Tomy
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50歳代中ごろからオーディオ復活。2チャンネルに飽き足らず、マルチチャンネルにも足を染める。かつて集めたレコードの再生はきっぱりと止めることにして、PCオーディオまっしぐらです。現在、DACはEXAS…

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日記

ファントムセンターの周波数特性と音量

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2021年09月02日

マルチチャンネル再生の時にファントムセンターを使う場合があります。最近の日記でもこれがよく議論されています。私の日記で、ファントムセンターの音量を−6dBにすると音響エネルギーの総和が半分になり、−3dBにすると音響エネルギーの和は同じになる代わりに視聴位置での音圧が+3dBになると説明いたしました。これにたくさんのレスを頂きました、ありがとうございます。十分ご理解いただけない部分もあるかと思いますので、実証実験をしてみました(^o^/)。

Dolbyで5.1ch音源を2chにダウンミキシングする時の合成方法は以下のようになっています(英語で分かりにくいですが)。−3dB(0.707倍)が標準です、他の文献を見ても、0.707倍でダウンミキシングすると書いてありましたので、ここでは−3dBでLとRに振り分ける場合を想定して実験しました。

Per Dolby's spec:

Lo = Lf + C*cmixlev + Ls*surmixlev
Ro = Rf + C*cmixlev + Ls*surmixlev

...where the two variables, cmixlev & surmixlev can be adjusted in the following preset fashion: 0.707 (–3 dB), but can be adjusted to –4.5 dB or –6 dB in all decoders, and in the newest decoders can also be adjusted to off and 0 dB.

(実験方法)
先日の日記で説明しました拙宅のB&W802Matrixを使い、LもしくはRchの周波数特性、また−3dB音量(音圧)を絞った状態で、L+Rで再生した時の周波数特性を測定しました。測定にはフリーソフトのREWとmini-DSPの補正マイクを使用しています。測定ポジションは(1)センターの視聴位置で顔の間でマイクを固定
(2)その後、その視聴位置で、耳の付近でマイクを8の字を描くように移動させながら、両耳付近での平均特性を測りました。
実際の視聴での周波数特性は(2)に近いと考えられます。

(実験結果1)
(1)のセンターでマイクを固定した条件での特性です。分かり易いように1/6octのスムージングをかけています。
(Lchの特性(下側)と−3dB音量を絞ってL+R(上側)で再生した時の周波数特性)

(Rchの特性(下側)と−3dB音量を絞ってL+R(上側)で再生した時の周波数特性)

上の二つのグラフは、L、Rの特性と−3dB音量を絞ってL+Rで再生し、顔の前でマイクを固定して測定した周波数特性の比較です。どちらも、L+Rの音圧が概ねほぼ全周波数帯域で+3dB増加しています。グラフの縦軸の1区切りが10dBなので、少し見にくいかもしれません(汗)。日記「ファントムセンターの時のエネルギーと音圧合成」で説明したことに一致します。8kHz以上になると、差が小さくなっていますが、これはマイクの位置が完全なセンターではないために左右の音の位相差で音圧低下したと考えられます。

(実験結果2)
(2)の耳の位置で平均特性を測定した結果が以下のグラフです。

(Lchの特性(下側)と−3dB音量を絞ってL+R(上側)で再生した時の周波数特性、両耳の付近での平均)

Rchの特性(下側)と−3dB音量を絞ってL+R(上側)で再生した時の周波数特性、両耳の付近での平均)

上の二つのグラフは、L、Rの特性と−3dB音量を絞ってL+Rで再生し、両耳の付近でマイクを動かしながら測定した周波数特性の比較です。どちらも、L+Rの音圧が1kHz以下の周波数帯域で徐々に増加し、低域では+3dB増加に近づきます。

(まとめ)
当然といえば当然ですが、マイクをセンター視聴位置で固定すると、−3dBの音量を絞って再生したL+Rの周波数特性は、ほぼ全域で+3dB上昇します。耳の付近でマイクを動かして平均をとると、センターから30cmくらい離れたところまで移動させているので、両SPからの音に位相差が生じ、波長の短い1kHz以上では音量はほとんど変化しません。しかし、中低音では徐々に音圧が増加し、低音になると+3dB増加となります。ボーカルの帯域は2〜3dB増加と考えてよいのではないでしょうか。

したがって、ファントムセンターは低域を少し持ち上げた特性になっています。センターSPの音量や周波数特性はLとRの特性に合わせるようにセッティングするので(下図参照)、ファントムセンターにするとセンターSPの特性と中低域が2〜3dB異なる状態となります。
(拙宅のシステムはDirac Liveでルーム音響補正されています)

