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なーおなーお さんの日記

 
2006
12月 7
(木)
23:16
[Audio]難解!低域の高調波歪測定(?)
本文

mixiの自作スピーカーの会コミュで話題に上りました、「小型ユニットの低域での歪率」について、「測定してみます」と宣言しました件の記事です。 本日、測定してみました

「みました」と書いたのは、測定結果の評価にあまり自信がもてないからです。 理由は・・


1、自作マイクプリの利得不足により、RMAAでは測定可能レベルにならなかった。 パワーを入れ続けるとやがてクリップ。。 よって、Myspeaker(試用版)での簡易な測定、それも2次と3次の高調波しか測定できなかった。
 SpeakerWorkshopでの測定環境はあったものの、高調波歪の測定メニューが見当たらなかったので断念。 (オヤさん、どうやって測定したんだろ。。)

2、Myspeaker(試用版)での測定結果は、自動的にレベルのノーマライズ処理が働き、測定ごとの相対比較が難しい。 → 評価作業が困難。

3、NearFieldにて測定することで部屋の影響は回避できると思うのだが、バッフル板自体の振動の影響が回避できていない気がする。。

4、自宅の限られた環境での測定結果から高調波歪を定量的に評価するのは難しい。

***

 そんな前置きはこの辺にして、いつものように「Unregistered」表記のMyspeakerで申し訳ないですが、測定したグラフ群も公開します。

でもその前に先ず、わかったこと、感じたことを纏めておきます。

【わかったこと、感じたこと】
1、言われていたように、小口径になるほど低域の高調波歪は増える。 特に、3次高調波歪の増え方が顕著。 (以下想像: 今回はTLD(全高調波歪率)を測定できなかったが、4次以上の高調波歪は増え方が更に激しいかも。)

2、小口径では、ユニット裸で測定するよりも(小さくても良いから)バッフルに付けたほうが低域の歪測定は正確の方向。
 だが、事前に予想していたほどの差はなく、少なくとも口径16cm以上なら裸で測っても大差ない。  また、バッフル板は45cm角でも90cm角でもほとんど変わらない。 ・・但し、あくまでNearField測定の場合の話。

3、バスレフ(今回は3D-スパイラル) やバックロードホーンに取り付けてユニットに背圧をかけ振幅を減らすことで、背圧の良くかかる周波数域に おいてNearField測定の高調波歪は減少する。 (ホーンなどで空振り現象を防止→背圧がかかる(空気に本来の仕事を伝える)→振幅が減る→高調波 歪の減少)

4、上記3、の結果NearFieldでの歪は減るため、バスレフやバックロードの駆動源の歪は減少するのだが、ポートやロード出口の歪はまた別問 題でトータルでは歪が増えることもありえるし、口径のより大きいユニットのそれ以下にするのは至難かも知れない。 特に3次以上の高次高調波歪。

***
以下、測定環境、測定の様子とグラフ及びその解説になります。

1、使用機材
(1)ユニットと使用バッフル・箱 
  (○/△番号は、それぞれ結果グラフ/写真のリンク)

ユニット
(Fostex)
Naked Buffle45cm Buffle90cm Enclosure
FE88ES-R
M0: 1.9g
Q0: 0.45
○11
△11
○12
△12
○13
△13
3D-spiral
○14,○15
△14
6N-FE108S ○21 ○24,○25
S-Swan
FF165K
M0: 7.8g
Q0: 0.2

△31
○32 ほとんど←
○32と同じ

(2)測定機器
 ・PC:(IBM) ThinkPad T42
 ・Sound Device:(Creative)SB Live! 24bit External
 ・DAC:(Accuphase)DC-61
 ・AMP:(Marantz)PM-SA14-Ver2
 ・Microphone:(Behringer)ECM-8000
 ・Mic Amp:自作品 (TI NE5532P使用)
 ・バッフル板: 梱包用のt11mmチップ合板。 画像→(△99

2、測定方法
 ・すべて室内。 普段のセッティング位置、高さ(FL+900mm)。
 ・EnclosureでのFarFieldとPort以外は、すべてNearField測定のみ。
 ・NearFieldでは マイク先端が振動版のセンターキャップから10mm。 アンプのボリウムは同位置。 但し、FarField測定ではレベルを8dbほど上げた。
  また、FF165Kは軸上だと高域の歪でグラフが暴れて見づらくなったため、センターキャップのエッジ部分にて、距離10mmとした。
 ・MySpeakerの「サインスイープによる高周波歪の測定」を使用。

3、測定結果グラフ
 ★注意1:各グラフのレベルはMyspeakerによって自動ノーマライズされています。 中高域のレベルとの相対比較しかできません。
 ★注意2:各グラフの2ndHD/3rdHD/Noizeのレベルは、実際のレベル+40dbされています。 例えば、SPLと2ndHDのクロスしている周波数では、実際には40dbの差があるということになります。(2次高調波歪率=約1%)

