以上で「シツコイけど」3回シリーズはオシマイ。Alpairについては、あらためてキチントした記事を書きたいと考えています。書くことが多過ぎてまとまらないのよ。あと、ジャコのコトもね。|バスレフ型というのは、密閉型では不足しがちな低音を補強するために発明された巧妙な手法です。この手法では箱に適当な長さ/太さのダクトを設ける事により、ヘルムホルツの共鳴効果を利用して特定周波数領域の音響出力を増強します。当ブログで再三取り上げているように、この方式には避けて通れない様々な欠点が存在します。今回は、そのあたりをシミュレーションを使用して再検討してみます。アプレット版」を使用しました。このツールは、当ブログでも再三にわたって実験結果と比較し、十分な精度を持つ事を確認しています。MetalのTSパラメータをそのまま使用し、ポートの共鳴周波数を50Hzに合わせ、吸音材の量は「なし」に設定しました。50Hzに共鳴点を合わせた時に50Hzまでフラットな周波数特性が得られる容積をトライアンドエラーで探しました。mmで良好な結果が得られました。結果を下図に示します。クリックで拡大してご覧ください。緑が振動板前方からの出力、濃い青がポートからの出力、水色がトータル出力です。赤の二山はドライバのインピーダンス、紫は振動板の振幅、一番下の緑は位相です。Hz以下で振動板の出力は低下し始め、これをポートからの出力が補って共鳴点の50Hzまでほぼフラットな特性が得られています。共鳴点では振動板はほとんど動かず、専らポートから音が出ている事が分かります。共鳴点以下では、ポートと振動板の音が逆位相となるために、互いに弱め合って出力は急激に低下します。次に容積は同じ5Lのまま密閉型にしてみました。これを比較のためにバスレフ型のグラフに重ねたのが下図です。密閉型のデータは全て白でプロットしています。密閉型の容積を2.5Lまで下げた結果を下に示します。白抜きは5Lの結果です。容積を半分にしても、40Hzの出力は1.5dB程度しか低下しません。下はもっと極端に5.5Lから0.2Lまで容積を変化させた計算結果です(参考記事)。密閉型の場合、容積を小さくするとドライバの機械的共振効果が下がるだけで、それ以外の領域のレスポンスはほとんど変化しません。LEANAUDIOではこの機械的共振効果をタップリの吸音材で殺してしまうので容積は重要ではなくなります。バスレフ型を2.5Lにしてみました。共鳴点は50Hzに合わせています。この容積ではフラットな特性は得られません。mmものポート長が必要になります(ポチ型ボックスには入らないっす)。ポート自体の共振もより強くなります(音もより筒っぽ臭くなるということ)。以上からバスレフ型の問題点を挙げてみます。ポートの位相反転により、共鳴点以下で出力が急激に低下するグラフから読み取ると、50Hz以下では-28dB/Octの傾きで急激に減衰します。これは密閉型の-12dB/Octの2倍以上の傾きです。上から3番目のグラフの左側の赤いラインは-12dB/OCtの傾きを持ち、密閉型を50Hzまでフラットにデジタルブーストした時の特性を表しています。位相遅れが大きいグラフの最下段の緑の線が位相特性です。グラフが上に行くほど位相が遅れます。バスレフ型の場合、共鳴点前後で位相が急激に遅れる事が分かります。グラフ左上隅の時計の針は40Hzにおける位相を表しています。20kHzでの位相は時計の3時15分くらいの位置です。密閉型でも40Hzで約120度の遅れが発生しますが、バスレフ型ではその約2倍の遅れが発生しています。ちなみにFrieveAudioは、このような位相遅れも非常に正確に補正してくれます。大きなピークがあり、そこから高周波側にいくつものピークが見られます。これはポート自体の共鳴によるものです。このため、本来の狙いである低音以外にもポートの「筒っぽい音」がどうしても出てしまいます。この周波数は下式でザット見積もれます。kHzとなり、グラフにほぼ一致します。箱に十分な吸音材を入れない場合は、箱の定在波の音もポートから放出されます。一般にバスレフ型の方が密閉型より小型にできると言われていますが、デジタルブーストを前提にするならば、その関係は逆転します。以上を過去に計測したデータと照らし合わせてみます。1)下図は2.5Lでのバスレフvs密閉比較です(参考記事)。吸音材を全く入れていないので、定在波の影響がモロに出ています。Octで実に36dB以上も出力が低下しています。同区間の密閉型の低下量は例によって12dB/Octです。下は、ピチカートベース音の再現性を比較したものです。赤のラインがCD内の信号波形、青がスピーカ前方で測定した音波形です。上がバスレフ、下が密閉+デジタルブーストです(参考記事)。これは共鳴点よりかなり高い周波数での結果です。共鳴点では、影響がさらに顕著になると考えられます。上の波形では、位相遅れというよりは、音の出だしのトランジェント部の波形に大きな問題が見られます。このため、ピチカートベースの音を重視するハチマルにはバスレフ型がどうしても受け入れられませんでした。