2011年5月22日

サブウーファーを考えてみる

今すぐにどうこう、というわけではないのだけれど、Blu-rayのロスレス音声をきちんと再生するにあたって、いずれはサブウーファーが必須になりそうなので、いろいろ考えてみた。

道は大きく二つに分かれる。アンプ内蔵の市販品を買ってきてぽんと置くか、自作するかだ。今までサブウーファーの自作のことは考えたことがなかったし、先例を見ると、どえらく大変そうだったので、適当な市販品の中古を買うのがよかろうと思っていた。今でも、それで済めばそれがベターなんだろうと思う。

ただ、ピュアオーディオのことを頭から外してしまって、5.1chや7.1chの0.1chの分だけを考えてよいのであれば、道はそんなに険しくはなさそうだぞ、ということもわかってきた。ピュアオーディオの場合、2chアンプをそのまま生かすとすれば、ネットワークのクロスオーバーのことを考えなくてはいけないし、さらにウーファーの低域を伸ばしつつ、中高域をいかにカットするかという箱の構造のことも考えなくてはいけない。

箱については、ケルトン方式、DRW方式、アクースティマス方式と、先人もいろいろ試行錯誤してきた。そしてたいてい、箱は巨大になり、しかも2ch分を作った方がよいという。作るのはいいとして、そいつをどこに置くかも大問題である。

スーパースワンに合わせようとすると、反応の速い低域がほしくなる。重くて量感のある超低域はなんとかなるとしても、ハイスピードな超低域というのはオーディオマニアの永遠の課題だ。つまり、それなりの覚悟がないことにはたどりつけそうもない。憧れの作例として長岡師のSW-5やSW-7があるけれど、サイズはそれぞれ600x342x910、900x322x750もある。これを2本となると、とても置き場がない。

そこで思い切った妥協が必要となる。ピュアオーディオのことは、ちょっと頭から外して、映画をいかに楽しく観るかということに割り切って、サブウーファーは1本だけにする。多少のつながりのいろいろや、ステレオ感のいろいろは、「なかったこと」にする。市販のサーブウーファーだって、通常は1本しか使わないのだからな。

置き場については、部屋の隅っこに置くか、どかんと真ん中あたりに置いて、その上にアンプなどの機材を置くかの二者択一しかない。それぞれ、メリットというよりデメリットの方が気になるくらいで、悩ましい。特に、ウーファーの上にアンプというのはどうなんだと思う。ピュアオーディオ用のアンプなら、映画視聴時には使わないから問題ないのかな。

ユニットの候補としては、DAYTON AUDIO のTIT320C-4という12インチウーファーをピックアップしてみた。
http://www.parts-express.com/pe/showdetl.cfm?PartNumber=295-404

アンプは、中古のパワーアンプやプリメインアンプを探してもいいのだけれど、この際、同社のサブウーファー用アンプはどうだろうと思う。
http://www.parts-express.com/pe/showdetl.cfm?Partnumber=300-802

ただ、こいつは120V仕様のはずなので、トランスで100V→120Vに昇圧してやる必要がある。

TIT320C-4を使ったバスレフ箱を、SPEDでざっくり設計してみたら、容積63リットル、fd20hzで驚異の周波数特性となった。

TIT320C4.jpg

バスレフポートは、直径51mmx長さ200mmとなる。音を聴いたことがないし、評判も聞いたことがないので、なんともいえないのだけれど、ユニットはこれとFW208Nのどちらかになるのではないかなと思う。


追記:

補強のしやすさを考えれば、サブウーファー用の箱は密閉でもいいかなという気がしてきた。試しに同サイズでSPEDしてみると、50hz以下がだら下がりになるので、AVアンプやウーファー内蔵アンプで、そのへんから下を持ち上げてみるというのはどうだろうか。

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コメント

JUNさん、ひょせんです。

市販サブ・ウーハーに心が傾いているとのことですが、前回の書き込みをしてから、30センチ・ウーハー1発版を見落としていたことに気が付いて、わたしも65~70リットルで小型のバスレフ・ダクト付きのキャビネットを考えていました。
ウーハーのユニットは異なりますが、なぜかダクトの大きさやチューニング周波数など、JUNさんのTIT320C-4でのシミュレーション結果と大体同じになりました。

