プリアンプの濡れ衣

一般に、弊社プリアンプを御使用いただくと、音の鮮度、解像度が大幅に向上します。まれに良くなかったという声を頂くことがあります。それは以下の理由によるものと考えています。

(1)再生装置に非常に癖のあるものを含む場合、又はプリアンプで音質調整をしている場合
 もともとの再生装置に非常に癖があるものを御使用されている場合、逆にその癖がはっきり聞こえてしまい、音質が悪く聴こえることがあります。実際にあるところで、ある真空管パワーアンプと組み合わせて聞き比べた場合、通常のOPアンプを使用したプリアンプで聞いた方が、聞きやすい音になっていました。弊社プリの方がそのパワーアンプの癖(高域がきつく付帯音のような音がまとわりついている)をそのまま出してしまいます。OPアンププリを使用した場合でも再生音自体は決して良いものではないのですが、OPアンプで中高域を濁して結果的に多少聞きやすくなったという程度でしたが・・・。(録音の悪いCDは本格的オーディオ装置よりも、むしろラジカセで聞いた方が粗が目立たないのと同じようなものかもしれません)

(2)再生装置が従来のプリアンプに合わせたセッティングになっており、そのまま無調整で試聴した場合
 弊社プリは通常のプリと帯域バランスが多少異なります。例えばバイオリンなどの楽器の音もきれいに分離してはっきり聴こえるので、あたかも中高音のレベルを少し上げたかの様な聴こえ方になります。低域もボーンボーンというベース音が、ビンビンという様に締まった音に聴こえるのです。結果的に従来のプリアンプと入れ換える場合は中高音の再生レベルを少し下げた方がバランスが取れる場合があります。レベル調整ができない場合はSPセッティングを多少調整すると良い結果が得られます。
 言い換えると元々従来使用されていたプリの中高音がつぶれているので、結果的に中高音の再生レベルを上げた設定になっているケースが多いのです。その状態で弊社プリをいれて音のバランスが悪いなどと言われても・・・・。
 実際に音質が今ひとつといわれてしまう割合はパッシブプリで5%、DCプリで10%程度です。DCプリの方が音質が良いのになぜDCプリの方が良くなかったといわれてしまう結果が多いかというと、パッシブプリをご自宅にてご試聴いただいた場合、音質に疑わしい点があってもパッシブプリ本体ではなく、ご自身の再生装置に問題があるのではないかとお考えになるのに対し、DCプリをご自宅で御使用し再生音に癖が出た場合、プリアンプのせいにされてしまうからだと思っています。

アンプの使用部品の特性(抵抗編)

はじめに

アンプの音質を左右する要因の一つとして使用するパーツがあげられます。ここでは使用される抵抗の特性についてお話します。

抵抗のインピーダンス特性について

オーディオアンプに使用する抵抗に要求される特性として
・ 周波数依存性がないこと(高周波領域においても)
・ 高調波歪が少ないこと
が挙げられるかと思います。ここでは高周波領域の抵抗値(インピーダンス特性)について調べた結果をお話します。

測定方法

抵抗のインピーダンス測定には自社製のインピーダンスアナライザーを使用しました。DDS発振器と2CHのログアンプから構成され、発振器の周波数をPCで制御します。ログアンプはACの実効値の対数をとりDCとして出力します。出力されたDC値をDAコンバーターを経てPCに取り込みます。キャパシタンスの測定には発振器出力を既知の抵抗(51Ω)を通じて抵抗に印加し、基準抵抗と被測定抵抗の電圧を比較してインピーダンスを求めます。1KHzから70MHZまでのインピーダンス特性を測定することができます。測定下限は0.1Ωで、1MHZ以上では測定系の自己インダクタンスのために測定下限も上昇します。また測定上限は約1KΩで高域ではさらに低下します。これは測定系の入力インピーダンスが約1KΩと低いためです。さらに注意することは測定の際基準抵抗(金属被膜抵抗)を基準にしたインピーダンス特性ですので、あくまで相対値として考えてください。厳密にはネットワークアナライザーなどを使用してインピーダンス特性を測定すべきです。(本結果と異なる測定データをお持ちの方はご教授いただけると助かります)

