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無指向性スピーカーcubeSP技術情報

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当社の製品(無指向性スピーカーcubeSP)の宣伝を兼ねて、マトリックス方式を用いた残響補強のご紹介をしてきましたが、もちんろんcubeSPの代わりに普通のスピーカーを用いても、実用上はまずまずの効果が得られます.

一般のスピーカーをサブ(差音成分再生)に用いた場合の配置のバリエーションのいくつかを下図に示します.

イメージ 1
メインのスピーカーの外側に配置


イメージ 2
少し手前側にサブのスピーカーを配置


イメージ 3
サブのスピーカーを後ろ向きに配置(壁面からの反射を利用)


イメージ 4
サブのスピーカーを受聴位置のほぼ真横に配置


前回ご紹介したアダプタ回路を用いて、差音成分のレベルを適切に調整しながら試してみれば、リスニングルームに適合したスピーカー配置がみつかるはずです.(差音成分レベルはサブのパワーアンプで調整してください)



マトリックス方式を用いた残響補強(その1:基本構成)
マトリックス方式を用いた残響補強(その2:ミキサー回路とCubeSPを用いた改良)
マトリックス方式を用いた残響補強(その3:残響補強の効果)
マトリックス方式を用いた残響補強(その4:ディレイの追加)
マトリックス方式を用いた残響補強(その5:リバーブ回路の追加)
マトリックス方式を用いた残響補強(その6:マトリックス・アダプタ回路)
マトリックス方式を用いた残響補強(その7:スピーカー配置のバリエーション)
無指向性スピーカーcubeSPのカタログ、外形図を公開しました
カタログ http://www.cepstrum.co.jp/products/cubesp/cubesp_catalog.pdf
外形図 http://www.cepstrum.co.jp/products/cubesp/cubesp_outline.pdf
cubeSP製品紹介ページ http://www.cepstrum.co.jp/products/cubesp/cubesp.html

業務用の製品ですので、いわゆるインターネット通販はおこなっておりません. お客様からのお問い合わせに対して個別に見積書を発行します. 個人のお客様に販売する場合も同様の個別対応となります.
マトリックス方式を用いた残響補強のためのアダプタの回路図を公開します.
このアダプタを使うと追加した差音成分(L-R, R-L)再生用スピーカーのレベルの調整がやりやすくなります.(サブのパワーアンプ側でレベル調整可能です)
ソースによってサブのスピーカーの最適な再生レベルが異なるので、こまかくレベル調整をするのが自然な残響感を得るコツです.

マトリックス・アダプタ回路図
イメージ 1


結線図
イメージ 2

回路は非常に単純で、差音生成用のトランスの前段にOPアンプのバッファを入れただけです.
中点電位の生成にわざわざレールスプリッタ TLE2426 を使っていますが、抵抗分割に変更しても問題ありません. 
出力コネクタが2つありますが、後段のパワーアンプで位相が反転する場合の位相合わせ用です.
入力段のスイッチはアッテネータです. 出力レベルが非常に高いCDプレーヤー等を接続した時に、トランスが飽和するのを防ぐためのものです.(S/N等のカタログ・スペックを稼ぐために、D/Aコンバータの5Vppの信号がそのまま出てくる製品があります)
長時間動作が必要な場合は、電源を9V(006P)から単三電池に変更してください. 使用しているOPアンプ NJM4556 は電源電圧±2Vでも動作するので、単三 x4 でも問題ないはずです.



何度も繰り返ししつこく書きますが、マトリックス方式を用いた残響補強が有効な音楽ソースはかなり限定されます.
いわゆるワンポイント・ステレオ・マイク収録的な録音スタイルで、部屋の残響成分(差音成分)がきちんと録音されたソースでなければ効果がありません. 一般的には、クラシック音楽やジャズのライブ録音の一部が相当します. ポピュラー系の音楽ソースは全滅です.

スピーカー・マトリックス方式の擬似4ch再生において、どのような音楽ソースでも効果が得られるかのようなことを言っているオーディオ・マニアや評論家がいますが、空耳の人なのでしょう.