シミュレーション結果にある小型のバスレフ・ダクトは、計算上は20Hzあたりの周波数で効くことになりますが、振動板面積(約500cm2)の4%程度とダクトの面積が小さいため、実際には低音増強よりも、キャビネット内の背圧を抜く効果のほうが大きく、これをなくして密閉箱とすると、測定上の歪みや遅延などのスペックは向上するものの、聴感上はかなり開放感が失われてしまいますので、バックロード・ホーンとの組み合わせだと、ダクトを付けておいて違和感があれば板でふさぐようにすれば、調整がしやすいと思います。

バックロードも、測定値最優先主義からみれば、かなり出来の悪い劣等生ですが、ホーン開口をふさいで密閉箱にしてしまうと、スペックの違い以上に聴感上はまったくの別物になってしまいますしね。(^^)

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DAYTON AUDIOのTIT320C-4は、ルックスもスペックもゴッツイ感じのするウーハーですね。重低音域専用ということで振動質量が標準的な40センチ・ウーハーの2発分と同等の225グラムありますから、いかにも重低音という感じの音が出てきそうな気もしますが、これだけ振動質量が重いと、はたして俊敏に動けるものなのか、逆起電力によって発生する歪みは大丈夫なのかとか、バックロード・ホーンとの組み合わせにはちょっと心配な気もします。(^^)

わたしが考えていた30センチ・ウーハーは、振動質量が55グラムでTIT320C-4比では4分の1、FW208Nの2発分(28センチ口径相当)の80グラムよりも軽いFostexのFW305です。
この振動質量でfoは25HzとTIT320C-4並みに十分に低く、これは振動系のサスペンションが柔らかめであることを示すものだと思います。昔から売られているユニットなので、平凡すぎて面白みはないんですが、フレームがダイキャスト製で実売2万円程度なので、割とお得なユニットだとは思います。アンプの負担も軽くできますし、諸特性を鑑みてFW208Nよりも使いやすいと思います。

それに加えて、メイン・スピーカーのFE108SやFE103En-Sも、初代FE103時代から続く古典的設計に基づいた軽量振動板と柔らかいサスペンションでの設計となっていることと、振動板素材が紙質系で共通するということもあり、世の中では特異な位置にあるバックロード・ホーンに対して、違和感の少ない重低音により近づけるのではないか、とも考えました。
もっとも、バックロードの音に嫌悪感を抱いている人からは、否定されてしまう音かもしれないですが。(^^)

パルプ系振動板の大口径ウーハーは、2ウェイ・スピーカーや3ウェイ・スピーカーで中音域まで使おうとすると、紙臭さが出てしまうこともあるかもしれませんが、0.1chウーハーでは20Hz~120Hzしか必要ありませんから、このくらい実績のあるウーハーなら問題はないと思います。

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サブ・ウーハーは左右2発必要かということについてですが、以下、少しは参考になりますでしょうか。

お話に出ていたSW-5(mkII)を使っていた頃の長岡先生の方舟の音を実際に聴いた経験からしますと、サブ・ウーハーは左右2台鳴っていたのですが、映画や音楽を聴かせて頂いた際、わたしには重低音はモノラルに聴こえました。
これは、30~60Hzあたりの重低音を強力に発生するバスレフ・ダクトが、2台のウーハーともセンターの位置にあり、さらに、左右の離れた位置にあるウーハー・ユニットの振動板から直接出る帯域の低音は、大容量のコイルでばっさりカットされて聴こえなかったためだと思います。(ダクト内の空気が大振幅で動く周波数では、ウーハーの振動板はほとんど動きません。)

この状態で映画を大音量再生すると、まずほかでは聴くことのできないような、ゴリゴリした超ハードな重低音がセンターからドーンと押し寄せてくる感じは格別で(サブ・ウーハー用のパワー・アンプも100万円以上の品でしたから)、「音を聴く」というよりも「音に襲われる」「本能的に身の危険を感じる」ような感覚がありました。