抵抗のインピーダンス特性

次の図は各種抵抗のインピーダンス特性を測定した結果です。抵抗ですので周波数に依存せずインピーダンスが一定である事が理想です。抵抗の場合は巻き線系の抵抗(ホーロー、セメント)を除いてほとんど理想特性に近く、高周波領域においても問題なく使用できます。10MHz以上で金属箔抵抗がフラットなのに対し他の抵抗では若干抵抗値が下がっていますが、有意差かどうかは微妙なところです。巻き線抵抗は案の定、高周波領域でインピーダンスが上昇していますが、1MHz位まではインピーダンスの上昇がないので、峡帯域設計のアンプには問題なく使用できるでしょう(使用する必然性はないのですが)。サーミスタもまったく平坦で温度補償素子ではありますが、その優秀さは抵抗と同格です。恥ずかしながら、良く売られている角型のセメント抵抗が巻き線型であることをこの測定をするまで知りませんでした。(セメント抵抗の中には金属箔抵抗のものもあるようですが)。

低抵抗のインピーダンス特性

さらにもう一枚グラフをお見せします。このグラフはパワーアンプの出力段のエミッタ抵抗等に用いられる低抵抗のインピーダンス特性を測定したものです。一つは汎用的に用いられる角型セメント抵抗、もう一つは金属箔タイプの抵抗です。アンプの教科書にはセメント抵抗は高周波特性が10倍くらい悪いので使用しない様にとの記述がありましたが、実際にはそこまでは違わないようです。セメント抵抗(巻き線抵抗)のわりに高周波特性が他のタイプとさほど変わらないのは、抵抗値が小さいために巻き数が少ないためと思われます。

アンプの使用部品の特性(コンデンサ編)

はじめに

アンプの音質を左右する要因の一つとして使用するパーツがあげられます。ここでは使用されるコンデンサの特性についてお話します。

コンデンサのインピーダンス特性について

オーディオアンプに使用するコンデンサーに要求される特性として
・ 高周波特性が良いこと
・ 高調波歪が少ないこと
・ いわゆる鳴きが少ないこと
が挙げられるかと思います。ここでは高周波特性について調べた結果をお話します。

測定方法

コンデンサのインピーダンス測定には自社製のインピーダンスアナライザーを使用しました。DDS発振器と2CHのログアンプから構成され、発振器の周波数を PCで制御します。ログアンプはACの実効値の対数をとりDCとして出力します。出力されたDC値をDAコンバーターを経てPCに取り込みます。キャパシタンスの測定には発振器出力を既知の抵抗(51Ω)を通じてコンデンサに印加し、抵抗とコンデンサの電圧を比較してインピーダンスを求めます。1KHzから70MHZまでのインピーダンス特性を測定することができます。測定下限は0.1Ωで、1MHZ以上では測定系の自己インダクタンスのために測定下限も上昇します。

電解コンデンサのインピーダンス特性

次の図は小容量の電解コンデンサのインピーダンス特性を測定した結果です。 コンデンサですので周波数に比例してインピーダンスが減少していくのが理想ですが、実際には数十KHzからインピーダンスが下がらなくなります。 汎用の電解コンデンサでは1-2Ω程度、オーディオオーディオ用のものでも0.5Ω程度が限界です。最も良い特性を示しているのはOSコンと呼ばれる有機系のコンデンサで、ほぼ理想的な特性を示しています。 ただ残念ながらOSコンは耐圧が低く使用できるところが限られてしまいます。 OSコンの次に良い結果が得られているのがタンタルコンデンサです。オーディオデザインのアンプではこれらのデータを基に使用場所に応じて最適なコンデンサを使用しています。

フィルムコンデンサのインピーダンス特性

このグラフはカップリングコンデンサ(アンプ出力部でDCカットのために挿入されるコンデンサ)に用いられる比較的大容量のフィルム系のコンデンサのインピーダンス特性の測定結果です。電解コンデンサに比較して非常に良好な特性が得られており、ほぼ理想的な特性が得られています。音質も電解コンデンサからフィルム系のコンデンサに変えると音の透明感、解像度が向上するのがはっきりわかります。ただしフィルム系のコンデンサ間での特性差は小さく、またコンデンサを交換してもはっきりとした差は認められませんでした。弊社アンプではカップリングコンデンサを省略することも可能ですので、カップリングコンを通す場合と通さない場合で比較しましたが、カップリングコンによる音質の劣化は認められませんでした。ただ市販のアンプ等にはいまだにカップリング用に電解コンデンサが用いられている事も多いようですので、その場合はわずかですが音質に影響があると思われます。