ちなみに、上図のデジイコは手動でテキトーに設定したものですが、全域フラットに自動音場補正すると、下図のように信号と音波波形はほとんど一致します。下図はダクト音の実測値です(参考記事)。cm、太さ2.3cmから共振周波数を計算すると約1.6kHzとなります。800Hzの立ち上がりは箱の定在波の影響が強いと思われますが、2発目のピークは明らかにポート(筒っぽ)の固有振動の影響だと考えられます。レベルがでかいのには驚かされますね。上の周波数特性グラフにも、定在波以外のポートの影響が見て取れます。以上、このブログで再三述べてきた事を敢えて再度しつこく取り上げました。バスレフ型は、信号処理技術が発達していなかった当時に低音を稼ぐために考え出された極めて巧妙な手段だと思います。過去のオーディオ技術者達の叡智に敬意を払うに吝かではありません。音源がデジタル化されたこの時代において、数多の欠点を背負いながら未だにアタリマエのように使われ続けている事には大きな疑問を感じざるを得ません。微細な「音質」に拘泥する以前に、100Hz以下の低音を正確/明確に聞き取れるようにする事は、「音楽をより楽しく深く聴くため」の「総合的な音楽再生クオリティ」にとって極めて重要であると認識するハチマルには不思議でなりません。オーディオ技術が真っ先に解決しなければならない長年の最大の課題がかくもお座なりにされ、微細な「音質?」とか「ナンタラ感」を追い続ける現在の「ピュアオーディオ」とやらには憤りすら禁じ得ません。マニアはどうでもヨロシイ。装置の事なんか何も知らずに普通に音楽を聴く人々が、アタリマエのようにしっかりとした低音を聴けるようになる事は非常に重要だと思います。今はイヤフォンの性能が素晴らしく向上したので、根本的に進化しないオーヂオ装置で聴くよりも、そちらで聴く方が余程良いといえばそうかもしれませんが。|新システムの方はウーハー側の吸音材を増やす事によって微妙な違和感もなくなり、もうイヂルところは無さそうです。今まで実験君的に適当に箱を作ってきたので塗装も雑ですしバスレフポート用の穴も粘土等で適当に塞いでいるだけです。見栄えのする箱でも作ろうかなぁ。考えていたのですが根っからの開発屋なので綺麗に作るという事に対してはナカナカ意欲が沸きません。面倒臭い事は嫌いなのよね。システムの実験を始めようかな。そっちの方が絶対にオモシロイ。サブウーハー用のモノラルアンプと8cmドライバーが2セット余っているので、とりあえずこれらを組み合わせて近々実験を始める予定です。スピーカーから耳までの距離は50cm以内を目標とします。キーボードの前または後に置いても仕事の邪魔にならない超コンパクトなシステムを目指しますが、ブーストなしでも50Hzまでフラットな特性は維持できそうです(昨日ちょっとだけ実験済み)。このシステムは2.1ch構成にする予定です。卓上のコンパクトなシステムを目指すため、メインスピーカーの容積をどこまで小さくできるかが鍵となります。アプレット版」で密閉型スピーカーにおける容積の影響を計算してみました。Lの密閉箱に入れた場合の特性です。赤はスピーカーのインピーダンス、紫は振動板の振幅です。容積が減るにつれてインピーダンス(赤)のピークが高域側へ移動し、それに伴ってピークの高さ(すなわち共振の強さ)が減少します。共振ピークが抑えられる事によってスピーカーの出力も減少します。このように密閉型の場合はスピーカーの共振によって低域のロールオフ周波数がほぼ決まります。このためドライバーの最低共振周波数(fs)が低いスピーカーほど低域を伸ばす事ができるという訳です。容積の影響はスピーカーのインピーダンス特性が変化する領域だけに現れ、従って共振の効果がなくなる50Hz以下では箱の容積の影響はほとんど見られなくなります。言い換えれば、密閉型はスピーカの共振を利用して低域を「増強」しているとも言えます。この共振領域では小さな入力でも振動板が大きく動こうとするため、特にダンピングファクタの低い小型の真空管アンプでは影響が顕著に表れます(制動が不足する)。僕はスピーカーの共振によるダンピングの弱まった音が嫌いなので、吸音材をたっぷりと詰め込んで共振を抑え込んでいる事は以前の記事で書きました(まだお読みでない方はコチラを先にお読みください)。従って現在のシステムでもさらに箱を小さくしても良いかもしれません(現在2.5Lですが1.5Lくらいまで減らしても良さそう)。スピーカーをそのまま使用する場合には、密閉箱の容積を減らすとてきめんに低域が痩せてしまいます。僕のようにデジタルイコライザとバイアンプ駆動のウーハー(またはパワードサブウーハー)を使用し、かつ、ダンピングの効いた低音を好む場合には、容積をかなり小さくできるはずです。1Lから開始して0.5L程度までトライしてみようと思っています。ベースの音にどうしても違和感を感じてしまいます。逆にクラシックのオーケストラを聴く場合はバスレフ型の方が好ましく聞こえます。今回はこれについて考えてみます。