○12:Buffle45cm-88ES-R (リファレンス)
88esrbufl45near061207distortion黒(SPL)青(2ndHD)緑(3rdHD)
2次高調波歪も高いですが、3次高調波歪も高い。  以下、グラフ「○15」まではこのグラフとの重ね合わせとなります。

○11:naked-88ES-R
88esrnakednear061207distortion 赤(SPL)桃(2ndHD)橙(3rdHD)
バッフルが無いため中低域以下のSPLが3dbほど下がっています。 SPLと2nd-HDの交点(歪率1%のポイント)が、Buffle45cm/naked=65hz/70hz付近となっており、総じてnakedの方が低域の歪率がやや高く出ていると言えます。

○13:Buffle90cm>-88ES-R 
88esrbufl90near061207distortion 測定誤差を考えると、45cmバッフルとほぼ同じと言えます。 但し、「Unregistered」で隠れている部分に多少の違いが出ていそうです。。m(..)m

○14:3D-spiral-88ES-R-NierField
88esrsubakonear061207distortion 40Hz~100Hzの間において、2ndHDと3rdHD(特に2nd)が共に下がっています。 また、3D-spiralのバスレフダクトとして見たときの共振周波数42Hz付近で、振動板の振幅抑制効果によるSPLとHDの抑制(その分、ダクトから輻射されている) がよくわかるとともに、スパイラルの穏やかなロードが100Hz付近までかかっていること言えます。 

○15:3D-spiral-88ES-R-FarField(1m)
88esrsubako1m061207distortion 上記でボリウムを8dbほど上げて1mで測定。部屋の影響が大きいのか、それともそもそもダクトからの放射は歪が大きいのか。。(?) 40Hz以下の歪はかなり高い。

88esrsubakoport061207distortion オマケとして、ポート(スパイラル出口)での測定。 中域の共鳴が激しいのは3D-スパイラルの特徴で上手に処理しないと耳につきます。 加えて、ダクト共振周波数付近では2ndHD<3rdHD であるが、60~80Hz付近でロードのかかっている部分は3ndHD<2rdHD と逆転している。 3D-スパイラルの低域が聴きやすいのはこんなところにも現れているのかも知れない(? 多分の推測)

 ★88ES-Rはここまで。まだまだ続きます。

○21:naked-FE108S
108snakednear061207distortion

往年のFE108Sらしい中高域が張ったSPL。 低域の2ndHDがなぜかレベルがかなり高い。設計が古いためか。。 一方で、3rdHDは88ES-R比で低め(口径の影響?) 。グラフ「○25」まではこのグラフとの重ね合わせとなります。

○24:S-Swan-FE108S-NierField108sswannear061207distortion

スパイラルの○14のと比べて、更に100Hz以上でもロードがかかって2ndHDが減少しているのが読み取れる。 けれども3rdHDはあまり変わらない・・ ということは、3rdHDはこのまま増幅されてホーン出口から出てくるということ。 

○25:S-Swan-FE108S-FarField(1m)
108sswan1m061207distortion 下の写真では横向き開口ですが、測定時にはオリジナルの背面開口に戻してます。 なんというか豪快なSPL。 背面開口なので部屋の影響も大きそう。 60Hz以下の2ndHD、3rdHDの高さがぁぁぁ・・ 

○32:Buffle45cm-FF165K
165kbuf45near061207distortion ○12のBuffle45cm-FE88ES-Rとの重ね合わせ。 同じバッフルサイズなのだが、165Kのほうが3rdHDが圧倒的に低い。(本当にこんなに低いのか?) やはり口径の影響が大なのか・・ 一方で2ndHDが低くないのが不思議。 Q0が0.2という超オーバーダンピングなユニット特性によるものか・・  

★その他雑感

・今回、適切な測定環境とは言えないものの、低域の高調波歪測定に触れ、その特性の直感的な理解に少しつながったような気がする。 
・バッフルの大きさは(口径8cmクラス以下を除き)ほとんど影響しないことは意外であった。
・小口径でもロードをかけると歪が減るのは直感および聴感上の経験ともつながり、納得できる。 が、ダクトやポートから出てくる音の歪率がどうなるかはまた別、ということも再確認できた。
・S-Swanよりも3D-Spiralの「3D-subako」のほうが低域の質に関して「聴きやすい」と感じていたのだが、その理由の一旦を垣間見ることができたと思う。
・次回はもう少し勉強して、機材も(特にマイクアンプ)なんとかしてチャレンジしたい。 いい加減にMyspeakerをregisterしないとねえ。。って毎回言ってるな。 その前にMyspeakerから卒業したいってえのが本音です。

★写真集

△11
naked-88ES-R
△12
45cm-88ES-R
△13
90cm-88ES-R
Photo88esrnaked
Photo88esrbufl45
Photo88esrbufl90
△14
spiral-88ES-R
△31
naked-165K
△99
バッフル板
Photo88esrsubako
Photo165knaked Photobuffles

以上

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