小容量コンデンサのインピーダンス特性

こちらはイコライザアンプのRIAA補正に用いられる小容量のコンデンサの特性を比較したものです。測定で限界よりも小さい値が測定されていますが、これはコンデンサが共振して測定系のリアクタンスを打ち消す成分が発生しているためと考えられます。小容量コンデンサは注意が必要です。1000pF程度ですと共振周波数が数十MHzなので完全に帯域外ですが、容量が大きくなると共振周波数が下がる傾向があるので注意が必要です。特にマイラーコンデンサは 0.1uFで帯域内のMHz帯まで共振周波数が低くなっており、ハイエンドオーディオ用途には使用しないほうが良いでしょう。

スピーカーシステムの周波数特性(その2)

はじめに

前節でスピーカーシステムの周波数特性が得られるようになりましたので、SPシステムの置き方などを探ってみたいと思います。

スピーカーの設置高さ依存性

さて、ここでも一度得られた周波数特性を見てみます、全体的にフラットでバランスの良い特性が得られているといえます。

(SP:B&W805S、45cm高のSP台上において測定、マイク高さ1m)

(SP:B&W805S、45cm高のSP台上において測定、マイク高さ1m)
ただ気になるのは150Hz近辺に大きな谷があることで、全体的に低音の量感が物足りないことを裏付ける結果となっています。いろいろ調べましたが、この谷は床からの反射が大きく影響しています。そこで床からの反射の影響を低減するために床に直においてみました(下図)。

床直置きでの周波数特性、RCH)

床直置きでの周波数特性、LCH)
150Hz 付近にあった谷は消え、かつ100Hz以下のレベルも若干上がり低音域のバランスも改善されました。全体的なバランスは床直おきの方が優れていますが、ただ逆に中高音域での暴れが目立つようになってしまいました。床に置くと床からの反射波との距離差が 20-30cmになりますので、 干渉の影響で中高音が乱れる結果になり、根本的な解決策にはならないことがわかります。

スピーカーの後壁面からの距離

次にSPの後ろ壁面からの距離を変えた結果について見てみましょう。

上の図面はスピーカーの後壁面からの距離Dbを変えて周波数特性を測定したものです。45cmの台に乗せた状態で測定しています。Dbが大きいほど壁から遠いことを意味しています。後壁面からの距離に関しては低音域で大きな違いがでました。距離を離すほど120Hz以下の全体的なレベル(線で示しているあたり)が下がってしまっているのがわかります。一般にSPのセッテイングは壁面から離す方が良いと言われたりしますが、必ずしもそうでないことがわかります。周波数特性から言うと、50cmか35cmが好ましいといえるのです。ちなみに35cmというのはSPを後ろの壁にほぼ付けた状態になります。理想を言えばSPを壁に埋め込んだ形で無限大バッフルの様な感じにした方が周波数特性の暴れもなくなっていいかもしれません。またDb=80cmのグラフは中低音域(100-1000KHz)の特性にも鋭いピークが生じていることがわかります。特に小さいSPシステムの場合はあまり後壁面から離さないで、低音域のバランスを取ったほうが好ましい結果になるといえます。

スピーカー試聴距離依存性

次にSPと試聴位置との距離(Dl)の依存性について調べた特性を下図に示します。試聴距離Dl依存性は試聴でも最も明確に認識できる周波数特性の変化です。 距離2mではほぼフラットで低域がかまぼこ型に低下しているのに対して3mになるとやや低域が持ち上がります。4mの距離になると100Hz以下が強烈に持ち上がってきます。 聴感上全体のバランスが整っている様に聞こえるのは3m付近です。2mですと低音不足に聞こえます。 一般に中高音は直進する性質がありますので、間接音が低音域に比べて少なくなるため、試聴位置でのレベルが下がっていて自然なバランスになるのだと思います。 いずれにしろ試聴距離依存性が非常に大きく周波数特性を左右していますので、この影響を平均化する工夫をしないといけないかもしれません。

スピーカーシステムの周波数特性の測定方法

はじめに

スピーカーシステムの周波数特性はオーディオシステムの中でも最も音質に大きな影響を及ぼす大切な特性と考えられます。 ここではスピーカーシステムの実際の試聴状況における周波数特性の測定方法と実測結果について紹介したいと思います。

