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今日もオーディオネタです。

今日はPioneer DEQ-2000Aのクロスオーバー周波数の調整をするにあたり学んだことと、クロスオーバー周波数からカットオフ周波数を計算する方法について書きたいと思います。

Pioneer DEQ-2000Aは各チャンネルに対しHPF(ハイパスフィルター)とLPF(ローパスフィルター)の設定をすることができます。

中低音スピーカーと高音用のツイーターを使う場合中低音スピーカーはLPFで高音をカットし、ツイーターはHPFで低音をカットします。

カットすると言っても、普通はその設定した周波数を境にいきなり音量を0にするわけではなく、だんだん音が小さくなっていくようにカットします。

そのため、それぞれのスピーカーの音圧が半分くらいになる周波数が一致するように調整します。※音圧レベル(dB)でなく単位がPaの音圧です

このときの周波数をクロスオーバー周波数と言います。

通常のスピーカーは中にクロスオーバーネットワークという抵抗とコンデンサーなどで構成された電気回路が入っていてその回路がHPF、LPFの機能を持っています。

DEQ-2000AのようなDSP機器ではHPF、LPFのカットオフ周波数をデジタル値で設定がすることができます。

カットオフ周波数の定義は「電力が半分になる周波数」となっていて、音が減少し始める周波数ではなく、電力が半分になる周波数のことを指します。

”音圧”ではなく、”電力が半分”というところに注意が必要です。

電力は音圧の2乗に比例するので、電力が半分のときは音圧は1/√2≒0.707倍になっています。

次に音圧(Pa：パスカル)と音圧レベル(dB SPL：デシベル サウンド プレッシャーレベル)の関係について

オーディオ機器で「音の大きさ」を表すとき、通常は「音圧レベル」のことを指します。

音圧レベルの定義は次のとおりです。
Lp＝10×log｛(P／P0)^2｝
　＝2×10×log(P／P0)　(dB SPL)

P：測定された音圧の実効値(μPa)、P0：基準となる音圧の実効値＝20(μPa)

音圧レベルの式でlog｛(P／P0)^2｝に10をかけている理由は、単位をB(ベル)からdB(デシベル)に変換するためで、dBの”d”はSI接頭語のデシで１/10という意味です。1B(ベル)＝10dB(デシベル)という関係です。

一方、人間の耳は音圧の大小を感じて音が大きい、小さいと感じるのだそうです。
したがって本来は音圧で音の大きさを表すべきのような気がしますが、実際は音圧レベルで表します。

また人間は音圧が2倍になっても音の大きさが2倍大きくなったとは感じず、その対数で大きくなったように感じるのだそうです。
そのため、音圧レベルは対数を使って計算します。

音圧レベルの式に対数を使うのは理解できましたが、音圧の比を2乗している理由がわからなかったので調べました。

すると、もともとは電話の電力伝送減衰量を計算するための式だから2乗になっているのだそうです。

計算結果としては10×log(P/P0)の2倍になるだけで、変化の仕方が変わるわけではないため、気にしなくてもいいことがわかりました。

測定された音圧と基準音圧の比を対数にした値と、音圧レベルの計算結果


音が大きくなる側は
10×log(P/P0)は音圧が2倍になると3.01ずつ増加します。
音圧レベルはその2倍で6.02dB SPLずつ増加します。

音が小さくなる側は
10×log(P/P0)は音圧が1/2倍になると3.01ずつ減少します。
音圧レベルはその2倍で6.02dB SPLずつ減少します。

一般的に音圧が2倍になると音圧レベルが6dB上がると言われますが、正しくは20×log2＝6.02(dB)上がります。

次にフィルター特性について
クロスオーバーネットワークのフィルターは何種類かあって、DEQ-2000AではButterworth、Bessel、Linkwitz-Rileyの3種類に設定することができます。

初期設定はButterworthフィルターで、設定を変更して聞き比べてみましたが、違いがわからなかったので、そのまま初期設定のButterworthフィルターを使うことにしました。

Butterworthフィルターの音圧レベルのゲインは下式で計算されます。

G：ゲイン(dB)、f：音信号の周波数(Hz)、fc：カットオフ周波数(Hz)、n：減衰の次数


この式で計算するとf＝fcのときG＝-3(dB)になるので、カットオフ周波数のときの音圧レベルは半分の大きさになりますす。

音圧と音圧レベルの二つがあってやや混乱しますが、カットオフ周波数で半分の大きさになるのは音圧レベルで、音圧は上に書いたように0.707倍です。

以上の知識を使うと目標のクロスオーバー周波数に設定するためのLPFとHPFのカットオフ周波数を計算することができます。

例えば、DEQ-2000AでHPFとLPFのカットオフ値を下記の数値に設定すると下図のような周波数特性になります。

中低音のLPF：2600Hz
ツイーターのHPF：4500Hz



このグラフを見ると、クロスオーバー周波数は3400Hzくらいで、このときの音圧レベルは-6dB前後であることがわかります。

ただ、普通はクロスオーバー周波数とそのときのゲインを決めて、そのクロスオーバー周波数とゲインになるようにLPFとHPFのカットオフ値を決めると思うので、
クロスオーバー周波数とそのときのゲインを先に決めて、そうなるようなLPFとHPFのカットオフ周波数を計算で求めることができるようなエクセルの計算表を作りました。



