The HEDD Lineariser® or
'A Brief History of Time'
サブウーファーは何十年も前から使用されており、再生チェーンに組み込むことで、小型スピーカーでは限界のある基本周波数帯域を追加することができます。しかし、低域ユニットを分離して使用すると、ウーファー部が分離して聞こえたり、全体の音像になじまなかったり、低域そのものがブーミーに聞こえたりという、好ましくない副作用が生じることがよくあります。私たちは、サブウーファーの製作を始める前に、これらの広く経験される問題の原因を詳しく調べました。その答えは、「時間」です。
シングルスピーカーの場合、低周波は高周波よりもスピーカーの中を通過するのに時間がかかることが既に分かっています。サテライト・サブシステムでは、クロスオーバーポイントやハイパスとローパスのフィルターでさらに時間のずれが生じます。結局のところ、ラウドスピーカーによって、再生チェーンに時間的な混乱が生じるのです。
音波は時間と周波数によって完全に特徴付けられるからです。この2つの間には、Harmonic Analysis(調和解析)と呼ばれる基本的な物理的関係が存在します。これは、ラウドスピーカーの周波数応答が変化すると、必然的に位相応答も変化するというものです。
しかし、「位相応答」とは何でしょうか?
位相は2つの事象の間の時間的な距離を表すもので、それ以上のものではありません。つまり、ある音が午後12時ちょうどに始まり、別の音が午後12時1分に始まる場合、位相の遅れは1分となります。Harmonic Analysis(調和解析)の結果、ラウドスピーカーでは周波数特性の非線形性により、必然的に位相遅れが発生します。これらの遅延は、伝送帯域幅やDSPの内部設定により、1ms(ミリ秒)未満から約50msまでの範囲で発生します。
サブウーファーでは、20 Hz から 80 Hz までのすべての周波数が同じ時間帯に再生される必要がありますが、前述のように内部 フィルタやドライバーの特性により、周波数ごとに異なる持続時間の遅延が付加されています。
シングルスピーカーの場合、低周波は高周波よりもスピーカーの中を通過するのに時間がかかることが既に分かっています。サテライト・サブシステムでは、クロスオーバーポイントやハイパスとローパスのフィルターでさらに時間のずれが生じます。結局のところ、ラウドスピーカーによって、再生チェーンに時間的な混乱が生じるのです。
音波は時間と周波数によって完全に特徴付けられるからです。この2つの間には、Harmonic Analysis(調和解析)と呼ばれる基本的な物理的関係が存在します。これは、ラウドスピーカーの周波数応答が変化すると、必然的に位相応答も変化するというものです。
しかし、「位相応答」とは何でしょうか?
位相は2つの事象の間の時間的な距離を表すもので、それ以上のものではありません。つまり、ある音が午後12時ちょうどに始まり、別の音が午後12時1分に始まる場合、位相の遅れは1分となります。Harmonic Analysis(調和解析)の結果、ラウドスピーカーでは周波数特性の非線形性により、必然的に位相遅れが発生します。これらの遅延は、伝送帯域幅やDSPの内部設定により、1ms(ミリ秒)未満から約50msまでの範囲で発生します。
サブウーファーでは、20 Hz から 80 Hz までのすべての周波数が同じ時間帯に再生される必要がありますが、前述のように内部 フィルタやドライバーの特性により、周波数ごとに異なる持続時間の遅延が付加されています。
Lower frequencies travel longer through speakers than higher ones
低い周波数は、高い周波数よりもスピーカーを通過する時間が長くなります この結果、サブウーファーの位相特性はリニアになりましたが、前述の通り、20Hz(-3dB)までの周波数特性には50msの全体的な遅れを「代償」として支払う必要がありました。DSPはこの50msを待たないと、パワーアンプに音を送ることができず、箱から出してしまうのです。その結果、20Hzから80Hzまでのすべての周波数が50ms遅延することになります。これは、subの低域がサテライトの音より50ms遅れて再生されることを意味します。HEDD MK2 スピーカーにもリニアライザー® が搭載されていますが、彼らの場合、レスポンスが 80Hz 以上に設定されているため、グループディレイは 10ms のみです。言い換えれば サブウーファーの位相応答は、高い移動時間(~20 Hzで50 msなど)から、サブとサテライト間の標準クロスオーバー周波数である~80 Hzで10 msまで下がります。周波数に対するこれらの異なる遅延は、サブウーファーごとに特徴的な方法で変化し、位相応答と呼ばれる曲線で表されます。アナログ時代には、この位相誤差を回避する方法はありませんでした。