スピーカーシステムの周波数特性の測定方法

測定方法には大まかに分けて次の2つの方法があります。
・FFTによる周波数特性測定
・サイン波による測定
一つ目の方法はホワイトノイズをSPから出力し高速フーリエ変換(FFT)することにより周波数特性を測定するものです。この手法はFFTのフリーの解析ソフトもありますので比較的手軽に実施できます。メリットはほぼリアルタイムで特性が把握できることです。欠点としてはノイズ、あるいは統計誤差により周波数特性上のピーク、ディップがあることと特に低域の精度が出にくいことです。測定中のレベル変動を低域成分としてカウントしてしまい、低域の特性が実際よりも大きく見えてしまったり、再現性に乏しかったりすることがあります。
(ホワイトノイズ+FFTで解析求めたスピーカーシステムの周波数特性)
このグラフは実際にスピーカーにホワイトノイズを入力し、応答波形をFFT解析して周波数特性を求めた結果です。
原理的に分解能が一定なので高域程ノイズが目立つようになります。全体的にノイズが目立ちます。ノイズは平均化回数を多くすると改善されるはずなのですが、そうすると本来あったピーク・ディップも平均化されなめらかな特性になってしまう様です。もちろんプログラム・ソフト上で工夫すればこれらの問題はある程度改善されると思いますが、そこまでできるもので安価なものは無いようです。
2番目の方法はサイン波を直接入力して測定するもので、無響室ではよく用いられますが、実際の試聴環境下で測定される例は少ないようです。しかし実際にこ の方法で測定してみると、細かな周波数特性上のピーク・ディップがはっきり把握でき、FFTよりも高い精度で信頼できるデータが得られやすいのです。次に実際にサイン波による測定方法を2例紹介します。

サイン波のスイープによる自動測定(その1)

まず最初にパソコン(とマイク)だけで周波数特性をはかる方法を紹介します。RightMark社というところがRMAAというDAコンバーター用の自動測定ソフトを提供しています。
http://audio.rightmark.org/products/rmaa.shtml
フリーソフトですがかなりの機能が使用できるので試してみました。もともとDAコンバーターのテスト用ですのでSPの測定には向かないのですが、何とか特性を計る事ができました。ただし測定時のレベル設定に非常に敏感でレベル設定は何度もやり直しました。またあまりに周波数特性が悪い場合は測定結果がおかしいと思われることも多々あり、決してお薦めはできませんが、スイープによる測定方法の可能性を見るものとして紹介します。

SP:B&W805S、45cm高のSP台上において測定、マイク高さ1m
この特性は正面2mにおける左右の周波数特性を測定した結果です。SPはB&W805Sです。測定時間は一つあたり数秒で終了し、この様な見やすいグラフにしてくれるので大変便利ですが、実際には先に述べたように何度も測定しなおしています。また全体的に細かなピークディップが少なく測定されています。SP向けにもっと細かくゆっくり測定できると理想的なのですが・・・。特性は全体的にフラットで非常にバランスが取れていることがわかります。 16cmのSPで50Hzまで低域が延びているのは立派です。

サイン波のスイープによる自動測定(その2)

次にもう少々本格的なスピーカーの周波数特性の測定方法を紹介します。使用するのはオーディオアナライザーです。 オーディオアナライザーは低周波発振器、AC電圧計、歪率計が内蔵されたオーディオアンプ用の測定器です。発振器とAC電圧計がありますので、これを用いて自動測定のシステムを組んでみました。 使用したオーディオアナライザーはPanasonicのVP-7723Aというものです。 この測定器にはGPIBという汎用的な通信制御機能がありますので、GPIBを利用してこの測定器をパソコンから自動制御するシステム/プログラムを構築しました。

サイン波の純音をスポット出力し、音圧を測定した後、周波数をずらして測定を続けます。周波数の可変ステップは5%とし20Hz-20KHZまでを143点を5分で測定します。以下に測定結果を示します。
5%きざみで測定すると連続的にスイープしたかのような周波数特性が得られていることがわかります。先のRMAAを用いた測定結果と比べると次のことがわかります。
・RMAAと全体の周波数特性の傾向は似ている
・ただしRMAAでは狭いディップが広がってかつ浅く、平均化されて測定されてしまっている
(4KHzの谷が広がり、150Hzの谷はかなり浅くなっている)
RMAAによる測定も第一近似としては良いのですが、やはり実際の周波数特性を見てしまうと力不足であることがわかります。 RMAAの測定は全帯域を数秒でスイープすることに無理があり、SP用に数十秒かけて測定できれば同等精度で測定できると思います。
オーディオアナライザーとGPIB制御による測定の問題点はやはり測定装置が大掛かりになることと、スポット測定のため、比較的時間がかかる(5分)ことです。 5分間ブーとかピーという音を出すので近所迷惑でもあります(ある程度レベルを上げないと騒音の影響を受けます)。

(SP:B&W805S、45cm高のSP台上において測定、マイク高さ1m)

(SP:B&W805S、45cm高のSP台上において測定、マイク高さ1m)