以下はエクセルの説明です。
まずD2セルにクロスオーバー周波数の目標値を入力します。
今回の例では3400Hzです。

次にD3セルにクロスオーバー周波数での音圧レベルのゲインを入力します。

一般的には2つのスピーカーから等しい音圧を発生して足して1になるようにするので、各スピーカーが半分の音圧になるように設定します。

音圧半分は音圧レベルでは-6.02dBなので、今回の例では-6.02を入力しています。

次にD8、E8、G8、H8セルに音圧レベルの減衰の次数nを入力します。
一般的には周波数が1オクーターブ変化したときに、音圧レベルが12dB変化するように設定するのだそうです。　(1オクターブは周波数が2倍変化する間隔です)

12dBというのはButterworthフィルターの式の2nのnが2のときのことを指していて、DEQ-2000Aでは”スロープ”という項目で設定します。

スロープは18dB、24dBなどにも設定できるので、そのときはスロープの値を6で割った値にnを設定します。

以上を入力するとE6セルに中低音スピーカーのHPFカットオフ周波数、G6セルにはツイーターのLPFカットオフ周波数の計算値が表示されます。

今回はそれぞれ、2584Hzと4474Hzになりました。

DEQ-2000Aではカットオフ周波数を指定するため、計算結果から下記の値に設定にしました。
中低音スピーカーのHPFカットオフ周波数：2600Hz
ツイーターのLPFカットオフ周波数：4500Hz

それぞれの値をE7、G7セルに入力すると、そのときのクロスオーバー周波数と音圧レベルのゲインがE2とE3セルに表示されます。

中低音スピーカーのHPFとツイーターのLPFはクロスオーバーには関係ありませんが、グラフを書く都合上、D7に中低音スピーカーのHPFカットオフ周波数、H7セルにツイーターのLPFカットオフ周波数を入力します。
今回の例では初期設定の70Hzと20000Hzです。

エクセル表のC列の周波数を横軸にしてF列、I列の音圧レベルでグラフを作ると下図のようにDEQ-2000Aで表示されるグラフを描画することができます。

DEQ-2000Aでは中低音とツイーターを合成したときの音圧レベルがわからないのでJ列で計算できるようにしました。



こんな感じでエクセルで先に計算してから、DEQ-2000Aの設定を変更すると一発でクロスオーバー周波数でのゲインを-6dBに設定できるし、12dB以外のスロープにしたときのカットオフ周波数も計算できるので、より簡単にクロスオーバー周波数の設定ができるようになります。

うちのMarshall STANMORE Ⅱの場合は、初期設定のカットオフ周波数 LPF：1900Hz、HPF：3400Hz(クロスオーバー周波数は2500Hz)で聞いてみたら、少し高音が大きい気がしたのでツイーターの音量を全体的に下げてみました。

そうしたら、ちょうど良くなった気がしたので、いろんな曲を聴いていたら高音が変に聞こえる曲があったのでクロスオーバー周波数を何種類か設定して最もいい音に聞こえたLPF：2500Hz、HPF：4500Hz(クロスオーバー周波数は3400Hz)で現在は使っています。

正直言うと、変更の前後でほとんど違いはわからなくて「なんとなくいい音になった気がする」程度の差ですが、とにかく聞けば聞くほどいい音に聞こえてくるので、大満足で毎日音楽聴いてます。

あけましておめでとうございます。

今回の冬休みはスピーカースタンドを製作しました。

前回のブログでスピーカーをカーオーディオ用のDSPアンプで音が出るようにしたことを書きましたが、聞けば聞くほど以前よりいい音になったような感じがしました。

すると今度は音がパソコンモニターの下の方から聞こえてくるのが気になります。

スピーカー正面の高さで聞いた方が音が良いのはわかっていたものの、今まではそんなに気にならなかったので放置していたのですが、ステレオ感が増すと同時に音の出る位置が気になるようになったので対策することにしました。

まずは適当そうな高さの木箱のようなものを調査したのですが適当そうなものが見当たりません。

市販のスピーカースタンドも高さや幅が合わないし値段も高いので、自作することにしました。

ネットでいろいろ調査した結果、上下に板があってその間を80×80くらいの角材かΦ80くらいの丸棒でつなぐとシンプルでそれっぽいものになりそうだったので、ホームセンターに材料を探しに行きました。

宇都宮にはカインズホーム、ジョイフル山新、カンセキ、ジョイフル本田などのホームセンターがあって、今回は全部回ってジョイフル本田の木材が使いやすそうだったのでジョイフル本田で購入しました。

