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PCオーディオの音質を大幅に改善しました。
モニタースピーカー YAMAHA HS5を導入しました。
YAMAHA HS5のモニタースピーカーで再生できない低域周波数を30cm口径のサブウーハーで補い広帯域再生ができました。
サブウーハーの目標低音再生限界を20Hz台として検討を行いました。
結果、バスレフダクトの延長等を行い28Hzとなりました。





PCオーディオの音質は音が聞ければ良い状態でした。
マザーボードのLine出力をGATEWAY2000のアルティックランシングの小型スピーカーで聞いていました。

PCが設置してある部屋には第２システムのオーディオが有りPCで音楽を試聴する時はPCからブルートゥースで飛ばし試聴していました。
一日のうちPCの前にいる時が多くPCでも広帯域、高忠実度再生がやりたくなり、今回PCのオーディオシステムの一新を行ないました。





PCは2023年5月よりCPU、グラフィックカード等のグレードアップを行いさらにゲーミング環境等も整えてきました。
その際、PCオーディオの音質がプアで懸案になっていました。


最初にオーディオインターフェース MOTU M4を導入しました。
機能、性能も優秀です。
アプリ_RightMark Audio Analyzerで性能を確認しました。
デザイン、操作性にも満足しています。





モニタースピーカーはYAMAHA HS5です。
各社のモニタースピーカーをネットで検討して導入しました。
小型で再生帯域も広く定位感が良く、クリアーな音です。








PCデスク上にはディスプレーが有りその左右にモニタースピーカーを設置しています。
モニタースピーカーの左側にスペースが有りそこにサブウーハーを設置しています。





サブウーハーのスピーカーは可能な限り口径の大きい物を使用し、スピーカーボックスは設置可能な場所に置ける最大の大きさにしました。
又、出来合いのサブウーハーは使用せず、スピーカーボックスを自分で組み立てるキットを使用してバスレフ方式のダクト長、箱の補強等の検討、インピーダンス測定、マイクによる周波数特性の測定等を行いました。


設置場所の制約でサブウーハーのスピーカーボックスは40L程度までは可能です。
ネットで"ウーハーボックス 12インチ1発ポーテッド 自分で組む"を見つけそれにしました。



スピーカーは40L程度のボックスで使用できる"30cmサブウーハー TS-W312S4 カロッツェリア"にしました。





サブウーハー用のアンプはローパスフィルター付が必要でNobsound G2 PRO 300W サブウーハーアンプに決定しました。




実際に音出しを行なうと"Nobsound G2 PRO 300W サブウーハーアンプ"のローパスフィルターではフィルターのスロープの切れが不十分(40Hz～300Hz　-12db/oct)でした。





サブウーハーより超低域の周波数以外の音が聞こえステレオの定位が不鮮明になりました。
カットオフ周波数のスロープを急峻にする必要が有ります。

スロープを急峻にする為、手持ちの"3chのクロスオーバーネットワーク SF-70"のローパスフィルターをアンプの前段に入れローパスフィルターを二段構成としました。




サブウーハーアンプのフィルター(fc=40Hz～300Hz　-12db/oct)と3chのクロスオーバーネットワーク SF-70(fc=125Hz固定　-18db/oct)のトータルのローパスフィルターのスロープは-30db/octです。




※サブウーハーより80Hz程度以上の音が出るとモニタースピーカーのステレオの定位が変わります。その為サブウーハーからはその帯域の音が出ないようにしました。

各デバイスの測定、検討はPC、ノートパソコン、測定用コンデンサーマイクを使用し、周波数特性_フィルター周波数特性、スピーカーのインピーダンス特性等を別ブログで記述しています。

測定はＰＣアプリＷＳ、ＷＧ、RightMark Audio Analyzerを使用しました。

尚、スピーカーのインピーダンス特性は"創造の館"の"スピーカーのインピーダンス特性を簡単に測る方法(エクセルアプリ)"を使用しました。
創造の館さん、ありがとうございます。


