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シミュレーションと群遅延

 投稿者:Kurizz-Labo:栗原  投稿日:2017年 6月22日(木)23時43分37秒
返信・引用
  大分のTNさん、そして、セプ太さんへのお返事です。

>破線で囲った小さなリンギングは多分2kHz付近に小さなビークがあるのかもしれませんね。

[図1]がホーンユニットの実測特性ですが、2kHzを中心とした大きなピークがあります。
このピークが強烈な個性を発揮するため、そのままでは使えないと思っていました。
DEQXによってこのクセがなくなり、本来の性能が発揮されたことで現在に至っています。

それにしても、小さいどころか巨大(笑)なピークで、全てバレてしまいますね。
ステップレスポンスのシミュレーションも大変有効だと感じています。
今後、色々な活用が出来ればと思います。
ありがとうございました。
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次にセブ太さんからの「群遅延特性」です。

セブ太さんが表示された図(写真)は群遅延を補正するためのデーターになります。
元のデーターにスムージングを掛けて補正範囲を指定した後の結果から生成したものです。

>殆ど群遅延が無い様に見えますが、そうなのでしょうか?
100%のスムージングを掛けて、補正範囲を100Hz~10kHzにした場合このようになります。

>100あたりのピークは、何なんでしょうか?
[図2」は周波数特性の補正データーですが、見かけ上100Hzにピークが生じています。
ピークやディップで位相が反転する範囲に群遅延が発生します。
100Hzのピークはこれで生じたものだと思います。

ちなみにシステム本来の群遅延特性はスピーカー測定の結果から見ると判ります。
「図3」はクリズラボのデモシステム。
「図4」はセブ太さんのGS-1のです。

クリズラボ:栗原

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Re: 各種測定データの見方?

 投稿者:大分のTN  投稿日:2017年 6月22日(木)15時06分58秒
返信・引用
  > No.450[元記事へ]

Kurizz-Labo:栗原さんへのお返事です。

度々の投稿になりますが,折角スピーカの特性を表す簡単なモデルをLTSpiceで作りましたので,
栗原さんがあげられましたホーンの実測値におおまか合うような4次のバイパスフィルタを作成し,
若干の試行錯誤で合わせ込んだシミュレーション結果を下図にあげておきます。

上の図はTD-4001のステップ応答に合うようにパラメータを合わせたときの周波数特性を,
2番目の図は実測のステップ応答波形にピンク色でシミュレーション波形を重ねています。
立ち上がりから約3ms程度まではまあまあ一致していると思います。

栗原さんが破線で囲った小さなリンギングは,周波数特性上では多分2kHz付近に小さなビークが
あるのかもしれませんね(外れている可能性大ですが),

一番下の図は,GS-1のステップ応答に同じくシミュレーション波形を重ねています。
この周波数特性は取り忘れましたが,ハイパスのカットオフ周波数がTD-4001より少し高く,
制動係数も少し小さめだったと思います。
 

群遅延

 投稿者:セプ太  投稿日:2017年 6月22日(木)07時28分28秒
返信・引用 編集済
  みなさん、色々ありがとうございます。興味深いです。
最後に群遅延です。殆ど群遅延が無い様に見えますが、そうなのでしょうか?
100あたりのピークは、何なんでしょうか?
 

Re: 各種測定データの見方?

 投稿者:大分のTN  投稿日:2017年 6月20日(火)22時25分54秒
返信・引用
  > No.450[元記事へ]

栗原さん,セプ太さんへのお返事です。

栗原さんには中高音用ドライバ&ホーンのステップ応答を紹介頂きました。
これらの応答と再生音の関係を類推するのはなかなか難しいと思いますが,
再生帯域を考えますと立ち上がりからせいぜい2~3msの時間範囲で評価
すればよいように思います。

当方のセプ太さんへの返事では,周波数応答とステップ応答の関係について
かなりアバウトな図を使ってしまいましたので,今回はスピーカの伝達特性を
2次系でモデル化し,少しまともな特性を作成しました。

