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“Rapido” 自作スピーカープロジェクト: その2: ユニット特性SPL、フィルター設計など

バッタバタで圧倒的開発が遅れている32周年記念自作スピーカープロジェクト”Rapido”のその2です。誕生日も毎年のことながら余裕で通過しました(苦笑)。本プロジェクトの過去の内容は、“Rapido”カテゴリーをご覧ください。

Rapidoは、2ウェイのブックシェルフスピーカーになる予定です。理由は、私がフロア型、トールボーイ型よりもブックシェルフ型が好みだからです。
あれだけ好きだったクラシックは大学学部時代位からあまり聴かなくなりました。理由は私の好きなマエストロは録音が古く、その頃の録音をそれなりにちゃんとしたオーディオシステムで聴くと、音が悪すぎて気持ち悪くなってしまうからです。そういう意味では現代のクラシックの演奏を聴けば良いのですが、最近はヴォーカルを含むJazzばかりで、気合いを入れて聴くというよりはBGMとして聴くといったスタイルです。
そういうスタイルですと、どうもトールボーイなどで聴くのは重すぎて好きになりません。ブックシェルフ型のスピーカーをピリっと慣らす方が心地よく感じています。

さて、”Rapido”では、

高音部: Tweeter : Fountek NeoCD 3.0 リボン型
中・低音部:Mid Woofer : Accuton C173-6-096

のユニットを選択しました。この2つのユニットは価格差がありすぎて、価格の面からすればバランスが悪いのですが、NecCD 3.0はMonitor Audio PL-100に近いユニットであること、またデータシートの性能(を信じると)を見る限りとても良い特性を示しているため採用に至りました。
Accutonは、高性能ユニットメーカーとして相当有名です。超高級スピーカーなどでScanSpeak, SEAS, AudioTechnologyなどと並んでよく採用されるユニットメーカーです。NeoCD 3.0が高能率のユニットですので、能率が高いミッドウーファーを選択しました。それがC173-6-096です。海外から納品されて空中で鳴らしてみましたが、ピリっと軽くとても良いユニットである印象です。

さて、スピーカーユニットの性能は、T/Sパラメーター(Thiele/Small Parameters)という指標で性能を評価されることが多いです。まさにThieleさんとSmallさんが考えたものですが、何十年経った今も頼りにしている指標です。そのT/Sパラメーターやデーターシートから読み取れる性能から、パッシブなディバイディングネットワーク、すなわちフィルターの設計を行います。人間が一般的に聞き取れる周波数帯域は20Hz ~20kHz位です。この帯域を、2つのユニットで鳴らすわけですが、アンプからの出力信号を低音部・高音部に分けてユニットに入力しなければなりません。


図1: 2つのユニットの単体の音圧の周波数特性

図1で示す様に、今回は2750Hz程度のカットオフ周波数で高音・低音に分けることにします。2つのユニットの仕様をみてもこの位の周波数を推奨しています。


図2: 理想的なフィルター

図1の状態から図2の様にばっつり高音・低音にカットできれば良いのですが、現実はかなり困難です。以前作った30周年記念スピーカーでは、この部分に多段タップのFIRディジタルフィルタで急激なフィルタを施しましたが、何せ音が良くない!今回は、デジタルフィルタを使わずに典型的なアナログのパッシブフィルタを用います。そこで、


図3: 3次のフィルター(-18dB/oct)

図3は、高音部にハイパスフィルター、低音部にローパスフィルターをそれぞれ3次のパッシブフィルターを施したものです。この3次のフィルターを実現すべく、コイルやコンデンサを使ってフィルタ回路を設計します。


図4: コイル・コンデンサは、デンマークのJantzen Audio製を採用しました。日本ではあまり売っていないメーカーで、売っていたとしても下位グレードの物です。今回採用した物は、Superior Z-capシリーズというもので、Jantzen Audioでは上から2番目のグレードです。トップのZ-Silverシリーズは、さすがに高すぎてとても買えません(1本5000円!!!)。Jantzenは、海外通販+円高効果でうまくやればかなり安く購入できます。Jantzen Audioは本当に品質が良く、このコンデンサも外装がつるつるで綺麗です(音には関係ありませんが・・・)


