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mixiの自作スピーカーの会コミュで話題に上りました、「小型ユニットの低域での歪率」について、「測定してみます」と宣言しました件の記事です。 本日、測定してみました。
「みました」と書いたのは、測定結果の評価にあまり自信がもてないからです。 理由は・・
- 自作マイクプリの利得不足により、RMAAでは測定可能レベルにならなかった。 パワーを入れ続けるとやがてクリップ。。 よって、Myspeaker（試用版）での簡易な測定、それも２次と３次の高調波しか測定できなかった。
SpeakerWorkshopでの測定環境はあったものの、高調波歪の測定メニューが見当たらなかったので断念。 （オヤさん、どうやって測定したんだろ。。） - Myspeaker（試用版）での測定結果は、自動的にレベルのノーマライズ処理が働き、測定ごとの相対比較が難しい。 → 評価作業が困難。
- NearFieldにて測定することで部屋の影響は回避できると思うのだが、バッフル板自体の振動の影響が回避できていない気がする。。
- 自宅の限られた環境での測定結果から高調波歪を定量的に評価するのは難しい。
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そんな前置きはこの辺にして、いつものように「Unregistered」表記のMyspeakerで申し訳ないですが、測定したグラフ群も公開します。
でもその前に先ず、わかったこと、感じたことを纏めておきます。
【わかったこと、感じたこと】
- 言われていたように、小口径になるほど低域の高調波歪は増える。 特に、３次高調波歪の増え方が顕著。 （以下想像： 今回はTLD（全高調波歪率）を測定できなかったが、４次以上の高調波歪は増え方が更に激しいかも。）
- 小口径では、ユニット裸で測定するよりも（小さくても良いから）バッフルに付けたほうが低域の歪測定は正確の方向。
だが、事前に予想していたほどの差はなく、少なくとも口径16cm以上なら裸で測っても大差ない。 また、バッフル板は45cm角でも90cm角でもほとんど変わらない。 ・・但し、あくまでNearField測定の場合の話。 - バスレフ（今回は3D-スパイラル） やバックロードホーンに取り付けてユニットに背圧をかけ振幅を減らすことで、背圧の良くかかる周波数域に おいてNearField測定の高調波歪は減少する。 （ホーンなどで空振り現象を防止-> 背圧がかかる（空気に本来の仕事を伝える）-> 振幅が減る-> 高調波 歪の減少）
- 上記３、の結果NearFieldでの歪は減るため、バスレフやバックロードの駆動源の歪は減少するのだが、ポートやロード出口の歪はまた別問 題でトータルでは歪が増えることもありえるし、口径のより大きいユニットのそれ以下にするのは至難かも知れない。 特に3次以上の高次高調波歪。
＊＊＊
以下、測定環境、測定の様子とグラフ及びその解説になります。
１、使用機材
（１）ユニットと使用バッフル・箱
（○／△番号は、それぞれ結果グラフ／写真のリンク）
| ユニット （Fostex） | Naked | Buffle45cm | Buffle90cm | Enclosure |
| FE88ES-R M0: 1.9g Q0: 0.45 | ○11 △11 | ○12 △12 | ○13 △13 | 3D-spiral ○14,○15 △14 |
| 6N-FE108S | ○21 | ? | ? | ○24,○25 S-Swan |
| FF165K M0: 7.8g Q0: 0.2 | ? △31 | ○32 | ほとんど← ○32と同じ | ? |
（２）測定機器
・PC：(IBM) ThinkPad T42
・Sound Device：（Creative）SB Live! 24bit External
・DAC：（Accuphase）DC-61
・AMP：（Marantz）PM-SA14-Ver2
・Microphone：（Behringer）ECM-8000
・Mic Amp：自作品 （TI NE5532P使用）
・バッフル板： 梱包用のt11mmチップ合板。 画像→（△99）
２、測定方法
・すべて室内。 普段のセッティング位置、高さ（FL+900mm)。
・EnclosureでのFarFieldとPort以外は、すべてNearField測定のみ。
・NearFieldでは マイク先端が振動版のセンターキャップから10mm。 アンプのボリウムは同位置。 但し、FarField測定ではレベルを8dbほど上げた。
また、FF165Kは軸上だと高域の歪でグラフが暴れて見づらくなったため、センターキャップのエッジ部分にて、距離10mmとした。
・MySpeakerの「サインスイープによる高周波歪の測定」を使用。
３、測定結果グラフ
★注意１：各グラフのレベルはMyspeakerによって自動ノーマライズされています。 中高域のレベルとの相対比較しかできません。
★注意２：各グラフの2ndHD／3rdHD／Noizeのレベルは、実際のレベル+40dbされています。 例えば、SPLと2ndHDのクロスしている周波数では、実際には40dbの差があるということになります。（２次高調波歪率＝約１％）
○12：Buffle45cm-88ES-R （リファレンス）
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黒(SPL)／青(2ndHD)／緑(3rdHD)
２次高調波歪も高いですが、３次高調波歪も高い。 以下、グラフ「○15」まではこのグラフとの重ね合わせとなります。