(L、C、Rchの周波数特性比較)

以上が今回の実験結果です。センター位置で視聴するなら、−3dBは少し音量増加を招くので、もう少し絞ってもいいかなという印象です。ちなみに、ファントムセンターとする時は−4〜−5dB音量を絞るのが私の好みです(通常はセンターSPで再生します)。

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レス一覧

  1. Tomyさん

    連関して、私もセンタースピーカーの日記を書きましたが、そちらで、この「結論」だけいただいて、自分の記事の考察に引用させていただきますね(途中は私では理解不能なので=笑)。

    >ファントムセンターは低域を少し持ち上げた特性になっています

    確認ですが、これは、本来は「センター」に音が振られているマルチチャンネルソースを「センターレス」で再生した場合のことであって、普通の2chソースを2chで再生した場合の「中央定位」のことを言っているわけではないという理解でよろしいでしょうか?

    byAuro3D at2021-09-02 18:06

  2. Tomyさん こんにちは

    一つ報告です。 オーディオチェックCDからの切り口で。

    前置きここから。

    NORDOST(SYSTEM SOLUTION SET-UP & TUNING DISC)のTrack2
    チャンネルテスト「左」「中央定位」「右」の再生ですが、
    おねーちゃん の 声 が「左」「右」「中央」と順次切り替わります。
    このときの音声のボリュームは全て同じに聞こえていました。
    (特にボリュームを意識して聴いた訳ではない)

    前置きここまで。

    Tomyさんのお話をこの前置きに照らし合わせますと、
    「中央定位」のときの左右のchレベルは、
    「左」「右」の独立再生のときと比べて
    「-3dB」だけレベルを下げられているだろうとの予想がつきます。

    実際に、
    レベルメーターでピーク(Peak-Hold)を観察した結果は
    以下でした。 ※フリーソフト WaveSpectra で 再生

    --------------ピーク(Peak-Hold)読み取り---------------
    左単独:左=-0.1dB、右=省略
    右単独:左=省略、右=-0.1dB
    中央定位時:左=-2.7dB、右=-2.7dB
    --------------------------------------------------------
    その差は「-2.6dB」でしたので、ほぼ予測通り。

    Tomyさんのマイクでの測定結果に照らし合わせますと、
    中央定位時は音量が上がって感じられる可能性が示唆されていますが、
    実際の耳での聞こえ方としてTomyさんの環境ではこのCDの
    Track2のセンター定位時の音量は、音量が上がったように
    聞こえるのだろうか?という個人的な興味はありますけれども
    それは私のなかに留めておきます。
    マイクの測定結果と、人の聴こえ方は一致するのか?
    もしも興味を持たれましたら Track2 聴かれてみてくださいませ。

    bynightwish_daisu at2021-09-02 18:59

  3. Auro3Dさん、レスありがとうございます。

    Auro3Dさんの日記も拝見しまたよ。もちろん、引用していただいて結構です。この日記は、私の個人的な意見はなるだけ入れないように書きました。事実を忠実に記載して後は皆さんの考えで、利用していただければと思っています。

    >普通の2chソースを2chで再生した場合の「中央定位」のことを言っているわけではないという理解でよろしいでしょうか?

    普通の2chソースのセンター定位する音源は、この特性で聞いてミキシングしていることになります。でも、我々が再生する時も同じ周波数特性で再生するので、問題ないということですね(笑)。これに比較して、ミキシング時にセンターSPを聞きながら調整した音源は、ミキシング時よりも僅かに低音が持ち上がると思います。

    byTomy at2021-09-02 19:48

  4. nightさん、

    あれ?私の日記には興味ないと言われたんじゃないんですか(笑)?