関連ブログ
②/⑥オーディオインターフェース　MOTU M4導入

③/⑥モニタースピーカー　YAMAHA HS5導入

④/⑥サブウーハー用アンプ Nobsound G2 PRO 300W導入

⑤/⑥サブウーハーの検討　30cmサブウーハー　TS-W312S4 カロッツェリ、スピー カーボックス「ウーハーボックス 12インチ1発ポーテッド 自分で組む」導入

⑥/⑥サブウーハーのカットオフ周波数、スロープの検討

オーディオインターフェスを導入しました。
オーディオインターフェスは各社よりたくさんの機種が販売されています。


ネット等で検討した結果、MOTU M4 4in 4out USB-C オーディオインターフェイスを導入しました。




ネットの評判も良く入力、出力も共に４ツずつ有り、コンデンサーマイクのファンタム電源も使用できます。




デザインも良く、大きさも手ごろです。

電気的性能、操作性も充分です。

RightMark Audio Analyzer 6.4.5 で電気的性能を測定しました。

RightMark Audio Analyzerはオーディオインターフェース等のオーディオ機器の入力と出力を接続して性能を評価するアプリです。

オーディオインターフェースは入力がXLRコネクターとピンプラグの２種類に対応していて、双方の測定を行いました。(ピンプラグの測定結果はマイク等の使用が多いのか低域が20Hzで-3dbとなりました。)











ヘッドホン出力の測定も行いました。




オーディオインターフェース　M4　無信号時　Windows10 Pro



オーディオインターフェース　M4　無信号時　Windows10 Pro　IN1-2 VRmax


結果、充分な性能が確認できました。


関連ブログ
①/⑥ PCオーディオの音質改善_概要　オーディオインターフェース 、モニタースピーカー、30cmサブウーハー、チャンネルデバイダー SF-70、サブウーハー用アンプ導入

③/⑥モニタースピーカー　YAMAHA HS5導入

④/⑥サブウーハー用アンプ Nobsound G2 PRO 300W導入

⑤/⑥サブウーハーの検討　30cmサブウーハー　TS-W312S4 カロッツェリ、スピー　　　 カー　ボックスは「ウーハーボックス 12インチ1発ポーテッド 自分で組む」導入

⑥/⑥サブウーハーのカットオフ周波数、スロープの検討

モニタースピーカーは各社より多数販売されています。
ネットで検討した結果、当初はエディファイヤーの製品から選択しようと思いましたがヤマハのHSシリーズのHS5を導入しました。



HS5は黒と白の2種が有り、おしゃれな白、シックな黒と迷いましたが黒を選択しました。実際設置してみると黒を選択して良かったと思っています。










筐体の大きさもちょうど良くウーハーとツィーターが個別のアンプで駆動、出力も大きく(ウーハー=45W ツィーター=25W)仕様等も問題なくこれに決めました。






実際に納品されてみると思いのほか重量が有りました。(5.5Kg)
事前にスピーカースタンドを筐体の寸法で作成して用意していましたが重量が重くスタンドがたわんでしまい使えませんでした。



新規に作成の必要が有り色々検討して100均のプラスティックのケースを逆さに使いその上と下に板を取り付けました。




高さもちょうど良く強度も問題なく黒塗装してスピーカースタンドにしました。
椅子にすわり試聴した時、耳の高さにツィーターが有ります。(高さ=160mm)




音質は12cmのスピーカーなので定位が非常に良いです。
歪感が少なく周波数レンジも広く、フラットで音の分解能も高いです。
ニアフィールドで聞いても刺激的な音がせず聞けます。

小さいスピーカー(SP 12.5cm　スピーカーボックス 170×285×222mm)なのに低域も伸びていますが50Hz以下は不足です。(仕様　再生周波数帯域　54Hz-30kHz -10db))

周波数特性の高低のバランスも良く充分これのみで使用できます。
低域の再生は50Hz後半までしっかり再生します。
マイクを用いた周波数測定の結果は中域～高域はフラットです。





