SX-DW7をSPD-P１（P1kit）でドライブ

キーワード 　　ＡＬＴＥＣ５１５Ｂのグループディレー 　ＴＡＮＮＯＹモニターゴールドのグループディレー 　YＡＭＡＨＡ１０Ｍのグループディレー 　ディレーで位相を合わせる（動画シミュレーション） 　ＤＷ７をパワードサブウーファーとして使うときのグループディレー 　SX-DW７　ｖｓ　SPD-P1ドライブSX-DW７

■　昨年末、Victorより発売されたSX-DW7をFilter
OFFでの使用を予定しています。Ｐ１ｋｉｔ を SX-DW7の周波
数特性に合わせて頂くことは可能でしょうか。

■　大変評判の良いサブウーファーのよう
ですね、専用の補正特性を作るには測定が必須の作業です、
その測定結果に聴感での補正を加えながらＤＳＰに与える仮の係数ファイル
を作り、この作業を複数回繰り返して聴感に一致する係数ファイルを作ります。

サイン波による周波数特性は殆ど役に立ちません、
インパルス応答を基に周波数特性と時間特性を算出し、逆補正の条件を
算出します。ＤＷ７を１ヶ月程度お借りしないと不可能な作業であると同時に、
特注の仕事としてお受けすると、かなりの費用が必要になります。

売れ筋のサブウーファーをターゲットに、専用のプロセッサーを
販売（Ｐ１ｋｉｔ 用のオプションＲＯＭも計画）する予定がありますから、
そのデータを先行して作るつもりになれば、
お申し出に無償でお答えすることは不可能ではございません。

まず１ヶ月程度ＤＷ７が借用可能か否かお知らせ下さい。
可能であれば、日程をご相談させていただきます。


SX-DW7以外の機種のご希望もお寄せ下さい、
SPD-P1に補正データを組み込んで、デモ機をお貸しいたします。



周波数特性

借用したＤＷ７を測定いたしました、オーディオルーム（無響室ではない）で
測定した結果で多少の誤差を含むものですが、メーカー発表（ラジオ技術）の
周波数特性と殆ど一致し、３０Hzまでほぼフラットです。

ＳＰＤ−Ｐ１で周波数特性を補正するとしたら、２０Hz以下のブーストですが、
バスレフ型のサブウーファー比で低域のレンジが１オクターブ広く、
ＭＦＢや信号処理などを使いスピーカーユニットの許容範囲内の補正がかかった
サブウーファシステムですから、周波数特性を補正する意味があるか否か
迷うところです。

ＳＰＤ−Ｐ１で４０Ｈｚ以下にパスバンドを設けたものが下記の左４つです。

位相（時間）特性

ピュアオーディオのスピーカーシステムはほぼ例外なくマルチウエイの
構成で、ツイーターとスコーカー、スコーカーとウーファーなどのクロスオーバー
ポイントの位相がシビアに整合されています。

そこに位相に無頓着なサブウーファーを加えて良いものでしょうか？

人の聴覚は左右の耳に到達する楽器の音のごく僅かな時間差を検知して
楽器の方向や距離、楽器の輪郭や存在感、佇まいなどを認識します。
CDプレーヤーがCDから音を読み出す間隔は「１/４４１００秒に一回」ですが
驚くことに人の聴覚はこの１データ分の時間ズレを検出することができるのです。

これほど精密な聴覚に、位相を無視したサブウーファーを追加して、
スピーカーシステムのクォリティーが損なわれることがあっても、向上することはありません。

　　ＡＬＴＥＣ５１５Ｂ（３８cm）のインパルス応答


見慣れないデータだと思います、パワーアンプが駆動してから、スピーカーユニットが
動き出すまでの時間の計測です。
左端が駆動点で時間 ’０’、
右端が時間 ’２msec’（１０００分の２秒）です。