図5: Rapidoフィルタ回路

図5のような基板を開発します。普段FPGAの回路などを作っているので、ドが付くほど簡単な回路です。ささっと設計しました。


図6: 同じくRapidoのフィルタ回路です。

* コメント欄でのご指摘の通りコイルに角度を付けて配置する必要がありますね。

さて、今回のエントリーでは、Rapidoプロジェクトのユニット特性および、フィルター設計について紹介しました。
開発がかなり遅れていますが、これからスピーカーの箱(エンクロージャー)の設計です。はやく仕上げないと・・・・。

(無謀)新自作スピーカー開発プロジェクト”Rapido”スタート

平日も週末もタスクが山積みの中、平行して新自作スピーカー開発プロジェクトをスタートさせています。ぶっちゃけ、去年の31周年記念スピーカー(ライティングレール遠隔スピーカー)は、重量が重くなりすぎてしまい、完成に漕ぎ着けませんでした。先日の自作腕時計も含めて風呂敷だけ広げる状況が続いていますが、本プロジェクトは少しずつでも平行して進めて行きたいと思います。

さて、今回の目指すスピーカーは、とにかくハイスピードで、ピリッ、ピシャッといったイメージのスピーカーです。その為、速さ(迅速)を示すエスペラント語:”Rapido”をプロジェクト名にしています。

目標のスピーカーは、先日のブログで紹介した英国Monitor AudioのPL-100です。先日のブログでも紹介しましたが、PL-100のスピード感、音場の広さは驚異的でして、何とかあの素晴らしいスピーカーに近づくものを目指して作ってみたいと思っています。従って、スピーカーとしては、2ウェイ(高音:ツィーター+中低音:ミッドウーファー)構成のブックシェルフスピーカーとなります。ユニットは既に決定しており、しかも輸入も完了しています。

◆高音部:ツィーター:Fountek NeoCD 3.0 Ribbon


このユニットは、実際にMonitor Audio PL-100に載っているものに極めて近いユニットです。海外のサイトの自作スピーカーフォーラムを参照すると、このユニットのもう少しスクリーニング(改良も?)したユニットが実際にPL-100に使われているようです。中国製(=だめなわけではない)で安価なユニットで本当に大丈夫が不安ですが、PL-100狙いということで、採用しました。

◆中音・低音部:ミッドウーファー: Accuton C173-6-096


かなりミッドウーファーには奮発しました。というのは、PL-100を聞いたときにもちろんツィーターのリボンも鮮烈だったのですが、何よりも亀の甲羅の様なミッドウーファーの圧倒的なハイスピード感と広がりでした。あのミッドウーファーは本当に感動的で何とか同じユニットを使いたいと思うのですが、あのユニットはMonitor Audioの内製でとても購入できません。そこで、Audio Technology, SEAS, Scan-Speak, RAVEN, RAALなどと並んで、ハイエンドユニットメーカーであるAccutonのミッドウーファーを採用しました。このユニットもとても能率が高く、ハイスピードな印象であると仕様表から推測して採用しました。実際に納品後、床置きで鳴らしてみたところ大変素晴らしい音をしており、少なくともB&W Nautilus 805のミッドとは違った、特に広がりを持っている印象です(あくまで個人的な感想)

次回の本プロジェクト記事では、2つのユニットの特性・仕様などをもう少し紹介します。まずは、記念撮影したユニットの写真の紹介。

新macminiをリビングPCとして使い、ベルリンフィルハーモニーを高音質で楽しむ。

iPhone4, iPadと調子の良いAppleですが、iPhone4発売前の熱気の裏で、しれっと新しいmacmini(MC270J/A)を発表しました。今回のエントリーでは、このmacminiを家庭用ハイヴィジョンTVに繋ぎリビングPCとして使い、高画質・高音質でとても素晴らしいオンラインのベルリンフィルハーモニーの演奏を楽しんでみようと思います。あと実際のmacminiの消費電力も測ってみようと思います。

