室内&スピーカーの周波数特性チェック

• スピーカーの周波数特性
• 室内の定在波の存在

実験方法

• メインSP Lch 軸線50cmの周波数特性
• メインSP Lch 視聴位置(2.5m)の周波数特性
• メインSP LRch 視聴位置(2.5m)の周波数特性
• センターSP 軸線50cmの周波数特性
• センターSP 視聴位置(2.5m)の周波数特性
• 上記テスト中の室内各ポイントの定在波の聴感チェック

• マイクについて…　正式には無指向性マイクで測定するものですが、一般的な ワンポイントステレオマイクを使用しています。指向性マイクは、聴感的には 耳に手を添えて遠くの音を聞こうとするときの音場に似た音がするもので、 周波数特性も一般的に波があると思って下さい。
  　測定は、左右chのハイレベルな方を取っています。
  
• DACについて…　ポータブル機用の専用外付けDACです。
  
• 測定距離について…　一般的に無響室の軸線1mという測定が多いですが、 部屋の響きはあるので、その分距離を近く取ってみました。
  

●手順

• テストトーンは各周波数L+Rで収録されている。このため
  1.メインLの測定はアンプのバランスつまみでL側に振る。
  2.センターは、PRO-LOGICモードでセンターSPを鳴らし、念のためメインSPはOFFにする。
• 基準レベルの設定は、1kHz正弦波を各SPから流しレベルメーターが"-12dB"に なるように、アンプのボリュームを設定。この基準値からの偏差を読みとる。
• 定在波については、テスト・トーンを流しながら室内の各所でレベルの変動を 聞き取る聴感評価。

測定結果

[図1.メイン/センタースピーカー周波数特性、軸線50cm,視聴位置(2.5m)]

[図2.視聴位置-軸線50cm,周波数特性差分]

考察、感想など

・測定内容全般

　室内の定在波によって大きなピーク/ディップが出来ている。
　従って、帯域によっては、マイクの位置によって観察される周波数特性は 大きく変動する。つまり必ずしもグラフ通りの聴感では無いとも言えるが いずれにせよ凸凹は、有害であり、対策の必要があることに違いはない。

・室内音響のピーク/ディップの観察

　センター/メインともだら下がり傾向は同様だが、比較的なだらかな減衰率の曲線を 描いているセンターに比べると、 メインは"63Hz:-4dB,250Hz:+3dB,16KHz:-4.5dB"の特徴的な凸凹を見せる。
　これは、おそらくスピーカーが部屋の角に設置されているために、定在波の影響が 強く出たものと考えられる。

　その他に特徴的なのは、メインLとL+Rの63Hzで、14dBもの差が出来ている。
　LRのSPの干渉で、大きな谷が出来たのだろう。(実際の音楽などでは目立たない はずだが)
　63Hzは室内の縦方向の推定共振周波数(75-57Hz)にも近い値である。

・メイン/センターの音質差について

　一方高域は"500Hz〜16KHz"まで、+/-3dBくらいの差に落ち着いているが、 センターの4KHzに特徴的なディップがある。
　近接測定では、8KHzに+12dBの強烈なピークがあるので、室内音響のHi落ち との組み合わせで、この谷が出来ている。
　いずれにせよ、メインが500Hz〜8KHzまでほぼフラットであるのに対して センターの4KHzの凹みだけが目立つ。
　"4KHz"前後は聴感上音色の明暗を感じさせる大切な帯域で、ここが下がると 暗くこもった響きになってしまう。
　この結果は、聴感上の特徴(こもったような鼻にかかったような)を 裏付けるものだが、8KHzに最大の山があるため、トーンコントロールで 4KHz以上を持ち上げると8KHzの山がさらに持ち上がり、単純に補正できない 原因となっていたらしい。