更に拡大すると



アンプが駆動してから １５６．５μsec（１１５μsecとも読める） 後にコーンが動き出す
ことが分かります。つまりALTEC５１５Ｂの反応速度は１５６．５μsecです。

注１．階段状の波形はＦＦＴの最小分解能により発生したものです。実際の特性は
階段を滑らかに補正したカーブです。
注２．立ち上がりの傾斜角度はウーファーの周波数特性に依存します。
一般に高音域の周波数特性が良好（ウーファーとしては？）な
ユニットは立ち上がりが速くなります。「注３」もご参照下さい。
---------------------------------------------------------------------

以下各種スピーカーの反応速度です。

　　ＴＡＮＮＯＹモニターゴールド（３８cm）のインパルス応答



拡大データも測定したのですが、整理の際に削除したか？、見当たりません。
概略ですが、TANNOYモニターゴールドの反応速度は１４０μsec程度です。

６５０μsec付近から始まる細かい振幅は、同軸上のスコーカーの応答です。
スコーカーの振動板が後退しているため、ウーファーの発音より５１０μsec
遅れています。蛇足ですがこの結果から、

直線位相のデジタル・チャネルデバイダーでウーファーの時間を５１０μsec遅らせると、
モニターゴールド・ユニットの位相干渉の無い素の特性が聴けることが分かります。

５１０μsecはCDから音を読み出す間隔　「１/４４１００ 秒」　の２８．７倍のズレに
相当します。１個のズレで音象定位と楽器の存在感が惑わされる聴覚の
精度に比較すると、空恐ろしい数値です。


これらの時間ずれは直線位相が実現できるDSPによるFIR形式のチャネルデバイダー
以外では救うことができません、つまりアナログ・チャネルディバダーや
DSPの演算速度の限界によりIIR形式を採用したチャネルデバイダー
では周波数特性と位相特性を同時に満足させることはできないのです。

しかしＦＩＲが必ず正しいとも言い切れません、
音楽の背景のエコー成分などに支配される演奏の臨場感や楽器の佇まいのなどの
再現性は位相を合わせることで格段に改善されます、
一方この位相ズレがＳＰＫの音色を作っているかもしれないビンテージスピーカーでは、
オリジナルの持つ音色が損なわれたと感じるかもしれません。

--------------------------------------------------------------------

　　YAMAHA　１０M（初期モデル、１６cm）のインパルス応答


YAMAHA　１０M　拡大


録音スタジオのＲｅＭｉｘモニターとして世界中で使われた密閉型の１６cmウーファー。
１６cmでも１１５μsecで、３８cmウーファー比で際立ったスピード差はありません。

注３．「注２」にも書きましたが、立ち上がりが速いのはウーファーの高域特性が
良いからで、ウーファーの反応速度ではありません。


以上
普通のオーディオルーム（無響室ではない）で測定したラフなデータですが、
オーディオ用ウーファーの反応速度の概略を掴んで頂けたと思います。

サブウーファーに使うスピーカーユニットに、立ちあがり時間１２０〜１５０μsec
程度のウーファーを採用すれば、サブウーファーユニットのディレーを考慮
せずにサブウーファーを構成することができます。


ＳＸ−ＤＷ７をＳＰＤ−Ｐ１でドライブするには、

注：この項目は測定の初期段階の結果からＤＷ７の速度を予想したものです。
次の項の「耳でディレータイムを確定する」にあるようにＤＷ７の
実状とは一致しておりません。動画シミュレーションの説明のために
削除せずに残してあるものです。

ＤＷ７の反応速度を知る必要があります。
メーカーから発表されたデータは無いと思われますので、測定しました。

ローパス周波数１２０Ｈｚ


ローパス周波数８０Ｈｚ


ローパス周波数４０Ｈｚ



ＤＷ７のローパス周波数を１２０Ｈｚに固定してＳＰＤ−Ｐ１で位相補正をかけます。
一般に市販のサブウーファーのインパルス応答を測定すると、フィルターをＯｆｆに
できないものが多いこともあり、スピーカーユニットの反応速度がメインスピーカーの
反応速度の１０倍以上遅れるものが多いようです。