映画用の0.1chウーハーならハイ・スピードなサブ・ウーハー1台を質の良いアンプで鳴らせば十分に間に合うようにも思えますし、スーパースワンでの音楽再生用にサブ・ウーハーを2台用意して、全体のクオリティを下げない低域拡張を狙う場合には、時間的にもコスト的にも、本腰を据えてじっくり取り掛かる必要があるのではないかと思いますが、いずれの場合でも、やはりサブ・ウーハーの低音にもリアルなスピード感が欲しいという気がします。

ひょせんさん

今朝、オークションにTX-NA1007が出ているのを確認して、夕方帰宅して入札しようかと見てみたら、すでに売れており、呆然としております。フロントハイ、うちにはちょうどよかったのに。

FW305、そうでした。これがありましたね。SPEDで簡単に設計してみると、なかなか良い特性ですが、わりと早めに落ち始めるようでした。ここだというfdを、まだ見つけられないのかも。振動板がずいぶん軽くて、よく動くようですね。

方舟の低音は、そうですか。そうなんでしょうね。生半可な床だと、家ごと鳴るのでしょう。やはり身の丈に合った低音を探すのがいいかな^^;。

JUNさん、ひょせんです。

TA-NA1007とは、惜しかったですね。また色々出てくることでしょう。色がブラックになってから、急にルックスがかっこよくなった感じもしますね。(^^)

低域に限ったことではありませんが、スーパースワンでなぜか30Hzあたりの低域が聴き取れるように、振動板が俊敏に動けるスピーカーは、人の鼓膜の振動を瞬間的に立ち上げることができるので、F特以上に体感音圧が高くなるのではないかと思います。

FW305は今回たまたま特性を見直してみたら良さそうな感じがして、メーカーの宣伝文句に「小型から大型の箱まで使える」ともありましたので、0.1ch用としてはバックロードとも組み合わせやすいのではと思った次第です。
わたしの勘では、Fostxs流に言う「ブースター・マグネット」で強化して、少し小型の箱に取付けると、10センチ・バックロードに対して十分な音質とボリューム感が得られるようにも思うのですが、シミュレーション・ソフトにうまく乗らなくなるのが難点かもしれませんね。

また、キャビネットの仕様はわたしが思い描いたものとは異なりますが、FW305やJBLの軽量コーン・ウーハーを使ったハイスピード・タイプのサブ・ウーハーとしてこんな感じのものもありました。
http://www.jsplab.jp/products/jsp-1030w.htm

シミュレーション・ソフトは、大体の目安から大きく外れないために、とても有効な手段だと思うのですが、なぜかシミュレーション結果と実際の製作後の実測の周波数特性を並べて示した製作例の数が少ないですし、サウンドの傾向も示せないですし、例えば方舟のウーハーにしてもシミュレーション・ソフトで良しとされる枠内から大きく逸脱し、常識を無視した失格スピーカーですから、長岡先生のように得たい結果の実態を強く思い描くことも大切ではないかと思うわけです。

方舟のスピーカー・システムは「方舟専用」だとして、当初はネッシーやリアカノンII、SW-5の図面やF特を意図的に公表しないと長岡先生の文章にあり、それを読んで「なんだ、ケチくさい」(笑)と思ったこともありましたが、後年、方舟の実際の音を聴いてみて、わたしも、あくまで「方舟」という建造物があってこそのシステムなのだと痛感しました。こりゃ、他所では同じにならないな、と・・・。

ただ、方舟は決して世の中のスタンダードでないことは明らかですから、自分で音を鳴らす部屋やシステムの全体像を見て感じて、「物」より「現象」を追う姿勢が必要なんだなと、悪く言えば「あきらめ」、良く言えば「わきまえ」が、少しだけできたような気もします。
部屋から造りかえれば、話も変わってきますけどね。(^o^)