    >CNORDOST(SYSTEM SOLUTION SET-UP & TUNING DISC)のTrack2

    このトラックは持っていないので、残念ながら聞くことはできません。
    2〜3dBの音量差を聞き分けられるかどうかは、聞方次第です。瞬間に切り替えると誰でもわかります(私でもわかります(爆))。10分置いて聞くとわかる人は少ないでしょう。nightさんはどうなんですか?

    byTomy at2021-09-02 20:02

  5. Tomyさん

    Auro3Dさんの日記『左右のスピーカーの音って、揃ってますか?』
    こちらの日記のレス欄での行き違いについては、
    私の解釈の落ち度として釈明とお詫びを申し上げておりました。
    Tomyさんの意図 『招待』 を読み取れずすみませんでした。
    あのときの場所を移そうという申し出にNOと回答したまでで、
    Tomyさんの 『日記すべてに興味がない』 という発言は、
    書き込みを見直しましたが存在しませんでした。。。


      *************************************************
        第三者の皆様はAuro3Dさんの該当日記を
        参照して頂ければ状況が飲み込めると思います。
        (ことばの取り違いでした)
      *************************************************


    あの日の日記への招待は、
    Tomyさんにより取り下げられてしまいましたので
    その日記へのレスは差し控えました次第です。

    その日記のなかで以下のようなやり取りが見えたのです。

    --------------------------------------------------
    >ヒジヤンさん、

    >何時もレス頂きありがとうございます。
    >補足説明助かります。

    >(余談です)例の音源、聞いてみましたが、
    >ちゃんと上に上昇しました。反対側にも弱いながら音量が配分
    >されているので、SPの僅か内側を上がっていくように聞こえました。

    >byTomy at2021-09-01 16:04
    --------------------------------------------------

    これを見て、入手を渋られていた
    NORDOST(SYSTEM SOLUTION SET-UP & TUNING DISC)を入手された
    のだ!! と、これまた 『早とちり』 してしまったようです。
    スミマセン。お持ちでなかったのですね。



    >nightさんはどうなんですか?

    18:59のレスに書きましたように、私には同じ音量に聞こえていました(^^;
    マイク測定とは一寸一致しない結果ですので気になりました。
    第三者様のなかで、追試してくれる人が居たら心強いかも(^^;
    .

    bynightwish_daisu at2021-09-02 20:41

  6. nightさん、

    その時以来、そのAuro3Dさんの日記のレスは見ないようにしましたので、あの後どのようなレスがあったかは存じません。

    >私の解釈の落ち度として釈明とお詫びを申し上げておりました。
    今知りました。

    お互い水に流しましょう!

    >私には同じ音量に聞こえていました。
    瞬時に切り替えられるようにできませんか?そうすると分かると思います。 

    byTomy at2021-09-02 21:00

  7. ゴメンナサイ。瞬時切り替えは難しいです。
    私ができても他の人々が出来ないとあまり意味がありませんし。そんなに間を置かずにオネーチャンは発声しますので、それで分からない差は分からないで良いのではないかと。

    わたしがここで大切だと思っていることは、
    有意な音量差が多数報告されるのか? それとも音量差が分からない報告が寄せられるのか? それともどちらでもなく両者は拮抗するのか? あるいは誰も追試しないのか   そういった、実聴によるフィールド試験?の結果です。

    実聴の結果が、今後の皆さんのマルチチャンネル再生の調整における肥やしになると期待しています。
    測定結果がとても優秀でも聴いた感じがダメというのはよくある話ですよね。
    .

    bynightwish_daisu at2021-09-02 21:29

  8. Tomyさん、横レスすみません。

    nightwish_daisuさん、
    私が持っている1枚組ではチャネルテストの中央定位が無いので追試できません。音量の大きさ比較ならスマホの騒音計アプリやEtaniRTAで数値化できるのでは?

    byミネルヴァ at2021-09-02 21:34

  9. ミネルヴァさん 

    〉音量の大きさ比較ならスマホの騒音計アプリやEtaniRTAで

    ゴメンナサイ。
    私は人間にどう聴こえるかを知りたいのでマシーンではダメなのです。部屋に響いている音を全て拾うマシーンと、選択的な聞き方をする人間の能味噌との違い。格好付ければ音響心理学的な部分に入り込むのか入り込まないのか、人間の認知について考察したいところなのです。マシーンはノイズでも襖の共振でも音楽でない音まで何でも音だと判断するので余り好きではなかったりします。

    センター定位も、発声源がそこにないのに、そこから聞こえるわけでして・・・。+3dBでも、そう聞こえないという事は可能性はあると思うのです。もし、そう聞こえないのであれば Dolbyの振り分け方、すなわち-3dBは人間の聴こえ方を反映した妥当な数値であることが想像できます。現時点では妄想に過ぎませんが・・・

    bynightwish_daisu at2021-09-02 21:52

  10. nightwish_daisuさん、

    なるほど了解です。

    byミネルヴァ at2021-09-02 21:55

  11. nightさん、

    音量差が聞こえるかどうかは確かに大事ですね。聞こえ方として、大きさだけでなく、音量差による音像移動も加えると面白いと思いますがいかがでしょう。音像が移動することで、より明瞭に音量差がわかるように思います。左右のSPの音量を3dB差をつけると、どのくらい音像がセンターからずれるかです。日記にして、みなさんに報告していただくと良いのでは?是非お願いします。片chの音量を3dB絞るだけなので、どこのお宅でもできますね。音域も、低音(ベースなど)、中音(ボーカル)、高音(シンバル)など分けてみても良いですね。