スピーカーボックスの作りも非常に頑強にできておりボックスを指で叩いてみてもコツコツと頼もしい音がします。

非常に良くできたスピーカーだと思いました。

今回はモニタースピーカーの低音再生限界の50Hz以下も再生を行いたい為、50Hz以下はサブウーハーで補いました。



関連ブログ
①/⑥ PCオーディオの音質改善_概要　オーディオインターフェース 、モニタースピーカー、30cmサブウーハー、チャンネルデバイダー SF-70、サブウーハー用アンプ導入

②/⑥オーディオインターフェース　MOTU M4導入

④/⑥サブウーハー用アンプ Nobsound G2 PRO 300W導入

⑤/⑥サブウーハーの検討　30cmサブウーハー　TS-W312S4 カロッツェリ、スピーカー　ボックスは「ウーハーボックス 12インチ1発ポーテッド 自分で組む」導入」

⑥/⑥サブウーハーのカットオフ周波数、スロープの検討

サブウーハーアンプはローパスフィルター付のモノアンプです。
市販品のサブウーハーアンプの種類は多くはなく中華製の"Nobsound G2 Pro"に決定しました。















Nobsound G2には100Wと300Wの2種が有り300Wの"G2 Pro"にしました。
出力は最大供給電圧の時で付属のACアダプターでは最大出力は80W程度と思われます。
付属ACアダプターは出力電圧32V_5Aです。
最大供給電圧は48V_10Aです。

アンプの筐体は手のひらサイズでデザインも良く精度感もあります。
サブウーハーの低域カットオフ周波数の可変は40Hz～300Hzです。

Nobsound G2 PROのサブウーハー使用時の低域周波数特性を測定しました。
サブウーハーアンプで使用した時の低音のカットオフ周波数を可変するVRの位置をmin、センター、max(カットオフ周波数　最低、中間、最大)で測定しました。
スロープは-12db/octでした。




実際に音出しを行なうとスロープの-12db/octではスロープの切れが不足でサブウーハーより超低音だけでなく不要な音が聞こえサブウーハーの存在がわかります。
その為、音像の定位が不鮮明になります。
スロープを急峻にしてサブウーハーからは超低域のみを再生させるようにしました。

前段に"3chのクロスオーバーネットワーク SF-70"を追加しました。




SF-70のLow部のカットオフ周波数は125Hz_-18db/octで使用_G2 ProとSF-70でトータル -30db/octとなります。
結果、サブウーハーの存在はわからなくなり、サブウーハーからは超低域のみ再生するようになりました。

サブウーハー用アンプ Nobsound G2 PRO 300Wは長時間使用しても筐体がほんのり熱い程度でACアダプターの温度上昇は有りませんでした。
良くできていると思います。

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①/⑥ PCオーディオの音質改善_概要　オーディオインターフェース 、モニタースピーカー、30cmサブウーハー、チャンネルデバイダー SF-70、サブウーハー用アンプ導入

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⑤/⑥サブウーハーの検討　30cmサブウーハー　TS-W312S4 カロッツェリ、スピー カー　ボックスは「ウーハーボックス 12インチ1発ポーテッド 自分で組む」導入

⑥/⑥ サブウーハーのカットオフ周波数、スロープの検討

低域再生周波数20Hz台を再生する目標でサブウーハーを導入しました。

スピーカーボックスは設置場所の制約で40L程度のスピーカーボックスになります。ネットで検討した結果「ウーハーボックス 12インチ1発ポーテッド 自分で組む」を導入しました。










「ウーハーボックス 12インチ1発ポーテッド 自分で組む」



スピーカーは30cmサブウーハー TS-W312S4です。メーカーデータで40L程度のスピーカーボックスで使用できるのでこれに決めました。



サブウーハーアンプ G3 Proとサブウーハーアンプを接続するスピーカーケーブル、サブウーハーボックス内のケーブル、サブウーハーの台を作成しました。

ボンドを付けない仮組の状態で音出しを行なった結果、スピーカーボックスを手で触れると振動が感じられるのでボックスの補強を行ないました。

補強場所は天板、右側面、裏面に15mm、18mmのMDF板等で行ないました。
(スピーカーボックスは15mmMDF バッフル18mm)補強部分の板厚は30mm以上になります。