僕がバスレフに対して敏感な理由の1つは、スピーカーから近い距離で聴いている事に起因するのではないかと考えています。バスレフポートからの音と振動板前面からの音の間には周波数によって変化する位相のずれがあり、ある周波数から下では位相が逆転してしまいます。一般的なステレオ装置のセッティングで聴く場合、リスナーはスピーカーからある程度の距離を置くため、特に低域においては部屋からの反射音の影響を近接距離で聴くよりも強く受けます。反射音は様々な経路を通って耳に届くため、最短距離で届く直接音に対して様々に遅れた位相を持ちます。従ってこのような条件で聴く場合には、バスレフポートの位相差はそれほど目立たなくなるはずです。僕のようにニアフィールドで聴く場合は反射音の影響が弱まるために、ポートの位相差が上記よりもはっきりと感じられるのではないかと考えられます。ひとつは、ジャズのベースラインの聞こえ方を重視する僕の癖が影響していると思われます。クラシックのコントラバスは基本的に弓弾き(連続音)ですが、ジャズではピチカート(断続音)を多用します。パルシブな音では位相遅れの影響がより大きく感じられるはずです。ベースを聴くと、弦を弾いたときの「ボン」という主体音に混じって「ボー」という感じで主体音とは分離したような不自然な低音が聞こえる事があり、これがバスレフ嫌いの最大の要因になっています。距離を置いて聴けば反射音と混じり合って気にならなくなるのかもしれません。クラシックのオーケストラを聴く場合にバスレフの方が好ましく感じられる点については、位相の遅れた低音が含まれる事によって擬似的な反響音(エコー)の効果が得られるためでは無いかと考えています。密閉型を近接距離で聴くと、オーケストラの低音の響きがソリッドすぎて味気なく感じる場合がありますが、音階情報の希薄な50Hz以下でバスレフ効果を使用する事によって、この傾向が和らぐように思えます。クラシックの場合、50Hz以下の信号は交響曲でも強くないのですが、「響き」の奥行きや広がりを再現する上でとても重要な帯域ではないかと思います。この部分をバスレフポートに受け持たせると響きの広がったような良い感じに聞こえます。|つい先日、メインスピーカーに使用しているF80AMGポチ1型の例のノーチラス尻尾を外して密閉型にしてみました。以前はをF80AMGを密閉型にすると音がデッド(窮屈)に感じたので40cmのロングダクトを付けて背圧を抜いていたのですが、久しぶりに塞いでみると以外にOK。以前のように音が沈み過ぎるように感じる事はなく、中低音に締まりが増したような気がします。自慢の尻尾いらんやん。コチラさらに、先月くらいからシンバルの音がすごくクリアに聞こえるので、付けっぱなしにしていた超小型スーパーツイーターBATPUREのおかげだと思っていたのですが、3日前にスピーカーセレクターを買ってON/OFF比較してみると全然変化が感じられません。コチラということで、どうやらF80AMGのエージングが進んで音に艶のようなものが出てきたようです。初期はずいぶん地味な(よく言えば癖が無い)ように感じて、もうちょっと音に色気や元気があっても良いかな?と思っていたのですが、エージングが足りてなかったんでしょうね。エージング効果恐るべしです。購入してから約4ヶ月間ほぼ毎日6から8時間は使用していますので、エージングって結構時間がかかるものなのかも知れません。ニアフィールド使用なので音量が小さいために長くかかったとも考えられます。これに気をよくしてサブウーハーのダクトにも吸音材をかなりギュウギュウに詰めてみました。実質的にほぼ密閉型になっていると思います。測定すると低域のレベルは僅かに落ちているのですが、聴感では逆に低音の重みが少し増したように感じます。サブウーハー側のボリュームはもともと1/4位置より低いのですが、これをほんの僅かに(感じとしては0.5mmくらい)上げてやれば、以前と同じイコライザ係数で30Hz/-3dBが確保できました。いう訳で、現在はメインもサブウーハーも密閉型にして使用しています。以前のようにデッドになりすぎる事もなく、もともとダイレクト感に優れていた低音がよりタイトになり、低域音の明瞭性がさらに向上したように感じます。好みますが、音の響きや奥行きといった本来ソースにはないけれど再生場の反響を利用した臨場感や雰囲気を求める方には味気なく感じられるかもしれません。このへんは好みの問題だと思います。Audioで30Hz以下をブーストすると時々ボーボーという感じのブーミーな音がするので30Hzから20Hzにかけてイコライザで急激に減衰させていたのですが、両方のスピーカーを密閉型にする事によってこのような現象もなくなり、20Hzまで平気でブースト可能となりました。バスレフのように振幅の急増や位相の反転が無い密閉型の利点と言えます。密閉、30Hz~20Hzで+10dB加銅氏が「十全のスピーカー」として求める低域特性(25Hz/-5dB)がほぼ達成できた事になります。グラフでは大した違いは無いように見えますが、実際に聴くとオーケストラの通奏低音の響がはっきりと異なります。