基本的には理想化したスピーカの再生帯域に合わせて2次のバンドパスフィルタを
回路モデルで作成し,LTSpiceを用いてシミュレーションを行いました。

上図は振幅と位相(破線)の周波数特性を示しており,カットオフ周波数をそれぞれ
20Hz,20kHz,フィルタのQを0.7(最平坦特性)としています。このときの
ステップ応答は下図のような特性になります。

スピーカの振動系は大まか2次系で近似できますので,ピーク後の立ち下がりには
アンダーシュートを伴い,Qを臨界制動の0.5に設定してもこのアンダーシュートは
なくなりません。極端に大きなアンダーシュートが出ない限りはあまり気にする必要は
ないでしょう。

このようなステップ応答は,埼玉のTYさんが指摘されていたように低域側の特性を
見る場合にはインパルス応答より適していると思います。
 

Re: おもしろSP測定

 投稿者:大分のTN  投稿日:2017年 6月19日(月)16時12分14秒
返信・引用
  埼玉のTYさんへのお返事です。

こちらこそTYさんさんには有用な測定法を開示いただき,ありがとうございました。
今回はTYさんの手法で測定,補正した直後にセプ太さんが「ステップ応答の評価」
について質問されましたので,私のシステムでもステップ応答を表示し,
検討するきっかけになりました。


>一方(b)
> では,ご指摘の回折等の影響が補正点では観測されなかったが,測定点では
> 観測されたということでしょうか。

私はそのように解釈しています(バッフル効果の方が影響が大きいかもしれません)。

> 図2(b)を見ますと,(a)より15cm前方で計測しているにも関わらず,(a)
> より若干遅れてピークが観測されています。これは,アライメントの基準が,
> (b)の方が若干遅い時点で取られているということでしょうか。

解釈が正しいかどうか自信ありませんが,2way+Subと3wayの場合とで,
HDP内処理に起因した遅延時間の差がその理由ではないかと考えています。
(b)のウーファを8ms程度遅らせると(a)に近い応答特性が得られそうです。
8msの遅延は125Hzで2πの位相差を生みますので,140Hzクロスでも
f特に大きなディップは表れないはずです。

> 図2(a)のステップレスポンスは,これはもう理想と言えると思います。
> 立ち上がりが鋭く,完璧に揃っています。低域がDCまで出るスピーカなんて
> ありませんからピーク後の減衰は当然ですが,この減衰が指数関数的に見えて
> います。

おっしゃるとおりだと思います。さすがDEQXの優れたキャリブレーション能力
ですね。私の場合,インパルス応答の時間窓を最初のパルス出現から20msと
かなり長くとりましたので,キャリブレーションの下限をクロス周波数の半分以下の
60Hzに設定しました。

> 小生個人としては,スピーカ補正のための計測は至近距離で行うことが標準
> となっており,これにより演奏の緊張感が格段に上がった気がしています。
> (小生の聴感・・・これが当てにならない!)

気のせいかもしれませんが,最初,この設定で聴いたとき,以前よりもより
立体感(奥行き感)を感じました(私の聴感も当てにはなりませんが・・・)。

> ウーハーのインパルス応答はピーク後にリンギングが続き,収束が悪く見え
> ます。しかし高域が制限されているのでこれは当たり前で,収束の良し悪しを
> 見ることは意外と簡単ではありません。一方,ステップ入力は低域側に
> エネルギーが寄っているので,フルレンジではないドライバの帯域の応答を
> 取るには適していると思われます。帯域制限によるリンギングが減少し,
> ドライバ帯域にエネルギーが偏っているので立ち上がりや,その後の
> アンダーシュート(慣性による?)も見やすくなるのではと考えます。