ひょせんさん

FW305、あれからSPEDをいろいろいじくり回してみたのですが、DAYTON AUDIOのような驚異的なフラットさで20hzあたりまで再生、というのは無理なようでした。

うまくいった例でも大体60~70hzあたりで下がり始め、50hzで3~5db下がり、40hzあたりから急降下になるか、ややだら下がり傾向になるか、という感じですね。この時の箱の容積は70リットルくらいでした。

ひょせんさんがトライされた箱の容積とfdはどんなものだったのでしょうか。よければ教えていただけると幸いです。

この早めに落ち始める特性はそのままにして、柔らかいエッジや軽い振動系から、重くならない低域に期待、という考え方も、バックロードホーンシステムを前提にすれば、おおいにありだと私も思います。一方で、50hz以下をアンプで持ち上げようとした場合、AVアンプでやるのか、ウーハーの方のアンプでやるのがいいのか、どうなのでしょうね。

スワンで40hzより下が聞こえる(ように思う)のは、確かなのですが、f特的にはそんなに優秀な感じではないのかもしれませんね。なんだか最近、スワンのあの音ではない、もっと直截的な音にふれてみようかなという気にもなってきております。どうも耳の軸が、スワンに頼りすぎているような気がして。

JUNさん、ひょせんです。

FW305のキャビネットについては、わたしの思惑では内容積65リットル、ダクトの等価直径は50ミリ、長さは17センチです。このダクトは息抜き用の穴で、チューニング周波数は20Hzですが、低音の増強作用はほとんどありません。
たしかに計算上では、FW305をこの箱に取り付けるとQoc、focともに大幅に上がるため、低域は割と急に音圧が下降して、低音が十分に出ないことになります。
また、ブースター・マグネットによる強化で1~2割ほどQoの値が小さくなることも見込んでいますが、これで聴感上は変化しますが、実際のF特はほとんど変化しないと思います。

シミュレーション・ソフトは、実際の現象を近似する数式による計算ですし、その数式に入力するパラメーターが、ユニットの挙動のすべてを含んでいるわけでもなく、ソフトにうまく適合する数値のユニットでしか実態に近い状態を導き出せないということもあって、そのくらいのものにどの程度ウェイトを置くかは人それぞれなのですが、あまり言及すると敵を増やす(笑)ことにもなるので、これまでは触れたくなかったというのが本音です。

そんなわけですので、わたしからしゃしゃり出たのに申し訳ないですが、これ以降はわたしからはシミュレーション・ソフトについては触れないことにしますね。(^^;

アンプによるローエンドのブーストについては、AVアンプには0.1chのトーン・コントロール機能は内蔵されていないと思いますし、プリメイン・アンプのトーン・コントロールでは、超低域のみを持ち上げることもできないため、AVアンプとサブウーハー用アンプを接続するライン・ケーブルに、超低域を持ち上げる(実際には、超低域以外のレベルを下げる)フィルター回路(コンデンサーと抵抗器で構成)を取り付けるという方法を採る必要があります。
実際にはそこまでやる必要はないような気もしますが、フィルター・ケーブルは0.1ch用に1本だけ安く簡単に作れますし交換も簡単ですから、自作オーディオの一環として試してみるのは楽しいと思います。

それと、センターにも使えるバックロード「BH-1028S」の図面が仕上がったところなのですが、スワンから離れることをお考えでしたら、お送りするのは控えたほうがよいでしょうかねぇ。(^^)

ひょせんさん

シミュレーションと実際の挙動はどうなのか。また時間的な問題はどうなのか。周波数特性から音のイメージを描くのがむずかしいことも、おっしゃる通りだと思います。

スーパーウーファーは、自作するとすればDAYTON AUDIOの人柱になってみてもいいかなと思っています。箱はほとんど同じサイズでいけそうなので、だめならFW305に交換すればいいですしね。まあ、日和って市販品に転ぶかもしれませんが^^;。

