Auroさんの仰る通りで、これを入れたら測定とは、結果を受け入れるだけで、理系の楽しみは何もありません。しても変更できませんしね(笑)。

    この夏の間に、拙宅にもディラックライブ導入してみます!

    byTomy at2021-07-05 12:05

  3. Auro3Dさん、

    レスありがとうございます。

    おっしゃる通り結局「聴感上の改善」がすべてなのですが、どうしてもその裏付けを求めたくなるんです。
    今回の場合、測定結果はまあまあかもしれませんが、行った施策は理屈に合っているとは思えないので頭が混乱しています。(笑)

    ≻以前、初めてお邪魔した時に、「随分大人しい音だな」と思い、…

    アハハ、大きな空間で豪快に鳴らしているAuro3Dさんと比べるとそう感じるかもしれませんね。
    私が使っているスピーカーは50年以上前に開発されたもので、しかもその当時から他のに比べておとなしい感じだったのでその性格が出ているのでしょう。
    部屋の響きの影響もあるかもしれません。

    スピーカーの向きを変更したこともあって音は柔らかくなっているので聴いていただいた時よりもさらにおとなしくなっているかも。(笑)

    でもクッキリハッキリ感は増したと思います。

    ≻私の少ない試聴経験では、マルチチャンネルオーディオにおいて「ホール感」というのは、全てのスピーカーの位相が合ったときに出現するような印象があります。

    これはわかる感じがします。
    今回の拙宅の空間表現の改善も同様の結果だといいのですが…

    新兵器楽しみですね。
    最終的にAuro3Dさんがどういう設定にたどり着くのか、興味津々です。

    byK&K at2021-07-05 14:22

  4. Tomyさん、

    レスありがとうございます。

    ≻TWとSTWの極性を反転したのに、何故かインパルスの向きが反転していないのが、気になるのですが、…

    気になりますよね。
    私もなぜそうなるのかわからないのです。
    だからメーカーの極性表示が間違っているのではないかと疑いましたが、そうでもなさそうです。
    TW、STWを極性通りに繋いでそれぞれインパルス応答を測定したときに凸状になったと記憶しているので極性に間違いはなさそうと思いました。でも、記録には残していなかったのです。
    最近よく間違いを起こしますし、記憶も当てにならない(笑)のでやはり残しておくべきでした。

    これも宿題の一つです。

    ≻ディラックライブは理系の味方でもあるし、敵でもあります

    これはよくわかります。
    ナビとかAIは便利で頼りになるのですが、課程を考えなくなりますので、あるいは考えさせてくれなくなりますので、考える能力や楽しみが奪われそうな気がします。

    TomyさんのDirac Live導入結果は楽しみです。

    私の方はOmniMicもしくはREWの奴隷として働く人間Dirac Live状態が続くと思います。(笑)

    byK&K at2021-07-05 14:55

  5. K&Kさん

    こんにちは。
    私自身、大学入試の直前まで理系で数学、物理、化学とやったのに文系学部に進学した中途半端な理系?で、データや理論は非常に気になるものの解決法まで考えられないという厄介モノです。

    よく位相整合のために位置調整すると言われますが、調整前の状態からTWを半波長分前後に動かすと位相回転は補正されるのでしょうか?

    自分でトリノフを使って実験した時には、そう簡単でなかったと記憶しています...

    byのびー at2021-07-05 16:16

  6. のびーさん、

    こんにちは。

    位相って理科系の人間にとっても結構勘違いしやすくわかりにくいことだと思います。
    まずどの周波数の何を基準としたときの何の「位相」のことを議論しているのかはっきりさせないと訳が分からなくなります。

    ですから、

    ≻よく位相整合のために位置調整すると言われますが、調整前の状態からTWを半波長分前後に動かすと位相回転は補正されるのでしょうか?

    上記の質問にはどう答えていいかわからないのです。
    TWの位置をずらせばウーファに対しTWの位相は変化しますが、何を基準にするのかどの周波数でのことを言うのかはっきりさせないとその変化量を言うことはできないし…

    位相整合というのがウーファとスコーカーのクロスオーバー周波数のことを言っているのか、受け持ち周波数帯域のことを言っているのかよくわからないし…。

    のびーさんはたぶんマルチchサラウンドはやられていないのだと思います。ステレオの人とマルチの人では位相整合の要求レベルや目的が違うのでそれを考慮して議論しないと話がかみ合わないことになると思います。

    というわけでこの限られたスペースに書くことはご容赦ください。
    私自身今回の件では自分でどこまで理解できているのか自信がなくなっていますので。(笑)

    直接お会いしたときにお話しできたらなぁと思います。

    byK&K at2021-07-05 21:01

  7. K&Kさん こんばんは。

    前回変な仮説をお伝えしていたようですね。申し訳ありません。
    その後、自宅でもREWでWavelet測定してみました(REWのWaveletにOmnimic的な表示をさせるのは結構大変でした)。

    で、私の現スピーカーはほぼ全帯域が同じユニットから出ているにもかかわらず、周波数によりタイミングがずれているという現象が出ました。難しいものですね。煮詰まってしまいそうなので、私はあまり考えすぎないようにします。

    ともあれ、K&Kさんの調整がひとまず上手くいったようで良かったです。

    ”SCANDALE”、特にシェヘラザードが気に入ったのでSpotifyのお気に入りに登録しておきました。このディスク、1曲目だけONマイクに聴こえます。2、3、4曲目は狭いけれど響きの良い空間で演奏している感じですかね。5曲目はどうなんでしょう?