つまりサブウーファーをメインスピーカーと同列に並べたのでは、位相整合はまず不可能で、
サブウーファーをかなり手前に配置しないと、メインのウーファーとの
位相整合がとれないのです。しかも一般にローパスの周波数を動かすと、
その距離も連動して変化するのが通常です。
ローパスポイントの変更毎にサブウーファーの位置を前後する必要があります。




ＳＰＤ−Ｐ１（Ｐ１ｋｉｔ）でＤＷ７との位相整合を取るには、デジタル信号処理で
等価的にサブウーファーの位置を移動する方法
で位相調整を行います。

ＳＰＤ−Ｐ１と市販サブウーファーを組み合わせてスーパーウーファーを構成するには、
サブウーファー付属ののローパスフィルターはＯｆｆまたは最大周波数に設定します。

ＤＷ７ではフィルター周波数の最大値の１２０Ｈｚに設定します。
上記１２０Ｈｚのインパルス応答から、グループディレイ＝８．５msecであろうと仮定して
メインスピーカーのウーファーとＤＷ７のウーファーの動きをシミュレートすると
下記のようになります。

サブウーファーの音が８．５msecメインより 遅れていると、クロス周波数１００Hzでは、 メインとサブの位相差は３０６°になる。	ＤＳＰにより、グループディレーを１．５msec 追加すると同位相で振動する。
１００Hzの振動モードシミュレーション どちらの音が正しく波形合成されるのか、一目瞭然です。

サブウーファーの音が８．５msecメインより 遅れていると、クロス周波数６０Ｈｚでは メインとサブの位相差は１８０°になる。	ＤＳＰにより、グループディレーを８．１７msec 追加すると同位相で振動する。
６０Hzの振動モードシミュレーション SPD-P1（P1kit）では、フロントパネルのD1、D２を設定すると 振動モードを同位相にするためのディレーが自動挿入される。

--- スピーカーの動きを更に詳しくゆっくり動かしてみると ---

最初の一回はメインのウーファーだけ動き、１回遅れてサブウーファーが動きます。

最初はメインのスピーカーだけしか鳴らないのですから、メインのシステムの音色が全く変わらない
理由の一つであり、ＳＰＤ方式の特徴です。（PAT-P）。
人の聴覚は先に到達した音の特徴を敏感に捉えます。

１００ｄB/octで高域遮断されたサブウーファーの音色はイベントの解解のSW-1600Aの項
「イベントでも、ウーファーだけを鳴らし、その音を聞くというデモを行いました。パーカッション系のソフトでは、バスドラムに合わせて、時折心臓の鼓動のように低い音が「ぼわっ」・「ぼわっ」と聞こえるだけです。音量は非常に小さいのですが、体に直接、音圧を感じるような力強い低周波を発生していました。」
のような音ですから、クロスポイントの音波の波面を合わせると元音と融合します。

ＳＰＤ−Ｐ１（P1kit）では任意のサブウーファーをお使い頂くわけですが、
スピーカーユニットのグレードに注意してください、大振幅に
より高調波が発生するグレードの低いユニットではミッドバスの音が付加され
サブウーファーが置かれた位置が分かるようになります。





耳でディレータイムを確定する

普通のサブウーファーは音の遅れが測定で確認できるのですが、
このＳＸ−ＤＷ７は観測データに不明点があり時間が確定できません。
そこで耳で判定するためのオプション・ハードウエアをＰ１ｋｉｔに増設しました。

１６進ＳＷを２個付けて、８３．３３３３μsec間隔で、０〜２１．２５msecの
ディレーの挿入ができる構成としました。


ＤＷ７をノーマルなＳＰＤ−Ｐ１でドライブ（ステレオ配置の右に置く）、
Ｄ−ＣｕｂｅのＳＰＫユニット（発音ディレータイムが分かっている）でパワーどウーファを組み、
上記（ディレー付き）ＳＰＤ−Ｐ１でドライブ（左に置く）。