同じ図の使い回しで恐縮ですが,下図ウーファのリンギングは上図のf特に
表れている強烈なピーク(アルミコーンのブレークアップ)に起因するもので,
このピーク周波数とリンギング周波数は一致しています。このことからも
当たり前ではありますが,f特からステップ応答が正しく再現されていることが
わかります。

私の説明よりもずっと情報量が多く,大変分かり易い補足説明を頂き,
ありがとうございました。
 

Re: おもしろSP測定

 投稿者:埼玉のTY  投稿日:2017年 6月19日(月)13時04分33秒
返信・引用
  大分のTNさんへのお返事です。

詳細なご検討をご報告頂きありがとうございます。

図1(a)と(b)でかなり違いますね。これは驚きました。
図1(b)は補正点と測定点が同一と解釈させて頂きますと,測定点において
f特をフラットにする補正が適切に機能していることがわかります。一方(b)
では,ご指摘の回折等の影響が補正点では観測されなかったが,測定点では
観測されたということでしょうか。

図2(b)を見ますと,(a)より15cm前方で計測しているにも関わらず,(a)
より若干遅れてピークが観測されています。これは,アライメントの基準が,
(b)の方が若干遅い時点で取られているということでしょうか。もしかすると,
回折等の影響で各ドライバのピーク時点がスポイルされてしまい,結果的に
アライメントの基準がズレてしまっているのかもしれません。

図2(a)のステップレスポンスは,これはもう理想と言えると思います。
立ち上がりが鋭く,完璧に揃っています。低域がDCまで出るスピーカなんて
ありませんからピーク後の減衰は当然ですが,この減衰が指数関数的に見えて
います。

小生個人としては,スピーカ補正のための計測は至近距離で行うことが標準
となっており,これにより演奏の緊張感が格段に上がった気がしています。
(小生の聴感・・・これが当てにならない!)
今回のTNさんのようなデータでは確認しておりませんでした。勉強になりました。

ステップレスポンスのご解説も大変勉強になりました。これまで,ステップ
レスポンスや位相はあまり気にしていませんでしたが,各ドライバのタイミング
の確認に使えるというご指摘で「ハッ」としました。

ウーハーのインパルス応答はピーク後にリンギングが続き,収束が悪く見え
ます。しかし高域が制限されているのでこれは当たり前で,収束の良し悪しを
見ることは意外と簡単ではありません。一方,ステップ入力は低域側に
エネルギーが寄っているので,フルレンジではないドライバの帯域の応答を
取るには適していると思われます。帯域制限によるリンギングが減少し,
ドライバ帯域にエネルギーが偏っているので立ち上がりや,その後の
アンダーシュート(慣性による?)も見やすくなるのではと考えます。

TNさんの,ステップ応答の解説図は判断に役立つと思いました。



> 埼玉のTYさんへのお返事です。
>
> 先日,埼玉のTYさんの手法の簡易版を私のシステムにも適用してみました。
> バッフル面から10cm程度の近接測定としましたので,床や壁の反射波とのS/N比が大きくとれます。すなわち無響室で近接測定した場合とさほど変わらない特性が得られます。
>
> 問題点はバッフルの回折等による影響も小さくなるため,1m前後で測定した場合と少々異なる特性になりますので,スピーカ補正の特性も少し変わります。ただし,インパルス応答時間窓を通常の場合より非常に長くとることも可能となりますので,特にウーファとミッドのクロス周波数が200Hz以下のような低い場合には大きなアドバンテージとなります。
>
> 参考までに私のシステムで10cm弱の距離で補正した場合と,60cmで補正した場合のf特の比較を図1に示します。両者の測定距離が15cmほど異なりますので反射波等の条件も異なり厳密な比較はできませんが,一見すると(b)の60cmで補正しその点での補正後のf特の方が(a)よりフラットで素直な特性に見えます。(a)では1kHz~3kHzでの凹凸と低域レベルの減少が見られます。
>
> 図2は,それぞれのf特からステップ応答を求めた結果をに示しています。この図での比較は一転して評価が逆になります。明らかに(a)の方が素直な応答特性を示しており,(b)はウーファとミッドにかなりの遅延時間があるようです。この測定では念のためにウーファを逆相でも測定していますが,(impulse)合成するとクロス付近で大きなディップが生じましたので,このクロス周波数ではウーファとミッドの位相は合っています。そうすると両者の遅延時間がこの周波数でほぼ2πに相当しているのかもしれません。
>
> ということで,現在(数日前からですが)は埼玉のTYさんの手法を取り入れ,試聴位置におけるf特の大きな凸凹はPEQである程度補正して聴いています。
>
> 埼玉のTYさん,面白いアイデアをご披露頂き,ありがとうございました。
>
>
>
>
>
 