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赤(SPL)／桃(2ndHD)／橙(3rdHD)。
バッフルが無いため中低域以下のSPLが3dbほど下がっています。 SPLと2nd-HDの交点（歪率1%のポイント）が、Buffle45cm／naked＝65hz／70hz付近となっており、総じてnakedの方が低域の歪率がやや高く出ていると言えます。
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測定誤差を考えると、45cmバッフルとほぼ同じと言えます。 但し、「Unregistered」で隠れている部分に多少の違いが出ていそうです。。m(..)m
○14：3D-spiral-88ES-R-NierField
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40Hz?100Hzの間において、2ndHDと3rdHD（特に2nd）が共に下がっています。 また、3D-spiralのバスレフダクトとして見た ときの共振周波数42Hz付近で、振動板の振幅抑制効果によるSPLとHDの抑制（その分、ダクトから輻射されている） がよくわかるとともに、スパイラ ルの穏やかなロードが100Hz付近までかかっていること言えます。
○15：3D-spiral-88ES-R-FarField（1m）
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上記でボリウムを8dbほど上げて1mで測定。部屋の影響が大きいのか、それともそもそもダクトからの放射は歪が大きいのか。。（？） 40Hz以下の歪はかなり高い。
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オマケと して、ポート（スパイラル出口）での測定。 中域の共鳴が激しいのは3D-スパイラルの特徴で上手に処理しないと耳につきます。 加えて、ダクト共振周波 数付近では2ndHD＜3rdHD であるが、60?80Hz付近でロードのかかっている部分は3ndHD＜2rdHD と逆転している。 3D?スパイ ラルの低域が聴きやすいのはこんなところにも現れているのかも知れない（？ 多分の推測）
★88ES-Rはここまで。まだまだ続きます。
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往年のFE108Sらしい中高域が張ったSPL。 低域の2ndHDがなぜかレベルがかなり高い。設計が古いためか。。 一方で、3rdHDは88ES-R比で低め（口径の影響？） 。グラフ「○25」まではこのグラフとの重ね合わせとなります。
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スパイラルの○14のと比べて、更に100Hz以上でもロードがかかって2ndHDが減少しているのが読み取れる。 けれども3rdHDはあまり変わらない・・ ということは、3rdHDはこのまま増幅されてホーン出口から出てくるということ。
○25：S-Swan-FE108S-FarField(1m)
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下の写真では横向き開口ですが、測定時にはオリジナルの背面開口に戻してます。 なんというか豪快なSPL。 背面開口なので部屋の影響も大きそう。 60Hz以下の2ndHD、3rdHDの高さがぁぁぁ・・
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○12のBuffle45cm-FE88ES-Rとの重ね合わせ。 同じバッフルサイズなのだが、165Kのほうが3rdHDが圧倒的に低い。（本当にこ んなに低いのか？） やはり口径の影響が大なのか・・ 一方で2ndHDが低くないのが不思議。 Q0が0.2という超オーバーダンピングなユニット特性 によるものか・・
★その他雑感
・今回、適切な測定環境とは言えないものの、低域の高調波歪測定に触れ、その特性の直感的な理解に少しつながったような気がする。
・バッフルの大きさは（口径8cmクラス以下を除き）ほとんど影響しないことは意外であった。
・小口径でもロードをかけると歪が減るのは直感および聴感上の経験ともつながり、納得できる。 が、ダクトやポートから出てくる音の歪率がどうなるかはまた別、ということも再確認できた。
・S-Swanよりも3D-Spiralの「3D-subako」のほうが低域の質に関して「聴きやすい」と感じていたのだが、その理由の一旦を垣間見ることができたと思う。
・次回はもう少し勉強して、機材も（特にマイクアンプ）なんとかしてチャレンジしたい。 いい加減にMyspeakerをregisterしないとねえ。。って毎回言ってるな。 その前にMyspeakerから卒業したいってえのが本音です。
写真集
以上
タグ ESXi PCIパススルー PuppyLinux ゼロクライアント デバイス ハード 自鯖
windowsXPのサポート終了に伴い、windows8.1にアップデートしたい。
けれどもうちのクライアントマシンは仮想マシンになっていて、そのホストであるVMWare ESXi5.0がまだwindows8をインストールできない状態だったので、ずっと放置していた。
ようやく重い腰を上げて、これにトライすることにした。 昨年の1月に構築してからすこぶる安定しているシステムなので、マイナーバージョンアップで何とかしたい。
夜中にサーバー止めて２晩ほど作業すれば終わるかな、くらいに思っていたのだが大間違い。 様々な問題が起こって都度対処し、気づけば１週間ほどの時間を費やしてしまった。
 Puppy Linuxによるシンクライアント |
...
