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日記

低音域の定在波を改善する実験と失敗

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2021年01月14日

専用ルームでもない限り低音の定在波の処理は難しいですよね?
300Hz以上であればルームチューニングで何とか出来ると思うのですが、
それ以下で特に100Hz未満の低音ともなると物理的なルームチューンによる根本改善は無理かと。。。
じゃあどうするのかというと、100Hz未満の低域のみイコライジング処理を掛けてやるというのが
一つの改善アプローチになると思います。

例えばこんなシステムを妄想しています。


4WAYにして、下二つをDSP付きDACでアクティブに定在波を制御してやろうと。


先ずはサブウーファーは除外した『CENYA&DODAI』のみのユニットで実験をしました。

具体的な方法がこれです↓


Midウーファーはバンドパスにしたいので、現状のローパスフィルターに
「ハイパスフィルターアダプタ」を追加接続してバンドパスフィルターを形成します。
LowウーファーはminiDSPを使います


「ハイパスフィルター自作アダプター」


これをつけて音出しをしたところ音がめちゃくちゃ小さくなっちゃいました。
OminiMicで測定したら全体的に20dBほど下がっていました。
なんで???

フィルターの付ける順序が悪いのか、定数を間違えているのか、そもそもこんなやり方じゃダメなのか。。。
誰か教えて下さい!(泣)


気を取り直して、
バンドパスはあきらめて、LowウーファーをDSP処理した効果を試してみました。

2.5WAYというやつですね。

miniDSPでのクロスオーバーとPEQ(パラメトリックイコライザー)の設定をこうしました↓


その結果の周波数特性がこれ↓

黒ラインが現状の2WAYで、赤ラインがアクティブにコントロールした2.5WAYです。
200Hz以下がダラ下がりになるバッフルステップ回析現象を改善出来ていますし、
80Hz辺りの強力な定在波ピーク(低音の膨らみ)も改善出来ました。


実際にこの状態で楽曲を聴いてみます。

音のバランスは低重心になりとてもいい感じです。
ですが、音の芯がぼやける感じになりました。
これはこれで聴いていてダメなレベルではないのですが、以前の状態からしたら
音像のシャープさが低下してしまっています。
まあ、予想はしていましたが。。。

タイムアライメントの変化を測定しました。

その結果

上が現状までの2WAYで、下が今回のグラフです。
やっぱり乱れてますね!

もっと細かく何秒遅れなのかを測定しました。


約3.5mSの遅れになっていました。
1mSくらいなら許容範囲かなとも思うのですが3.5mSはさすがにダメです。
しかしながら、3WAY化とLowウーファーのイコライジングは捨て難い、、、
遅れを無くすにはどうすれば???
アナログ信号のフィルター処理か、ユニットにネットワークを仕込むかですかね。
ネットワークだとコイルが馬鹿でかくなって大変だろうからアナログフィルターの方向で進めたい希望です。
Lowウーファーのみオペアンプを使用したアクティブ型でもいいと思っているので、どなたかアドバイスを下さいませんか?
アクティブ型で200Hzローパスフィルターと80Hzピーク減衰のノッチフィルター(?)を構成したいです。
パッシブ型なら更に嬉しいです。
ちなみにSPICEにちょこっと挑戦してみたのですが私には使いこなせませんでした。泣


今回の実験の結論としては、
「200hz未満のアクティブな定在波コントロールは有効だ!」
です。

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  1. こんにちは
    音が20dBほど小さい件だけについて。手始めに・・・
    [COLD]からの信号の流れをコンデンサーを一旦無視して追いかけて。

               ┌----------◎--[4.7kΩ]---[GND]
    [出力インピーダンス]-┴-[4.7kΩ]--●--[840Ω]----[GND]
    です。

    ◎はHIGH側の信号取り出しポイント
    ●はMID側の信号取り出しポイント


    抵抗分圧を考えると20dB落ちは妥当かもしれない感触でした。
    4.7kΩと840Ωで分圧すると電圧比≒0.15(-16.5dB)で、出力インピーダンスを考慮するともっと下がるので。

    パソコンにLINE-INがあればそこにフィルター出力を突っ込めばフリーソフトのWaveSpectraで周波数特性をみれます。(スイープ信号を再生する必要は別途ありますけども)
    ↓拙宅のチャンデバの測定の様子です
    https://ameblo.jp/nightwish-daisuki/entry-12468876556.html