    良い音源紹介有難うございました。
    (Certic Womanは意外な低音でした)

    bytaketo at2021-07-06 23:14

  8. taketoさん、

    こんばんは。
    レスありがとうございます。

    ≻私の現スピーカーはほぼ全帯域が同じユニットから出ているにもかかわらず、周波数によりタイミングがずれているという現象が出ました。

    確かに難しいですね。
    コーン型の形状のスピーカーの場合にはボイスコイルに近い内周の部分と外周に近い部分では時間差もありますし、高音は内周側、低音は外周が側が分担するような設計になっている場合があるようです。ウチのウーファのように断面の傾斜がエキスポ―ネンシャル(?)のようになっているものや円周状にコルゲーションが施されているものはそういった周波数帯域の分担が考えられているという話を聞いたことがありますので、一つのユニットでもそういうことが起こりえるのかもしれません。

    昔、平面型の振動版を持つスピーカーが一世を風靡したことがありますが、こうすることにより到達時間差や位相の乱れを避けることができるという説明を聞いたような気がします。
    今ではすっかり姿を消してしまいましたが…(笑)

    ≻私はあまり考えすぎないようにします。

    そう考えないとやってられませんよね。
    私の場合は結果は良さそうに見えるのですが、これが正しいのかよくわかりません。
    本当は理論上こうなのでそれに従って調整した結果このようなすばらしい結果が得られました…というふうに行きたかったのですが、全くそうなっていないからです。(笑)

    まあ最後は聴感で判断するしかないのでとりあえずはこれで良しと考えたいです。

    サラ・オットは好きなピアニストなんです。
    不幸な事態に見舞われていますが、まだ活動は続けているようなので良い方向になればいいと思っています。
    あのアルバムのTr1とTr2でサラ・オットが裸足のかかとで床を踏み鳴らしていると思われる音が好きです。(笑)
    メチャクチャ変な聴き方なのでこんなこと言うのは恥ずかしいのですが…

    byK&K at2021-07-07 01:13

  9. K&Kさん、こんにちは。

    私も自分のシステムで緑の位相グラフを確認したい!
    と思っているのですが、
    まだ実行できていなくてムズムズしてます。

    サイドツィーターを足したので高音域は更にギッザギザなのでしょう。。。
    ですが、聴感上は以前よりも音場に解放感があるし音像の定位や大きさも滲んだ様には思えないので(思いたくない作用?)、ギッザギザでも気にしないようにはします。
    が、状況は知りたい!
    知識欲なのでしょう。。。
    そして可能ならば自分の音を科学的に説明できるようになりたい。
    そんな感じですね。
    現状ではおつむが追いついてないので勉強します!

    byCENYA at2021-07-07 18:32

  10. K&Kさん、今日は、

    Phaseのことは、逆相ウーハー問題で何度も測定して、日記に書いたのですが、実は良くは分かっていません(笑)。以前から疑問に思っていたことがあったので、ウェブで調べてみました。
    https://www.prosoundtraining.com/2016/11/14/meaningful-loudspeaker-phase-response/

    Phase測定に際しての問題は、音源からの距離補正をどうするか、のようです。音源から離れると、その距離と周波数に応じて、位相が回転するからです。REWだとMinimum phase(これがややこしい)を仮定して、距離補正をしています。Omnimicのソフトでもおそらく良く似た方法で距離補正をしていると思います。そうでないと、ものすごく右下がりのグラフになるはずです。

    また、その補正後の特性もよく吟味しないと、技術的に意味のあるものかは分からないとのことです。英語ですし、内容も難しいのですが、お役に立てば幸いです。

    byTomy at2021-07-08 10:09

  11. CENYAさん、

    こんにちは。
    レスありがとうございます。

    CENYAさんに場合はステレオですから位相は左右さえ揃っていればいくらまわっても問題ないのかもしれません。

    サイドツィーターなどユニットの数が増えることは難しさも増すように思いますが、CENYAさんのことですからボーカルの定位などはきっちり追い込まれているのではないかと思います。

    私の専門のアナログ電子回路と違って音響系は理論通りにいかないのかあるいは理論が難しすぎて私が理解していないだけなのかもしれませんが、なかなか思うようになってくれません。
    もうちょっと学習が必要のようです。

    byK&K at2021-07-08 15:06

  12. Tomyさん、

    情報ありがとうございます。

    教えていただいたサイトをチラッと見ました。
    面白そうですが難しそうです。
    群遅延がらみの話ですね。
    OmniMicではスピーカーからマイクまでの絶対距離を知ることはできないはずなのでどうしているのか…
    時間をかけて読んでみようと思います。
    理解できるといいのですが…(笑)

    ところでラプラス変換で登場するインパルス(デルタ関数)は時間幅t=0では大きさ無限大、t=0以外ではゼロ、それをラプラス変換した周波数軸上では直流から無限大周波数まで(エネルギ(?)=1という数学上の概念ですが、ここにDiracの名前が登場するんですね。
    Diracのデルタ関数。Dirac Live の名前はここからきていたんだ…
    ラプラス変換、なんか懐かしい感じです。
    サビ付いた頭をたたきながらがんばらなくては…(笑)

    byK&K at2021-07-08 16:34

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