Re: 各種測定データの見方?

 投稿者:Kurizz-Labo:栗原  投稿日:2017年 6月19日(月)09時14分4秒
返信・引用 編集済
  セプ太さんへのお返事です。

> 測定データの見方を教えてください。どうなっているのが理想的なのか?
> 先ずは「ステップレスポンス」です。この結果はどうなんでしょう?

ご返事が遅くなり申し訳ありません。
また、その間に「大分のTN」さんから大変詳しい解説を頂き、ありがとうございました。

実はセブ太さんからご質問を頂くまで、こうした点についてはあまり深く考えていませんでした。
取り急ぎ、私が現在まで実施してきた測定結果を頼りに「回答-その1」を述べてみます。

DEQXのスピーカー測定から見えるステップレスポンスを3つの図に示します。
いずれも中高域を受け持つドライバーとホーンの組合せです。

図の縦方向は測定時の音圧レベル次第なので意味はありません。
全体の波形を比較して下さい。
最初の鋭いピークがステップレスポンスの立上りを示します。
急峻なほど高い周波数まで再生出来ると考えられます。(TN氏の解説を参照)

次に立ち下がりですが、理想は[図1]のピンク色で示した直線です。
実際には振動板の質量があるので必ずオーバーシュートが発生します。

セブ太さんの質問を受けてデーターを比較した結果、面白いことが判りました。

オーバーシュートの先端がホーンの形状(大小?)で微妙に異なる事です。
[図2]は[図1]と同じドライバーですが、ホーンの形状が異なる例です。
「図1」とは異なるドライバー(個体)ですが結果が同じなので測定ミスではなさそうです。
共通しているのは大型のホーンでは立ち下がりの先端にリンギングが見られることです。

[図3]の上はドライバーがTADですが特有のリンギングは同様です。
[図3]の下(GS-1)ではリンギングはありませんが、立ち下がりのレベルがかなり大きくなっています。
やや制動が効いていない結果と思われますが、リンギングは生じていません。

>どうなっているのが理想的か?

今回の比較では[図1]が理想的だと感じています。
(あくまでも中高域用の広帯域ホーンユニットにおける手元のデーター内での話。)
また、今回の考察結果と最終的な「音質」にどれほどの相関があるかは未知数です。

「コンプレッションホーン独特の切れ込みの良い音」と言った表現があります。
これは一種の色付け(カラーレーション)とも言えますが、実はこのリンギングに原因があるかも知れません。

Hi-Res Audioなどの新たな分野を除けば「説明し尽くされた音の世界」と思われがちです。
しかし私自身は16ビット/44.1kHzのCDフォーマットですら今でも100%正確に再現出来ているか確信が持てません。

今回のご質問のような本質的な部分についてもっともっと考えていきたいと改めて感じています。
セブ太さん、今回は貴重なご質問ありがとうございました。
そして、大分のTNさんの的確な解説、ありがとうございました。

今後とも多くの皆様のご意見、ご質問をお待ちしております。

Kurizz-Labo:栗原より


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Re: おもしろSP測定

 投稿者:大分のTN  投稿日:2017年 6月18日(日)20時28分42秒
返信・引用
  > No.442[元記事へ]