マトリックス方式を用いた残響補強(その1:基本構成)
マトリックス方式を用いた残響補強(その2:ミキサー回路とCubeSPを用いた改良)
マトリックス方式を用いた残響補強(その3:残響補強の効果)
マトリックス方式を用いた残響補強(その4:ディレイの追加)
マトリックス方式を用いた残響補強(その5:リバーブ回路の追加)
マトリックス方式を用いた残響補強(その6:マトリックス・アダプタ回路)
マトリックス方式を用いた残響補強(その7:スピーカー配置のバリエーション)

cubeSP設計変更

業務多忙のため長い間cubeSPの開発を中断していましたが、設計を変更してようやく販売を開始しました. 実は使用しているドライバ(スピーカー・ユニット)の国内の流通の一時的な乱れの問題もあったのですが、それも解消してcubeSPの安定生産の目処がつきました.
当社のweb上の製品情報の更新は今しばらくお待ちください.

おもな変更点は下記のとおりです.

1.搭載ドライバ数(スピーカー・ユニット数)を5ヶから4ヶに変更
2.付属品の周波数特性補正用イコライザ(ハードウェア)の添付の取りやめ

イメージ 1イメージ 2
左:設計変更前(ドライバ5ヶ) 右:設計変更後(ドライバ4ヶ)



正六面体にドライバ(スピーカー・ユニット)5ヶ搭載では対称性が崩れるため、ドライバ4ヶに変更しました. いろいろ特性測定をおこなったのですが、ドライバ4ヶの方が水平面・垂直面ともに指向特性が優れている(無指向性に近い)ことが判明しました.
結局、指向性の良さ(無指向特性)はほとんど筐体の小ささで決まってしまっているので、ドライバの数を減らしても悪影響はまったくありませんでした.
筐体はこれ以上小さく出来ませんので、現時点ではこれが最善の設計です. これでも大型の正多面体無指向性スピーカーよりも良好な指向特性が得られます.
無指向性スピーカーの一般的特性として、低域の周波数特性は平坦になりません. 適切な周波数特性の補正が必要です.(下図はcubeSPの周波数特性測定例)
イメージ 9



低域の周波数特性の補正は特別なハードウェアを用いなくても、市販のグラフィックイコライザやフリーソフトを使えば十分であることが分かりました. 設定データは当社からご提供可能です.
グラフィックイコライザを用いる場合は、ラックマウント型の15バンドのものがちょうどピッタリの特性です.(下図はBehringer FBQ1502の補正設定時の特性例)
イメージ 3イメージ 4イメージ 5
ソフトウェアで周波数特性を補正する場合、Equalize APOが大変便利です. Windowsの標準のオーディオ・システムのプラグインのような形で動作して、録音時または再生時に実時間動作で周波数特性
の補正ができます.(下図はUSBオーディオ・インターフェースを用いて測定したEqualizer APOの補正特性実測例)
イメージ 6イメージ 7イメージ 8
ご紹介している開発中のインパルス・レスポンス計測プログラムでは、忘却係数を用いた移動平均処理(積分)で同期加算をおこなっています. 例えば忘却係数α=0.98とした場合、平均回数N=100とした単純移動平均フィルタと等価な特性になります.

忘却係数を用いた移動平均処理 y[n]=(1.0-α)・x[n]+α・y[n-1] (α:忘却係数)

単純移動平均処理 y[n]=(x[n]+x[n-1]+x[n-2]+x[n-2]+...+x[n-(N-1)])/N (N:平均回数)

x[n]:入力信号 y[n]:移動平均フィルタの出力信号

測定中に突発的な雑音が混入しても、フィルタは測定結果に与える悪影響を「忘却」しますから、慌てる必要はありません. 測定結果に乱れが生じても、そのまま測定を続けていれば再び徐々にS/Nが向上していきます. その様子はリアルタイムに更新されるグラフ表示で確認出来るので、頃合いを見計らって測定結果をセーブすれば良いのです. 


移動平均フィルタのインパルス・レスポンス
 :忘却係数を用いた移動平均処理(α=0.98)
 :単純移動平均処理(N=100)

イメージ 1


移動平均フィルタの周波数特性
 :忘却係数を用いた移動平均処理(α=0.98)
 :単純移動平均処理(N=100)

イメージ 2

http://www.cepstrum.co.jp/products/cubesp/cubesp.html

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