　さらにセンターSPの周波数特性について見ていくと、500Hz以下が-6〜8db/oct 程のカーブで落ちていき、とてもカタログの値(70Hz)で音が出ているとは言えず 200Hz位でアウト。
　+/-6dbを保証する周波数範囲は、4KHzの穴に目をつむっても"250〜16KHz"で、 人間の声に大切な帯域、"100Hz〜4KHz"をカバーするにはちょっと低域不足。
　500Hz以下をトーンコントロールで補ってあげる必要がありそうです。

　メインSPに関しては、近接測定では、測定マイクの限界範囲内(40〜18KHzあたり) でほとんど+/-6dBのラインに落ち着き、視聴位置でも、ほぼこれに準ずる素直な 特性を持っているが、部屋の隅にあることからか、低音に大きなピークがある ことが分かっている(別稿)。
　スピーカーのバスレフポートのチューニング周波数と、室内の共鳴が一致して しまっているので、トーンコントロールだけでなく、部屋そのものへの手当も 大いに必要といえる。

・定在波の分布と強度について

　始末が悪いのは低音で、たとえば、床に耳を近づけると、あきれるほど大きな 音がするのが分かります。ゆっくり立つと音量が下がっていきます。
　重低音で床が振動するのは、直接スピーカーの振動が来るというより、室内に ある定在波のエネルギーが、壁面に集中し揺さぶっていることが大きいのでは ないかと推測されます。

　今回は簡単にあちこちで聞き耳を立てただけですが、少なくとも、バランスの いい音を聴くためには壁際に近づいたり、寝ころんだりしてはならないことだけ は言えるでしょう。

・その他

・高音の壁面からの反射
　ステレオ・マイクで測定したので、左右から来る音の音量差も見ることが 出来ましたが、壁面のSPからは、+6dBくらい壁方向から音が来ることが分かりま した。
　SPから出る音と、壁面からの跳ね返りが空間で干渉を起こすようです。
　高音の音量ムラには、この現象もかなり影響しているものと思われます。

というわけで、次回は対策編です

センタースピーカー・スペアナチェック編

●メインLR/C、周波数特性のフラット化

　二つの対策で、スペアナ上のメイン/センターの特性は近づいたのですが、 依然音色の違いは強く、周波数特性だけではない問題が推測させられます。

●スポット正弦波でスピーカーの高調波を観察

　20Hz〜60Hzの低音はまったく正常な音が出ない代わりに「ギヒョギヒョ…」 という金属的なノイズが盛大に出る。
　これはアンプのプロロジック回路が発生しているノイズと判明。
　通常はスモール設定なので、この雑音は聞こえないので無視。

　80Hz以上になるといよいよ音が出てくる。
　ところが、100Hz以下だと倍音が基音の+10dbもの勢いで出る。
　100Hz〜400Hzあたりはさすがに基音より倍音の方が低いが、たとえば、 200Hzあたりでは、400,600,800,1000,1200…と、整数倍の倍音がずらりと並び、 波形も見事な三角波。楽器で言えば、『フルート』が『クラリネット』に なったような音色の変化。
　同じ信号をメインL+Rから出力した場合には、絵に描いたような正弦波が 表示され、余分な倍音はほとんど見あたらない。

　100Hzは男声の、200Hzは女声の地声の会話の周波数に相当するが、 本来無い倍音が盛大に付け加えられることによって、うわずったような 明るい音色に変化している。それが、このスピーカーで声質が変わって 聞こえる最大の原因だったのだ。
　でも、これが原因なら調整による改善はお手上げ(^^;
　スピーカーそのものに原因があるとすると、その理由はこうだ。
　スピーカーの振動板は、電磁石で揺さぶられて音を出す。
　振幅が小さくてゆっくりなら、振動板全体が同じ動きをするので 入力信号と同じ音が出るが、周波数が高く、振幅が大きくなると、 コイルのある根本の動きに周辺部分が付いて来れなくて、しなる (分割振動という)。
　本来の振動以外の動きをするということは、不用な倍音が聞こえると いうことで、こうならないように、スピーカーは軽く、堅く作られるの だが。
　これがこのスピーカーの限界と言うことだと悲しいが、逆に アンプ側の責任もあるとなったら、ますます困るかも…。