パワード・ウーファーのディレーを可変しながらタイミングが合うところを耳で判定します。



判定の結果はDW7のフィルターOnでは１〜２msec程度のところに左右の音量が入れ替わる
ところがあり、このページの最初に掲載した測定結果の音の立ち上がり点付近と一致します、
ディレーが短か過ぎるため耳では正確なディレータイムの判定できません。

ＤＷ７の音を言葉で表現するのはむずかしいのですが、ド・ユ〜ン、ド・ユ〜ンと音が
出るように感じるのです。ユ〜の印象が強いのです。
そのために発音タイミングが遅いと感じていたのでした。

ユ〜ンで低音域が伸びるように感じるのでＭＦＢまたは低域ブースト回路の効果か、
瞬間的なレベルオーバーを押さえるためのリミッターの効果と思いますが、
全て私の想像です。

　　やっと結論が出ました。ＤＷ７の立ち上がりのタイミングを正確に測り直し、
ＳＰＤ−Ｐ１に時間補正を加えることにいたします。



左からDW7
ＬｏｗＰａｓｓ Filteｒ Off のグループ・ディレー　：　143μsec
120Hz　：　315μsec
80Hz　：　1.650msec
40Hz　：　2.18msec
となりました。厳密な測定ではないので測定誤差を含んでいます。

ALTEC５１５Ｂのグループディレーが156.5μsec、
TANNOYモニターゴールドのグループディレーが140μsecで
DW7　Filter Off時のグループディレーの143μsecとほぼ一致します。

従ってＤＷ７をパワーアンプ付きウーファーとして（ローパスフィルターＯｆｆ）使うときには
スピーカーユニット固有のグループディレーの時間補正は不要であるとの結論です。
周波数特性のみの補正となりました、しかしDW7のフィルターOffでの周波数特性は
フィルターOnのときより更に低域特性が良くなり、２０Hzまでフラットで、
低域を延ばすというより、高域を遮断して
等価的に低域のみをブーストできるようにしました。

mainSPK ＋ DW7 ｖｓ mainSPK ＋ SPD-P1 ＋ DW7 音色＆音場感が全く違う

mainSPK + SX-DW7
４０ＨｚのローパスフィルターをＯｎにしたとき、ＤＷ７のグループディレーは 2.18msec です。
音速を３４４ｍとして距離に換算すると75cｍです。（80Hzでは57cm、120Hzでは11cm）
従ってＤＷ７を mainSPK の手前７５ｃｍに設置すると main と sub が同位相で振動します。

mainSPK と DW7 のバランスが整うと、二つのスピーカーの低音が完全に一体になり、
バスレフタイプのサブウーファーで感じる異質感は全くありません。
サブウーファーにドンドン・ブンブンの品の無い低音を期待している方には
物足りない音ですが、これが本物の超低音であるとに間違いありません。

メーカーがディレータイムを発表してくれれば
この方式の位相合わせが可能になります。

サブウーファーが必ずmainスピーカーの手前に配置されるため
センター足元の音象が手前に迫り出し、楽器配置の前後感が崩れる危険性があります、
前面バッフルの面積が大きいサブウーファーでは、ムートンのような
吸音体で覆って反射を抑制してください。



mainSPK + （SPD-P1 + SX-DW7）
位相整合
SPD-P1の位相整合はホーンスピーカーの位相整合に使われる手法と同じ
クロスポイントにおける波形合成法です。
波形合成で位相を合わせるため、サブウーファーの音がクロスポイントの波長分遅れて
合成されます。

音の大きさが同じであれば、先に聴こえた音の印象をより強く受けるのが人の聴覚の特徴です。
フェーズ・ドメイン方式のサブウーファーでは、
メインスピカーの音色のキャラクターを全く変えずに超低音の付加ができるのです。