BH-1028Sの図面、ぜひお願いします。スワンから離れるのは、いつできるのかわからない宿題のようなものになりそうです。

JUNさん、ひょせんです。

BH-1028Sの件、ちょうど最終チェックが済んだところでしたので、当面図面をお送りする先がなくなってしまったかと、ちょっとだけ蒼くなりました。(^o^) 条件が合わないようでしたら、ムリはしないでくださいね。

映画の0.1ch信号専用ウーハーは、あまり表に出ない縁の下の力持ち的な役割ですから、あれこれ考え過ぎても何ですし、たしかに、手間のことも考えるとある程度ハイスピードな市販品を置けば十分かもしれないですね。

図面、発送しましたらご連絡差し上げます。

ひょせんさん

BH-1028Sの図面、お作りいただいてありがとうございます。楽しみにしております^^。

JUNさん、ひょせんです。

BH-1028Sの図面、お送りしました。

図面中で不明な箇所などありましたら、ご連絡ください。(^o^)

ひょせんさん

ありがとうございます。AVアンプより先に、センタースピーカーを作ってしまうかもしれません^^;。少しでもエージングが進むでしょうしね。ひょせんさんの図面は、非常に整然としていますので、眺めているだけでも楽しいです。

JUNさん、ひょせんです。

図面の件、そうおっしゃって頂けてうれしいです。(^o^) 
今回の図面もJUNさんのお眼鏡にかなっていれば良いのですが。

バックロードはエージングに多少時間が掛かるので、人間誰もが耳慣れた人の声を担当するセンター用ですから、AVアンプ導入時には十分に音がこなれていて欲しいものですね。

ひょせんさん

ゆうべ、ひさしぶりにジャッキー・マクリーンが加わっている50年代のジャズを聴いたのですが、「あれれ」というくらい、音がよくなっていました。FE103En-Sのエージングが、ようやく進んできたようです。FE108Sに比べて、高域が伸びてつやがあるのかな、という印象でした。

BH-1028Sには、仕事にあぶれているレスラー状態のFE108Sを載せてやろうと思います。

ひょせんさん

図面、届きました。ありがとうございました。費用は以前お送りした口座へ振り込ませていただきました。

1本用の板取図をどうやって描こうかなと検討中です^^;。何か適当なCADソフトをひとつ覚えなくては。

あと、いつまでも上手にならないバッフルの穴あけ。ひょせんさんは、ジグソーや糸鋸でやってらっしゃるのでしょうか。以前、自在錐を買って試したことがあるのですが、かなり怖かったです^^;。で、この頃は電動糸鋸なのですが、まともに切れたためしがありません^^;。

JUNさん、ひょせんです。

BH-1028Sの図面、無事に届いたようですね。この機種は外観とは異なり内部構造が左右対称ではないので、今回は内部が分かる立体図も付けてみました。

自由錐は以前わたしも使っていましたが、安全に開けられる穴径も10センチ程度が限度ですし、電動ドリルが壊れて高速で回っている自由錐が飛んでくるんじゃないかと、ヒヤヒヤしますね。
それより大きな20センチくらいまでの丸穴は、手で回す自由錐もどき(これはもうDIYショップでは見かけません)を使っていましたが、ジグソーよりもキレイな穴があけられるものの、とてつもなく疲れます。

数年前に、隣町に丸穴や角穴などのカットも別料金でやってくれるDIYショップを見つけたので、たまにスピーカーを作る際には、そこに依頼するようにしました。といっても、この2年ほどカットの依頼をしていないです・・・。
ただ、丸穴の形が多少いびつでも、気密が確保されていれば音質劣化はほとんど気にならないと思いますので、1日1個ずつでも、うんざりしながら開けるしかないですね。(^^)

あと、ちょっとした冒険になりますが、町の建具屋さんに部材と図面を持ち込んで頼んでみるとか。これはわたしもやったことはありませんが、お知り合いの建具屋さんに板材カットしてもらった方からのお知らせを聞くと、カット精度は並外れたものがあるそうです。