現在の強力なDSPでは、FIR(有限インパルス応答)フィルタを適用してこれらの偏差を修正することが可能ですが、通過する信号の全体的な遅延を犠牲にしてのみ達成することができます。そのためには、スピーカーの時間領域と周波数領域で、何が問題なのかを知る必要があります。技術的には、サブウーファーのインパルス応答(IR)の測定値が必要です。 BASS 08とBASS 12のIRは、ベルリン工科大学の大きな無響室で測定され、その情報を提供するためのDSPボードに実装されています。これには、それらの周波数と位相の非線形性がすべて含まれており、現在ではリアルタイムで修正することができます。HEDD Lineariser®は、FIR(有限インパルス応答)フィルターを採用した数学的ツールで、入力される音楽信号の元のタイムリーな関係を再インストールします。トランジェント特性も向上し、ステレオの定位感も向上しています。 |
Eliminate in homogeneous and boomy sound in Satellite-Sub systems
Satellite-Subシステムの不均質な音やブーミーな音を排除する DSPが1970年代の終わりに現れたとき、スピーカ設計の従来の多くの問題を解決することができました。 デジタル領域では、DSPは入ってくるデータストリームを収集し、それをブロックに分割し、それをしばらく保存することができます。 フーリエ変換の限界が克服され、実際の進歩が始まるのは正確にこの瞬間です。 信号とインバース(成形)インパルス応答は、FIRフィルタリングによって複素乗算され(数学的に言えば折りたたまれている)、時間領域と周波数領域の両方で所望のリニアリティーを実現することができます。
タイミングの問題を完全に解決するために、BASS 08とBASS 12のサブウーファーのバックプレートにあるアナログの「Outputs to Satellites」XLRソケットに40ミリ秒のグループ遅延を追加するDSPチャンネルをさらに2つ実装しています。 これは、サブウーファーが低周波信号を発するまでサテライトがこの40ミリ秒を「待つ」ことを意味します。そして、サテライトのリニアライザーがオンの場合、独自のグループディレイ10msを追加します。50ミリ秒後、3つのラウドスピーカーはまったく同じミリ秒に再生を開始し、全オーディオ帯域のすべての周波数について再生します。 もう一つ、実際には、サテライトとサブウーファーを同じリスニング距離に設置することは困難な場合が多いのです。同じ距離でなければ上記の配慮は機能しないので、「SAT.SUB」という距離制御を追加しました。OFFSET [m]」と呼ばれる距離制御をサブウーファーの背面パネルに設けました。これはサテライトとサブウーファー間の移動時間の差を補正するもので、実際には新たな位相誤差を意味します。サテライトとサブウーファーの移動時間差は、0.5mの分解能で±2mとすれば、ほとんどのケースで問題をカバーすることができるはずです。 HEDDsリニアフェーズサテライト・サブシステムのすべてのコンポーネントは、同じ時点で再生を開始し、入力される音楽信号に見られるような可聴帯域内の正しい関係を適時維持しながら再生されます。 HEDDsリニアフェーズサテライトとBASSリニアフェーズサブウーファーの組み合わせと、サブウーファーの群遅延を適切に補正することで、サブウーファー使用開始当初から現在まで、標準的に存在した問題を一掃することが出来ました。 私たちは、Satellite-Subシステムにおける音の不均一性やブーミーな音の主な原因を発見し、取り除くことができたと考えています。HEDDでは、試聴の時間を取っていただければ幸いです。 |