まず、macminiが届きました。旧機種も使っていましたが、一段と薄くなり、煩わしかったACアダプターが内蔵されました。驚異的な薄さと小ささです。恐るべしapple・・・。

今回のmacminiは、机の上に液晶ディスプレイを置いて”パソコン”という使い方ではもはや面白くありません。HDMI出力が搭載されたため、むしろ家庭用のハイヴィジョンテレビに接続すべきパソコンです。いわゆるリビングPCというやつですね。早速HDMIで、Bravia (KDL-52W5)に接続して電源をONしたところ、全く問題なく1080p (FullHD)で映りました。Full HD (少し前の日本の表現でフルスペックハイヴィジョン)対応でHDMI端子を持つハイヴィジョンテレビをお持ちの方は問題なく認識すると思います。Dot by Dot表示で、若干細かい文字などは若干シャギーがありますが、少し離れれば全く問題ありません。ワイヤレスのキーボード・マウスがあれば、リビングで大型TVで見るまさにリビングPCとなります。画面も大きく大変おすすめです。

さて、私の目的は、大変すばらしいコンテンツである、ベルリンフィルハーミニーのオンライン配信サイト「Digital Concert Hall」を、このリビングPCで見ることです。大型TVで見ることで、(もちろん生演奏には勝てませんが)、臨場感も強く、素晴らしい演奏を楽しめるはずです。Digital Concert Hallに関しては私の過去のブログをご覧ください。

結論として、完璧でした。しっかりとベルリンフィルの演奏を楽しむことができています。実際には部屋のライトを消して楽しんでいますが、臨場感もあり良い感じです。

システムを少し解説します。

コンテンツ: ベルリンフィルハーモニー -> インターネットネット(オンライン:有料) -> macminiからアクセス
映像: macmini -> HDMIケーブル -> Sony Bravia KDL-52W5 (1080p)
音声: macmini -> S/PDIF -> Denon DCD-1650SE (DACとして利用) -> Denon PMA-2000AE (プリメインアンプ) -> B&W N805 (スピーカー) or 自作スピーカー
音量遠隔制御: iPad (オリジナルアプリ) -> Wi-Fi -> Arduino + Ethernet Shield -> ダーリントンシンクドライブ回路 -> ステッピングモータ -> ボリューム回転
(音量遠隔制御に関しては、このブログの過去の記事:iPadでプリメインアンプの音量を遠隔制御するシステムを作ってみた。をご覧ください。

音声は、macminiからS/PDIFで光デジタルで取り出し、高音質でとてもお気に入りのDCD-1650SEをDACとして使い、プリメインアンプに投げています。HDMI経由でAVアンプでも音はでますが、私の持っているAVアンプでは、残念極まり無い音質で却下です(AVアンプはそもそも使っていない)。HDMIは私は映像にしか使っていません。音声は、とにかくDAC + プリメインアンプじゃないと納得していません。

もちろん、macminiでなくとも、同じシステムは構築できますが、今回のmacminiは消費電力が少ないため、本体からのファン音などはほとんど聞こえません。PCの動作音がうるさければオケには向かないので、そういう意味でもmacminiをリビングPCで使う、更にベルリンフィルを楽しむのはお勧めです。

さて、ベルリンフィルを試聴中のmacminiの消費電力を実測してみました。


ベルリンフィルハーモニーを試聴中の消費電力:26W

macminiの消費電力は試聴中は26Wで、何もしていないときのアイドル時は、8~10W程度という大変小さいものでした。
先日紹介した、Core i3-530ベースのWHSサーバーがHDD x4本とはいえ、約50Wですから、macminiは相当小さい電力で動いています。

2010/06/22 : 追記:
BRAVIAで上下左右の縁がちゃんと表示されるかコメントがありましたので、写真をアップします。
結論からして、全く問題なく表示されていると思います(実際には縁が表示されない現象がどんなものがわかりません。dot by dotでちゃんと表示されています)
https://www.spacewalker.jp/mt/spacewalker/wp-content/uploads/2010/06/20100622_macmini_bravia.jpg
https://www.spacewalker.jp/mt/spacewalker/wp-content/uploads/2010/06/20100622_macmini_bravia2.jpg