超低音のイリュージョン
残響時間の周波数特性が管理されているコンサートホールでも、超低音域の残響時間は
一般に長くなっています。　　というより、長くなっているコンサートホールが
聴覚と視覚と体感のバランスが良く、揺ったりと音楽が楽しめるコンサートホールなのです。

残響音の周波数レンジが広い石作りのコンサートホールの方が、木質のコンサートホールより
音楽のイリュージョンに浸れる要素が多いようだ、と感じておられる方も多いと思います。
残響音の超低音の成分が音のイリュージョンを醸し出す作用をするのです。


ヨーロッパにある中世の教会の大礼拝堂で感じる、幾十にも重なった超低音の揺らぎ
のような佇まいに触れたとき、それよりも小さなコンサートホールやライブハウスでも同じ現象が
起こっていることが認識できるようになります。
ピュアオーディオのピュア過ぎる低音に疑問を感じるようになるのです。



自然環境で500Hz以下の逆位相成分を体験することは極めて少ない
ので、ミッドバスの逆位相成分は聴覚に決定的な不快感を与えます。
しかし大空間の超低音だけは例外で、幾十にも重なった超低音の位相干渉が
コンサートホールやライブハウスの臨場感や緊張感を醸し出しているのです。

コンサートホールのロビーから扉を開けてコンサート会場に入ったときの
ドキドキするような感覚は、超低音の重なりと干渉が作り出すイリュージョンなのです。

SPD-P1でドライブするサブウーファーでは、100dB/octの遮断特性により、
極めて狭い範囲のオーバーラップでウーファーとサブウーファーがクロスします。

クロスポイントより高い周波数ではサブウーファーの音が存在しない（-100dB/oct）ので
位相干渉は起りません。
一方、ウーファー自身の低域側の遮断特性は12dB/oct〜24dB/octですから、
クロスポイントより低い周波数帯域では、低いレベルですが位相干渉が起ります。

この性質が礼拝堂やコンサートホールのイリュージョンを演出するのです。



SPD-P1でドライブすると、SX-DW７の配置（前後の移動）が Free になり
ＤＷ７の配置をメインSPKと同列のセンターまたは、リスナーから更に遠い正面壁際に
置くことが可能になります。

正面の壁面が強固であればＤＷ７を壁際に置くことで、音楽全体を包み込むように
豊かな超低音を拡散させることができます。

壁面の強度が不足するときや、強固でも平らな面（ガラス面による解像度低下と同じこと
が起ります）の場合は、ＬＶ６００やＬＶ１２００パネルで拡散処理をすると、
ミッドバスへの低音のカブリが減少し、更に解像度が良くなる可能性があります。



音象の定位感が違う
ＳＰＤ−Ｐ１でＤＷ７をドライブしても周波数レンジが更に広がったと感じることは少ない
と思います。ＤＷ７のレンジが十分広いからです。

しかし音象の結び方がガラット変化します。
所謂生楽器らしい立体的な定位になるのです。編成の小さいジャズの録音や
バイオリンソロのような、少数の楽器音と空間音で楽曲が構成されているソースで
顕著な変化が見られます。

Ｐ１ｋｉｔ のバランス調整用のＣＤなどでご確認下さい。

リスニングルームがブーミーで解像度が低いと判別しにくいのですが、
楽器の存在感が立体的になるのです。
元もとのＤＷ７の周波数レンジが広く差が出にくいので４１Ｈｚから下
のレンジでお試しください。

分かりやすいソースで１度体験すると、あらゆるソースで実感できるようになります。

この部分は聴かれる方の感性により感じ方が大きく変わるように思います、
「ＳＰＤ−Ｐ１＋ＤＷ７」の音を聴いていただき、
ＢＢＳへのレポートを頂きたく思います。

ＤＷ７、長い間借用いたしましてありがとうございました。
-- 完 --