通販でシナベニアのバーゲン品を探していたところ、
以前より使っていた北零WOOODで丁度15mm厚ｘ300mm巾のものが
出ていたので、買占めてしまいました。（笑）
15mm厚ｘ33枚積層すると、495mm高さになります。（苦笑）
（内訳）
・厚さ15ｍｍｘ巾300ｍｍｘ長さ900ｍｍ（2.14Ｋｇ）x 3枚
・厚さ15ｍｍｘ巾300ｍｍｘ長さ600ｍｍ（1.43Ｋｇ）x 31枚
普段でも安めのお店なんですが、更に半額でした。
これと、バッフル板の分は18mm厚の通常料金ものを選定し、
２本分で１２千円で済んじゃいました。
ついでに、スピーカー台用として、21mm厚のものを適当に。
上記と合わせて 約１９千円。（送料別）
結構な出費ですが、スピーカー台は別に作ろうと思っていた
ところなので、予定されていた出費です。
（下面開口の設計上、普通の台は使えないんです。。）
しばらく忙しいので、設計は先延ばしです。。
92週間前に製作を開始した、パッシブアッテネータが音出しできるレベルまで完成し、mbedコンパイラを使用したC/C++プログラムでLPC1114マイコンのUARTシリアル通信によるリモコン操作環境ができました。
出来上がったレシーバー側のアッテネータ基板、上面も裏面もなかなかの集積度。 自分の実力の割にはだいぶ頑張った感があり。 抵抗は結局、入手が容易な BispaのLGMFSAシリーズを、念を入れてパラで使うこととしました。
ボリウムを付けたリモコン側は、左側に7セグメントのボリウム表示を装備するつもりでスペースを空けてあります。
mbedのオンラインコンパイラで、C/C++プログラムをUSB/UART通信を使って適宜デバグしながら、リモコンボリウム側とレシーバー側別々に作っていき、接続してリレー切り替えが問題ないことを確認して音出ししました。
音質のほうですが、これならそこそこ聴けます！ まだぼやけた感じですが、エージングですぐに良くなるので、これからが楽しみです。
あと、どうも-8dbの音量がおかしいです。 全体的に2.5dbステップくらいになっている気がする。 ふー。 大変だったけど、やればできるもんですな。
というところまで書いたところで、良く聴き込むと、どうもぱっとしません。
他の抵抗の銘柄を試したわけではないので結論を出すのは早すぎるのはわかっていますが、 ボリウム最大（0db)にして、MoodeAudioプレイヤーで32bitにアップサンプリングしてソフトウエアボリウムで絞るほうが断然音が良いのです。0dbの時でも、例の1個100円のリレー2個が通っていますので、リレーの接点による悪化ではないようです。
高域の質感、低域の空気感、、歴然とした差があり、ちょっとやそっとの改善では太刀打ちできそうにありません。
ということで、ラインアンプを物色していますが、その前に、UcD32MPパワーアンプがバランス入力だということを思い出しました。
こんなの入れたらどう変わるか、ちょっと興味あります。
・・ってことで早速ポチって昨日共立エレショップから届いた、不平衡→平衡変換ラインアンプキット。 さっさとはんだ付けして、接続して音出ししました。
一発で音は出ました。
音質は・・鮮烈だった高域はおとなしくなってしまいましたが、自作STEPアッテネータのdbSTEPが割とまともになり、アッテネータによる音質変化が減りました。音量を絞っていっても、割とまともな音質で鳴っています。 単に全体的に悪くなっただけなのかとも思いましたが、そうでも無いような気がします。
問題としては、不平衡回路のアッテネータ抵抗を通るとノイズが乗ります。 抵抗を通らないSTEPではノイズ無し。 この辺も音質に影響ありそうですね。 FBのごとうさんコメントによれば、GNDループの排除（金属ケース使用の一点接地）、DRV134内臓の50Ωの出力抵抗は合計160Ωになるように外部に110Ω付近で試聴しながら増設、ラインケーブル必須、とのことらしく、まだ調整が必要なようです。
ともあれ、一つの経験値としては、これも有りだと思います。 音の良い平衡ラインアンプ、簡単なのがあれば作りたい。。
難しいですが参考サイト：平衡プロジェクト
タグ 自鯖 VMwareServer ハード
VMwareｰServerを使って、また変則的なことを考えてしまいました。 ホストＯＳとゲストＯＳ間が仮想ブリッジ接続となっていることを 利用し、そこでセグメントを分けてしまおうという考えです。 そうすれば多少はリスク低減の方向かと。。 以下、少し実験をしたのでその結果も踏まえての 記事です。...