    とはいえ、測定にも色々とお約束があったりしますので・・・
    ひとまずパッシブでバンドパスフィルターを構成するのはやめた方が良いと結論付けてみます。

    bynightwish_daisu at2021-01-14 18:00

  2. CENYAさん、


    色々やってますね~!
    私も低音補正には賛成なんです。300Hz以下をDSPで補正しています。上手く補正すると、これ無しには戻れなくなります(笑)。RoonのDSPを使っています。その方法は日記に以前書きましたhttp://community.phileweb.com/mypage/entry/5499/20200907/65912/。

    日記を拝見しながら思ったことを書きますと、mini-DSPの補正機能を使われていますが、Foober2000をお使いのようなので、そのDSP機能を使って、それ以降は前のままの方がBetterではないかと思いました。mini-DSPのDACはN-07AのDACに劣るのでしょうし、mini-DSPは以前の日記の時にも言われていた、レイテンシー(~3ms、今回の測定にも出ているもの)が元々あるのでウーハーには向かないのではなかろうかと。

    でも、低音のルーム補正は大賛成(^o^/)

    byTomy at2021-01-14 18:12

  3. 訂正再投稿です

    コンデンサーがある場合。フィルターの前段の機器と巷談の機器に。
    話はもう少しややこしくなります。
    http://community.phileweb.com/mypage/entry/4813/20201206/66555/
    どういう事かというと計算通りにならない場合あります。

    抵抗がある場合、フィルターの前段の機器と巷談の機器に。
    こちらはそんなに難しくないですがフィルターの抵抗値はこれとの合成抵抗で求めないといけないので・・・。High側を例に挙げれば4.7kΩは直接4.7kΩを使うのでなくアンプの入力インピーダンス(例えば20kΩ)と並列に接続して4.7kΩになるような抵抗器を選定する事になります。

    実際には前段と後段の回路は明らかでないことが普通なので最後にはフィルター特性を測定します。期待値とことなるようであればカット&トライするか、素直にバッファーを組みます。

    bynightwish_daisu at2021-01-14 21:08

  4. ちなみにLTSpiceなどは、フィルターの前段機器の出力インピーダンス、フィルター後段機器の入力インピーダンス、フィルター前段機器のカップリングコンデンサー値、フィルター後段機器のカップリングコンデンサー値など、フィルター以外の部品を実態に沿って配置しないと実機に近いシミュレーションにならないので、中身の分からないメーカー機が相手だとその測定から始めないといけなくて大変です(^-^;) 入出力ンピーダンス測定に悩むより、作って測定が早かったりします。

    ケーブルのコンマ数Ω、コンデンサーの等価直列抵抗の登録が必要な場合も
    https://ameblo.jp/nightwish-daisuki/entry-12567808579.html

    bynightwish_daisu at2021-01-14 21:36

  5. CENYAさん、おはようございます。

    年明けからのスタートダッシュが凄いですね。そのパワーが羨ましいです。
    バンドパスフィルタについては、ハイパス・ローパスの周波数が離れているので、レベルが落ちる構成ではなく、であれば定数が原因と思われます。

    私はこっち系があまり得意ではないので、恥ずかしながら根拠は説明できません。ググってみた結果だけお伝えします。

    【3.4kHzのローパス】
    直列の抵抗:10kΩ
    並列のコンデンサ:4700pF
    【200Hzのハイパス】
    直列のコンデンサ:80000pF
    並列の抵抗:10kΩ

    参照:エム・エス・ラボ
    http://ms-laboratory.jp/hobby/audio/filter/ch_fil.htm

    nightwishさんの仰るとおりパワーアンプの仕様が不明なので結果ありきだとは思います。
    以上ご参考になればと。

    bytaketo at2021-01-15 09:03

  6. CENYAさん、お久しぶり。

     コントロールにどっぷりという感じですが、流石にこの辺になると本格的なデジチャンを使わないと難しいのですが、それはそれでまた別の問題を抱えているので悩ましいですね。

     まあ現状の延長線で解決方法を探るとすれば、まずは低音用のインラインチャンデバのCR定数を0.01μF+4.7kΩを0.047μF+1kΩあたりに、追加のHPFの定数を1μF+840Ωを0.1μF+8.4kΩに変更すればゲインの問題は大分改善されると思います。ただしnightwish_daisuさんも仰っているように入出力インピーダンスの関係で微調は必要です。
     ディレイの問題はアナログでは難しいのですが、苦肉の策として足元にサブウファーを移動させるというのはいかがでしょう。

    byケン at2021-01-15 09:17

  7. 横から少し失礼します m(_ _)m
    N-70Aが1kΩを難なくドライブできるか心配ではあります。
    pioneerの想定よりかなり厳しいので歪み率増加の恐れが出てきます。
    暗黙の了解で20kΩ以上で受けましょうというのがあったようななかったような・・・

    bynightwish_daisu at2021-01-15 11:09

  8. nightwish_daisuさん、ありがとうございます!
    返信が大変遅くなりましてゴメンナサイ!汗
    前後の機器の抵抗を踏まえた計算は私には難しすぎです。。。
    皆さんが提示して下さった定数辺りを幾つか試してみたいと思います。
    こんな時に役に立つのがOmniMicですね〜。
    ちなみにN-70AはDACを改造して取っ替えているので別物になってます!
    パワーアンプを増設するとした場合、
    プリとパワーの間にパッシブフィルターを入れるとゲインの問題は現状よりも楽(調整しやすい)になりそうですよね。
    合ってます?