    ミネルヴァさん、

    ご指摘の、LCRのf特性の差を追加しております。ご覧下さい。

    byTomy at2021-09-02 22:01

  12. 想像ですが、Dolbyの-3dBは L C R の3本のスピーカーを
    『横一列に並べたオーソドックスな配置』 を想定しているのかもしれません。
    その場合、Cが試聴者との距離で一番近いので音圧が他より高く観測されて当たり前。

    それでは C の 音が主張し過ぎると感じて -3dBではなくて -4dBや-5dBを選択するTomyさんのような方もいらっしゃる。
    それは決して間違いではなくて、先の想像の延長戦上で考えれば、L C R が 試聴者から同一距離。 つまり L C R の3本のスピーカーが 
    『同心円状に配置された状態』 を再現したい行為の表れ・・・である可能性も出てくるわけです。(音量レベルを下げることと、定位が遠くになることは人間の認知的にはニアリーイコールなので)

    ちょっと論理を発展させ過ぎましたが、現時点で想像していることの紹介でした。

    bynightwish_daisu at2021-09-02 22:12

  13. Tomyさん 

    >左右のSPの音量を3dB差をつけると、どのくらい音像がセンターからずれるかです。
    >日記にして、みなさんに報告していただくと良いのでは?

    ゴメンナサイ。
    わざわざ報告する程の事ではないと思います。
    バランスつまみのあるアンプの人なら、ツマミをくりくりすれば良いだけです。
    一般的には人間は1dBの音量差を殆んど感じとることができないとされていたと記憶していますが、左右の音量差として捉えれば定位が真ん中からソフトボール半個~1個分程度ズレるので、1dBの音量差も認知可能というのが私の意見です。(だいぶ昔の経験です。左右スピーカー間の距離は忘れました。)

    bynightwish_daisu at2021-09-02 22:32

  14. Nightさん

    >想像ですが、Dolbyの-3dBは L C R の3本のスピーカーを
    『横一列に並べたオーソドックスな配置』 を想定しているのかもしれません。

    −3dBの話は特にDolbyだけの話では無いんです。他にも調べましたが、全て−3dBでミックスダウンすると記載がありました。多分AVアンプのファントムセンターも何も指定するところがなければ−3dBなのだろうと思います。

    まあ、800Hz以上はL/Rと全く変わりませんし、それ以下で3dB上昇しても、センターの音声だけ聞いている分には、大きな差にはならないでしょうし。ただ、L•RとCの間のファントム音像形成には影響しそうです。

    byTomy at2021-09-02 23:50

  15. Tomyさん

    理系ではない私が言うのは心苦しいのですが。。。

    時間のない人は<まとめ>だけを読みます。
    その<まとめ>をみると「実験結果1」にかなり偏った内容になっています。
    つまり周波数全域で2~3dB上昇しそうな印象での記述になっています。


    しかしレス欄では

    >まあ、800Hz以上はL/Rと全く変わりませんし、

    このように仰る。(こちらは「実験結果2」)


    結局どっちなのよ? と 読者は混乱します。

    せっかくの実験なので、
    <まとめ>を実験1と実験2の試験目的とその結果、考察を入れてもう少し分かりやすく編集されることをオススメします。まぁグラフを見れば分かるのですけど、グラフだというだけで全く見もしない人もいるので。そんなの知った事かと言われればそれまでですが、私自身混乱したもので(^^;
    .

    bynightwish_daisu at2021-09-03 00:17

  16. Tomyさん、お早うございます。

    >ご指摘の、LCRのf特性の差を追加しております。ご覧下さい。
    すみません。私が期待していたのはセンタースピーカーとAVアンプでセンターを振り分けたフロントスピーカー二本のf特性の差だったのですが。

    byミネルヴァ at2021-09-03 06:01

  17. 私がAVアンプの振り分けにこだわるのは、LRを3dB落として計測したとされていますが、実際に3dB落ちていたのか疑問があったためです。

    byミネルヴァ at2021-09-03 06:21

  18. 連投すみません。
    私には素朴な疑問があります。
    センターに二本のスピーカーをくっ付けて置いた時とそれを離して置いた時で音圧に1.414倍の差が出るものなのか、という疑問です。

    byミネルヴァ at2021-09-03 06:52

  19. ミネルヴァさん、

    >実際に3dB落ちていたのか疑問があったためです。

    実験ではDSPで−3dB落としていますが、AVアンプでー3dBになっているかという質問ですか?それなら、私はAVアンプは使わないので、実験はできません。ミネルヴァさんはお持ちなのでは?