スピーカーボックスの左側にダクトが有りバスレフ形式になっています。
ダクトのチューニングを行ないました。
ダクトの長さを延長してダクトの共振周波数を変えます。





音出しで良い悪いを判断するのは難しい為、スピーカーのインピーダンスを測定しました。

インピーダンス測定は過去には定電圧法でバルボル、CR発振器で電圧を測定し、計算でインピーダンスを求めていました。

現在はPCを使って測定が可能です。
測定はPCとノートPCの2台を使って創造の館のスピーカーのインピーダンス特性を簡単に測る方法(エクセルアプリ)を使用しました。
創造の館さん、ありがとうございます。

1Ωの抵抗をサブウーハーアンプ「Nobsound G2 PRO」とサブウーハーの間に接続して抵抗端とスピーカー端の電圧をノートPCのLine入力で測定、ファイルに記録しました。
測定結果のファイルを創造の館のエクセルアプリに入力するとマクロでインピーダンスが計算されます。



オリジナルとダクトを延長する為に用意したダクト延長122mmと延長65mmの部材を用意して3種から最適なものを選択しました。

結果はインピーダンス値は大きな違いはありませんでした。低い方の共振周波数が長いダクトがより低くなっています。(22Hz)



ダクト延長122mmを選択しました。

ダクト長が長い方が低域のディップは大きくなるが再生可能周波数がより低くなるので122mmを選択しました。(中島平太郎著 ハイファイスピーカーの記述)



測定は吸音材を貼る前の特性です。
最終的には再測定が必要と思っています。

尚、選択にはWGで作成したWAVファイルで20Hzから周波数を細かく変え作成した音源も再生しながら決定しました。





低音の再生限界を確認する為、以下を行いました。
①聴感による確認　WGで作成した20Hzから500Hzのサイン波(50Hz以下は２Hzきざみ)を高い周波数から低い周波数に順次再生して状況を確認、サブウーハーとモニタースピーカーは単独で動作させています。
モニタースピーカーHS5もあわせて確認しました。
②測定用コンデンサーマイクによる周波数特性の測定　マイクとスピーカーの距離　30cm

①聴感による確認
　

※サブウーハーは28Hzまで再生する。それから下の周波数は急激に音圧レベルが低下している。50Hz以下の周波数の再生では部屋の扉のガラスの振動が大きい
モニタースピーカーはメーカー発表のデータでは54Hz-30kHz -10dbだが意外に低域が伸びている。40Hz後半まで再生する。小型スピーカーなのにバスレフの設計が良いのかと思っています。

②測定用コンデンサーマイクによる確認


※100Hz以下の特性はメーカー発表のバスレフエンクロージャーの特性と同じような特性になっています。メーカー発表のエンクロージャー容量_最大値56.5Lのエンクロージャーと同じ様な測定値です。40Lのエンクロージャーで大きなエンクロージャーと同じ様な特性になったのは122ｍｍのダクト延長が功をそうしたのかもしれません。
100Hz以上はローパスフィルターで急峻に落ちています。

結果は28Hzまでは再生できました。目標はもう少し低い周波数までと考えていましたがスピーカーの仕様、スピーカーボックスの大きさ等を考えると良しとしました。

※サブウーハーアンプon/offでoffのモニタースピーカーだけの再生に比べサブウーハーをonにすると低音楽器(バスドラ、ベース等)再生がoct下の音(基本波)がしっかり聞こえるようになりました。
足に来るような低音が出るようになりました。

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④/⑥サブウーハー用アンプ Nobsound G2 PRO 300W導入

⑥/⑥サブウーハーのカットオフ周波数、スロープの検討