5月11日に迫ってきた、集まれ！塩ビ管スピーカーの2014関東オフ会に鳴らすスピーカー。 昨年の「スター」のユニットを交換して行く予定で、図面の変更を実施中。 
原作は、ユニットをバッフル中央から上側にオフセットしてバッフルステップ効果の低減を狙っていたのだけれど、どうも振動が大きくなる原因かもしないので、今回は中央に配置。
バッフルステップは強めに出てしまうけれども、それも音の味となればよいでしょう。
製作は18mmシナアピトン合板のバッフル板だけなので、始めれば早いと思われます。
しかし、肝心のFostexの限定ユニットFE103Solはいつ出荷開始するんだろう？ ４月中旬ということだったのだが、全く音沙汰ない。。 
なお、図面は「DraftSight」というフリーのAutoCadLTほぼ互換の2次元CADを使っています。 この程度の作図ならこれで十分！
3D-ELBOW-R の音は、音質・低音の音圧レベルともほぼ満足すべきところまで来ていたのですが、人間欲深いというか耳が慣れてしまったというか、特にジャズを聴いた時などもっと低い音程までしっかり出て欲しいと、すぐに思ってしまいました。
3D-ELBOW-Rの現状でも50Hzくらい迄は出ていますが、それから下はダクト面積の大きなバスレフの特性で音圧がストンと落ちており、テ スト信号ＣＤをかけると３０?４０Ｈｚあたりは２次高調波歪しか出て来ません。 もちろん２０?２５Ｈｚでは空気が震えていることすら感じないほどに低レ ベルです。 でもコーン紙は盛大に動いていますし、指で触れるとかなりの駆動力があるのがわかり、ホーンを工夫すればもっと出るのではないかと思いまし た。 そこでホーン入口と出口を実験的にダンボールで延長してみましたが、やはり50Hzより低い周波数は非常に出難いようです。
さてここで、思い当たるフシがあります。 ホーンのカットオフ周波数（低音限界）です。
Takenakaさんオリジナルの３Ｄスパイラルホーンは、割と長さがあって、外管と内管の半径比は小さめです。
し かし、今回私の作った「ヒラベッタホーン」は外径145mm、内径30mmと比が大きめです。 この平均径で計算したホーンの低音限界fcは約45Hzで したが、スパイラルの内側に近い部分だけでみると、音道長さが短い間に音道高さがぐっと広がるので、fcはもっと高いような状況であることが想像できま す。 つまり、この外径／内径比が大きいスパイラルほど、低音限界は高い周波数止まりになると思います。
しかし、3D-ELBOW-Rの１００?１５０Hz付近のバックロードホーン的な量感・面積感を保った低音は、この外径が大きい「ヒラベッタホーン」特有のもののように思っていて、これも捨てがたいものがあります。
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そこで、図のような２重管式３Ｄスパイラルを考案しました。 名づけて3D-ELBOW-R2です。（命名が面白くもなんともないですね。。）
内側のVP125のスパイラルの外側に、もう一つVP200でスパイラルを作ります。 それぞれのスパイラルは、外径／内径比は若干小さめになるので、VP150を使った3D-ELBOW-Rより低音限界は下がってくれるはず。
そして、それぞれの音道長さを揃えることで、ホーン出口干渉による歪みを防ぎつつ、ホーン入り口高さ関係を調整して、図のようにVP200でちょうどよく収まり、且つ空気室容積が3.3L程度になるようにします。
ちょっと作るのも大変ですが、螺旋自体は１条として、前回のような２条螺旋ではないため、その分楽になります。（VP125の方は巻きつけ回数が多いので大変そうですが・・）
つけ加えると、空気室内にVP125を突き出しているので、空気室内の中高音の拡散にも役立つかな？ なんてことも考えています。
あとは、きちんと時間を作って設計することと、製作の時間をとれるように仕事をさっさと片付けることが必要ですね。（笑）
さて、どうなることやら、乞うご期待。