    >センターに二本のスピーカーをくっ付けて置いた時とそれを離して置いた時で音圧に1.414倍の差が出るものなのか、という疑問です。

    実験はそちらにお任せします(笑)。疑問はご自身で解く方が面白いですよ!

    byTomy at2021-09-03 09:37

  20. Tomyさん、こんにちは。

    なるほど了解です。実験は面倒だなー(^。^)
    思考実験で済ませようかしら?

    byミネルヴァ at2021-09-03 18:34

  21. ミネルヴァさん、こんばんは

    こちらも了解です。
    これからも宜しくお願いします!

    byTomy at2021-09-03 23:14

  22. Tomyさん、
    nightwish_daisuさん、こんにちは。

    nightwish_daisuさんがご提案の追試をどなたもされないようなので、実施しました。

    手持ちのノードストのCDには「センターチャンネル音声」が無かったので、2014年2月号Stereo誌付録の「究極のオーディオチェックCD 2014」の1トラック目を使いました。

    聴感としても騒音計の数値としても、レフト、センター、ライトの音量は同じでした。

    以上簡単ですが報告いたします。

    byミネルヴァ at2021-09-06 16:10

  23. ミネルヴァさん、こんばんは

    センターの音量が計測で大きいかどうかは、測定の仕方、によるとは思います。L・Rの音声をそのまま−3dB音量を落としてL+Rで再生しているのなら、周波数分布が違っているので、平均の仕方で、恐らく異なるのでしょう。

    2〜3dBの音量差は、数秒時間を置いて聞くと、分かり難い範囲なのでしょうね。しかし、私的考えでは、数々の測定には現れない(お祓いレベルを含む=失礼)音質改善にトライする前に、考えるべき点であるのは間違い無いかと。少なくとも、センターレスとセンターSP有を比較試聴するときに、これを考慮しないと公平では無いように思います。比較試聴で1dB音量を大きくすると、音量大のSPが選べれることが多いと聞きます。

    byTomy at2021-09-07 02:29

  24. (追加)
    ミネルヴァさん、ご報告ありがとうございました。
    (これ書くの忘れてました、汗!)

    byTomy at2021-09-07 02:30

  25. Tomyさん、こんにちは。

    センタースピーカー有りとセンターレスで、「基本的には」センター成分の周波数分布つまり音質と音量は同じだと思います。
    従って、両者の比較に特段の考慮は必要無いでしょう。

    但し、左右の壁が反射し易く、フロントスピーカーが左右の壁に近いと、フロントスピーカーの方がセンタースピーカーより反射音が大きく、音質と音量に影響する可能性はありますね。

    我が家では音質、音量に聴感でも測定でも特段の差は有りませんでした。フロントスピーカーと左右の壁は近いのですが、内振角度が大きいので、反射の影響が少なかったのが影響したかも知れません。

    byミネルヴァ at2021-09-07 14:17

  26. ミネルヴァさん、

    >センタースピーカー有りとセンターレスで、「基本的には」センター成分の周波数分布つまり音質と音量は同じだと思います。

    周波数分布は測定したのではないと思いますので、まあ、一度測定してみてください。AVアンプがー3dB音量低下でファントムセンターにダウンミックスしているかにも興味はありますし。

    思考実験ですまされたようですが(笑)

    byTomy at2021-09-07 14:32

  27. 連投失礼します。

    AVアンプでフロントスピーカーとセンタースピーカーの周波数特性と音圧が揃えてあれば、センター有りとセンター無しを切り替えても、その差は小さいと思われます。

    byミネルヴァ at2021-09-07 14:38

  28. ミネルヴァさん、

    レス有難うございます。
    差は大きくないのは確かですね。この日記では、測定に十分かかる差があることをお分かり頂きたいために、書きましたので、これで良いかと存じます。

    皆さんありがとうございました。
    これで、この日記締めさせて頂きます。

    byTomy at2021-09-07 14:43

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