ところでBH-1028Sですが、FE108Sが2個あるのでしたら、思い切って左右2本作ってしまって、たまにはステレオ再生もっていうのはどうでしょう。合板1枚分だけの差だけですから。( ← 無責任なそそのかしです。(笑))前面開口タイプのBHほどには、小口径にありがちな音ヤセののハンデを感じにくいですし、スーパースワンとも一味違った音楽表現が聴けると思います。
また、そうなって欲しくはないですが、音が気に入らないとか、飽きちゃったという場合でも、箱が2個あれば引き取り手も現れやすいと思いますし。(^^; でも、やっかいな丸穴の数が2倍になってしまいますね・・・。

さらに話が変わってサラウンドバック・スピーカーですが、バックロード用ユニットと小型バックロード・キャビの組み合わせだと低域の音圧レベルがガタ落ちになってしまうと思いますので、もしFE103Mとか6N-FE103あたりの良品が手に入れば、バスレフ箱(例:長岡先生設計の「BS-3」(6.4リットル、fd=68Hzのバスレフ箱))に取り付けると、トランジェントも大きく低下しないので、映画サウンドを聴くにあたっては、R-101(BH-1026S)と音質や音域バランスが似た感じになって、そんなに違いが気にならないのではないかと思います。
ただ、7.1chを5.1chにダウンミックスして再生しても、部屋中が音で埋まって音像が縦横無尽に駆け巡る一大スペクタクルは十分に感じられますから、そのへんの兼ね合いも検討項目のひとつになると思います。

ひょせんさん

ですね。私も2本作るのもありかな、と考えていたところでした。一応、方眼紙に1本用の図面も描きましたけど^^;。

FE103Mは、エッジがだいぶあやしくなってはいますが、標準箱に近いバスレフに入ったのがあります。ただ、このシステムは低音がほとんど出ないので、サラウンドバックに使えるのかな、と思っていました。おおげさにいうと200hz以下は、あんまり音がしない感じなのですが^^;、どうなのでしょうね。

バッフルの穴あけは、ほんとにおっくうな作業ですね。よく人の作例なんかで、ジグソーできれいに切っているのを見るたび、「うそー」という感じでした。

BS-168を作った時は、バスレフポートの四角い穴がでこぼこになってしまって、あれもちょっと凹みました。上記のFE103Mのバスレフポート(円)もでこぼこであります。

JUNさん、ひょせんです。

まず最初に、お礼を。
今日になってJUNさんからの図面費用のお振込みを確認したところ、文字通り「桁違い」の額が振り込まれていたのですが、よろしかったのでしょうか。どうもありがとうございます。

BS-3についてですが、現在も流通している「長岡鉄男のオリジナルスピーカー設計術 図面集編II」に掲載されている、FE103を取り付けた距離3mでのf特を見てみると、1kHzに対して64Hzが8dB低下くらいの低域ダラ下がりで、R-101(BH-1026S)よりもバランス的には低域が出ていることになるようです。ただ、R-101は低域のトランジェントが良いためか、f特よりは低域が出ているように聴こえますね。

標準箱とBS-3の違いについて見てみると、実効容積はどちらも大体同じ6.5リットル内外ですが、バスレフダクトが19.6cm2の丸穴でfd=95Hzの標準箱に対して、断面積が1.5倍ある30cm2の上面開口のスリットダクト(幅広い帯域で効く)でfd=68HzのBS-3と、BS-3は低域の量と延びを稼ぐ設計となっているようです。
これはBS-69「ボトル」とも似た設計で、プリメイン・アンプのトーン・コントロールで低域を持ち上げると、ほぼフラットなf特を実現することもできるようです。BS-3のダクトは切り抜きの必要のないスリットタイプですので、作りやすさもあると思います。

当面はセンター・スピーカーのほうだと思いますから、穴開けがんばってください。せっかくですから、2本作るのをお勧めしますよ。(^o^)y

ひょせんさん

いやいや、私のためのオリジナル設計みたいなものなので…。ほんの気持ちだけですみません。

BS-3、1Khzから64hzがマイナス8dbのだら下がりというのは、FE103のバスレフ箱としては、かなり優秀ですね。これもいずれ、テストしてみることにしますね。

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