    byCENYA at2021-01-16 11:00

  9. Tomyさん、遅くなりましたゴメンナサイ!
    PC側でのイコライジングが確かに賢いやり方ですね〜。
    私に設定が出来るかどうかというのが問題だったりします。。。
    というのに加えて
    中音以上は鮮度最重視で最小限の処理でスピーカーに届けたいというこだわりがあって全領域をDSP処理の工程に通すのがためらわれます。
    たとえ中音以上はDSPスルーだとしても工程は増えますよね?
    とは言え試しもしないのはダメなので調べて挑戦してみます。
    PCのDSP処理で上手くいっちゃうとDIYマニアとしては複雑な心情になってしまうジレンマも。。。

    byCENYA at2021-01-16 11:17

  10. taketさん、返信が大変遅くなりましてゴメンナサイ!

    やっぱり定数を変えなきゃならないのですね。
    勉強の意味合いも含めて安いCRをいくつも用意して実験してみます。
    しかし、実際にはバンドパスを諦めて2.5WAYでもいいのかしら?
    Lowウーファー(つまりはDODAI)のウーファーだけローパスとノッチフィルターを組み合わせた複合フィルターを付けられれば面白いかと妄想中です。
    このユニット専用にDアンプを追加すれば更に調整が容易になったりします?
    私は分からないくせにアレコレとやろうとするから右往左往しちゃうんですよね〜。
    もうしばらく付き合ってくださいませ。笑

    byCENYA at2021-01-16 11:31

  11. 80Hzノッチフィルターはオペアンプ1個で作るのを提案します。
    https://www.marutsu.co.jp/contents/shop/marutsu/mame/196.html

    昔の機器はそうだったかもしれませんがボリュームより後ろで音を弄るのは信号が小さいのでオススメしません。信号が小さいほど繊細で高価な機器を要求すると思われるからです。
    鉄は熱いうちに打ての精神なのですが、デジタルデータのうちに編集できるのがベストで、次点はCDなどプレーヤーアナログ出力の全開出力上での編集で、どうしようもないときパワーアンプの直前で編集かなと。

    何もしないで1本のケーブルで伝送するのと、抵抗で60dB絞ってからアンプで60dB増幅器するのとでは音質が全く異なりそうです。その昔、TRIOのプリメインアンプに -20dBスイッチがあって、これを入れると音が小さくなってアンプの残留雑音『サーー』が全く聞こえなくなりました。下がった音量のぶん、ボリュームノブを回せば元通りの音量になりますが・・・その音質は死んでいました。残留雑音と一緒に音までも失ってしまうかのようです。残留雑音『サーー』は我慢して-20dBは使わず使用していた子供の頃の思い出です。

    bynightwish_daisu at2021-01-16 11:37

  12. ケンさん、返信が大変遅くなりましてゴメンナサイ!

    デジチャンはDAIからのI2Sを入力して帯域分けさけされて、それぞれを分派したI2Sが取り出せる仕様の物があるのですよね?
    そしてデジちゃんの後段は複数のDACを接続する的な。

    しばらくは今のシステム構成を大きくは壊さずに改変を楽しみたいと思います。
    お金も無いしDIYの作業自体が楽しいので。汗
    Lowウーファー用のアクティブフィルターを組んでみたいです。

    byCENYA at2021-01-16 11:41

  13. nightwish_daisuさん、こんにちは!