埼玉のTYさんへのお返事です。

先日,埼玉のTYさんの手法の簡易版を私のシステムにも適用してみました。
バッフル面から10cm程度の近接測定としましたので,床や壁の反射波とのS/N比が大きくとれます。すなわち無響室で近接測定した場合とさほど変わらない特性が得られます。

問題点はバッフルの回折等による影響も小さくなるため,1m前後で測定した場合と少々異なる特性になりますので,スピーカ補正の特性も少し変わります。ただし,インパルス応答時間窓を通常の場合より非常に長くとることも可能となりますので,特にウーファとミッドのクロス周波数が200Hz以下のような低い場合には大きなアドバンテージとなります。

参考までに私のシステムで10cm弱の距離で補正した場合と,60cmで補正した場合のf特の比較を図1に示します。両者の測定距離が15cmほど異なりますので反射波等の条件も異なり厳密な比較はできませんが,一見すると(b)の60cmで補正しその点での補正後のf特の方が(a)よりフラットで素直な特性に見えます。(a)では1kHz~3kHzでの凹凸と低域レベルの減少が見られます。

図2は,それぞれのf特からステップ応答を求めた結果をに示しています。この図での比較は一転して評価が逆になります。明らかに(a)の方が素直な応答特性を示しており,(b)はウーファとミッドにかなりの遅延時間があるようです。この測定では念のためにウーファを逆相でも測定していますが,(impulse)合成するとクロス付近で大きなディップが生じましたので,このクロス周波数ではウーファとミッドの位相は合っています。そうすると両者の遅延時間がこの周波数でほぼ2πに相当しているのかもしれません。

ということで,現在(数日前からですが)は埼玉のTYさんの手法を取り入れ,試聴位置におけるf特の大きな凸凹はPEQである程度補正して聴いています。

埼玉のTYさん,面白いアイデアをご披露頂き,ありがとうございました。




 

Re: 各種測定データの見方?

 投稿者:大分のTN  投稿日:2017年 6月18日(日)11時37分10秒
返信・引用
  セプ太さんへのお返事です。

少し乱暴な書き方で,誤解を招く表現だったかもしれませんが,スピーカの特性については,我々は周波数特性を眺め評価の参考にしてきていました。一方,横軸が時間となるインパルス応答やステップ応答はあまり馴染みがなく,周波数特性と簡単に結びつけて評価することに慣れていません。

一般にステップ応答からは,そのシステムの応答する速さや収束する早さ(安定性),精度等がわかりますが,これらと「音」とは結びつけにくいですね。参考までに私のスピーカシステムを近接測定した周波数特性を上図に示します。

これは埼玉のTYさんが今年の2月に提案された測定法の簡易版で,バッフル面からマイクまでの距離はウーファが10cm, ミッドが8cm, トゥイータが9cm弱で測定しています。下図は上図のステップ応答で立下がり(何故か±が逆?)にその差の伝搬時間が現れています。

この例ではウーファとミッドはよく似た応答特性を示していますが,これにスピーカ補正やディバイダ等の処理が入ってくると,波形やタイミングがずれてきます。サブウーファを使われる場合には出音のタイミングが合っているかどうかは,通常,インパルス応答から判断しますが,ステップ応答でも確認できそうです。

位相特性はマイクに到達するまでの時間やPCもしくはHDP内での伝搬遅延を含めた時間で周波数に比例して遅れていきますので,通常あまり参考にしていません。
 

Re: 各種測定データの見方?

 投稿者:セプ太  投稿日:2017年 6月18日(日)08時33分41秒
返信・引用
  > No.446[元記事へ]

大分のTNさんへのお返事です。

ありがとうございます。簡単に言うと各ユニットの発音タイミングくらいしか見れないと言う事なのでしょうか? スピーカーの基本性能を測れるのか?と想像していました。

次はフェイズレスポンスです。これはどうなのでしょう? 皆さんのシステムはどう言うデータが出るのか?興味あります。
 

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