    パワーアンプの直前はダメなんですね、承知しました。
    ノッチフィルターはまさに紹介頂いたこんなのを作ってみたいです。
    これに200HzHPFも追加で!
    頑張って勉強してみます。
    ダメな時は救難信号を発するので救助してくださいませ。

    byCENYA at2021-01-16 11:52

  14. nightwish_daisuさん、横から失礼します

    1本のケーブルで伝送するのと、抵抗で60dB絞ってからアンプで60dB増幅器するのとでは音質が全く異なりそうです。
    プリメインアンプに-20dBスイッチがあって、これを入れると音が小さくなって(中略)下がった音量のぶん、ボリュームノブを回せば元通りの音量になりますが・・・その音質は死んでいました。

    ここの文章に少し違和感があるというか
    ボリュームはまさに-60bBに絞る機構であって
    後ろのアンプで+60dB持ち上げているわけですよね。
    (実際の数値は不問で喩え話に合わせるとして)
    ここでアンプのゲインを-20dBした分ボリュームを開くと
    ボリュームで-40dB、後ろのアンプで+40dBになり
    音量は同じになります。
    このとき後者の音質は死んでいたとあります。
    するとこのお話から言えるのは1本のケーブルよりも
    大きく絞ってから大きくゲインを掛けた方が良い。
    という結論になるのではないでしょうか?

    ただし実際にはゲインが変わる(適正ゲインから外れる)と音質が劣化して音が死ぬ、ということは大いにありえますし、ゲイン可変のアンプはゲインの切り替えで音質が変わってしまう(ので流行らない)ということもあるかと思います。

    byテナガザル at2021-01-16 22:13

  15. CENYAさん、こんばんは

    ボリュームの前で信号を分割するのがベストとは思いますが
    それをしようとすると多連ボリュームが必要になるんですよね。
    しかもフルバランス回路なら2倍必要。
    音質に拘ってビシェイの抵抗切り替え式なんてのを考えると
    ヤバい金額になるので、、、
    自分は泣く泣くボリュームの後ろで分割してます。
    お金さえあるならボリューム(プリアンプ)の後ろで信号を分けるのは避けるべきとは思います。
    お金さえあるなら、、、。

    byテナガザル at2021-01-16 22:25

  16. テナガザルさん こんばんは CENYAさん、少し場所お借りします

    テナガザルさんの言い分は・・・すみません。実は理解出来ていません。ですので、どう説明したらよいのか分からない中での解答レスになります事をご容赦下さい。m(_ _)m

    まず、私が伝えたかった事は
    『一台のアンプの中で、増幅しておきながらそれ以上に減衰させる不条理を無くしたい』
    『抵抗で大きく信号を絞ると、音楽信号は二度と元に戻らない』の2点です。

    ①60dBしぼって・・・異なりそう、この歯切れの悪い話はオーディオデザインさんのコラムを元にした仮の話。実話では『-55dB』でした。実話のこちら↓ご覧ください。
    https://audiodesign.co.jp/blog/?p=653

    ②次の-20dBの方は書いている通り私の経験です。-20dBのSwitchをONしてボリュームのツマミを上げた場合、ノイズは減ったけど音は気に入らなかったです。なぜそうなのかは分かりませんが、信号を絞る場所が悪いと生気のない死んだ音になってしまいそうだ?ということをお伝えしたかったです。

    デジタルでビット落ちを殊更気にされる方がいて、だからといってアナログ抵抗で音量調節したがる人を見かけますが、アナログ抵抗だってビット落ちするぞ???という事をお伝えしたい意図がありました。
    (アナログ抵抗は今作った造語です。普通の可変抵抗器を指します。)

    bynightwish_daisu at2021-01-16 23:10

  17. テナガザルさん、おはようございます!

    CENYAシステムはAVアンプがコアなんで各ユニット(チャンネル)のゲイン調整は簡単な話なのですが音質はどうなんだろう?
    これはこれで気になりました。
    4wayだと多チャンネルプリメインアンプを持ってしても(バランスなので)チャンネル数が足りなくて1way分だけプリアウトしてパワーアンプを足そうと考えてました。
    どうせ足すならフィルターの問題も同時解決出来るかなあと妄想したのですがダメなようですね〜。

    byCENYA at2021-01-17 10:57

  18. CENYAさん、こんにちは

    Foobar2000のDSPには一応Equalizerが元々付いていて、preferenceのDSP-managerでActiveにすると直ぐ使えると思います。私は利用したことがないので、恐らく・・です。グラフィカルEQのようです。とっかかりとしては、悪くないのではないでしょうか?私はROONでPeakタイプのEQを使っており、グラフィカルのものより高機能で音も良いと言われています。Foobar2000でも探せば同じようなPluginやもっと良いものもあるかもしれません。一度私も探してみます。分かればお知らせします!

    DSPを使うと、音の鮮度が落ちるのでは・・という心配はピュアオーディオファンには常に付きまとう問題(危惧)ですね(笑)。私もそうでしたが、PeakタイプのEQで低音のみの補正であれば、鮮度は落ちないと思っています。CENYAさんの耳でどうかを是非判断してみてください。楽しみにしています。

    DIYも是非頑張ってください!

    byTomy at2021-01-17 12:02

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