購入した木材
１，19×180x910・・・1枚（￥1097)
２，19×180x450・・・1枚（￥690）
３，75×75×670・・・1本（￥2178）

材質はどれもパイン集成材という種類で、DIYのテーブルや椅子の製作用に使うために売られているようでした。

色もきれいで、サイズも豊富で、密度や硬さもスピーカースタンドに適していそうだったのでパイン集成材に決めました。

ジョイフル本田では1カット￥50でカットしてくれるので、事前に決めていた寸法に5か所カットしてもらいました。

この他に木ねじや木工ドリルなどを購入し、全部で6千円くらいで完成しました。

今までまともに木工製作したことなかったのですが、アルミや鉄に比べて柔らかいから穴開けも簡単とお気楽に考えてました。

しかし、実際作業してみると狙ったところに穴が開かないし、真っ直ぐ開かないので結構苦労しました。

その結果、上下の板がちょっと傾いてたり、ねじ穴の座繰りがやたらと大きかったりちょっと不格好にはなりましたが、一応狙いどおりの状態に完成しました。


色は当初は黒がカッコいいかなぁとか思ってたのですが、とりあえず机の上に置いてみたらそのままでもいい感じだったのでしばらくそのまま使うことにしました。

肝心の音についてはパソコンモニターの中から音が出てくるような感じになって、ますますいい音で聞こえるようになりました。

今日は壊れたBluetoothスピーカーの改造修理のはなしです。

我が家にはMarshall STANMORE ⅡというBluetoothスピーカーが2台あって、ノートパソコンに有線接続で使っていました。

4年前にノートパソコン用のBluetoothスピーカーが欲しくて宇都宮のヨドバシに行ったときに、STANMORE Ⅱがあって、とにかくカッコよく、かつ他のスピーカーと比べて音が良かった（僕の好みに合っていた）ので、値段は高かったのですが、このスピーカーに決めました。

購入後、家で聞いてみるとやっぱりいい音がして大満足です。
音がいいのは間違いないのですが、1台だけだと一応ステレオ再生しているものの、モノラル感が強く2台目が欲しくなり1年後に2台目を購入しました。

2台あると、いい音がさらにいい音になってさらに大満足で使っていました。

ところが、今年の11月末に1台の電源が入らなくなりました。

コンセントを抜き挿ししたりいろいろ試してみるものの、うんともすんとも言わなくなりました。

引き続き使いたかったので、輸入代理店、家電修理屋さんにメールしてみるものの修理不可ということで、修理はできなさそうなことがわかりました。

そうなると選択肢は以下の4つになります。
①STANMORE Ⅱひとつで使い続ける
②STANMORE Ⅲを新品購入する
③他の製品に買い替える
④自分で修理する

普通の人は①～③を選ぶと思いますが、どれも壊れたSTANMORE Ⅱを捨てることになります。

まだまだ見た目は新品同様で、音も変わらずいい音がするものを捨てるのは忍びないので、今回は自分で修理することにしました。

とは言っても電気回路は自動車の配線くらいしかわからず、基板の修理はできません。

そこで、外部アンプを使ってスピーカーにケーブルを直でつなぐことにしました。

STANMORE Ⅱは中低音用のスピーカー1つと高音用のツイーターが2つ付いています。

恐らく、基板にクロスオーバーネットワーク相当の回路が入っていると思うので、アンプからそのまま配線をつなぐとツイーターが壊れる可能性があるのと、音的にも良くないと思い、低音をカットできる機能のついたマルチアンプを探すことにしました。

すると、現在はホームオーディオ用にそのような製品がないか、あってもやたらと高価なことがわかりました。

しかし、カーオーディオではDSP(Digital Signal Processor)機能を持った製品がありました。

今回は、いろいろある製品の中で僕の使い方(特性のわからないスピーカーを組み合わせて使う)に最も合ってそうなパイオニアのDEQ-2000Aという製品を買うことにしました。

STANMORE Ⅲの新品はAmazonのブラックフライデーセールで50,000円くらいで購入できるところに、DEQ-2000Aは40,800円します。

しかもちゃんと直る保証もありません。

うちの奥さんにこの話をしたところ、新品スピーカー買った方がいいんじゃない？と正論を言われましたが、壊れたSTANMORE Ⅱを捨てたくないというのと、スピーカーが壊れる以前から見ていたYOUTUBEでオーディオ関連の動画でイコライザーがオススメされており、イコライザーが欲しかったので、DEQ-2000Aを購入しました。

早速、壊れたSTANMORE Ⅱをバラします。
中はこんな感じになっています。


使わない配線類を取り外すとスピーカーが出てくるので、そこにスピーカーケーブルを端子で接続しました。


反対側をDEQ-2000Aに接続します。


12V電源はラジコンのバッテリー充電用に30年くらい前に購入した電源を使うことにしました。


配線が終わり電源を入れると”ブー”というノイズが発生して焦りましたが、スピーカー配線のチャンネルが間違っていたので直したら音もしなくなりました。

DSPで中低音と高音用にチャンネル設定を行い、壊れたスピーカーひとつだけで音を出してみると、以前とはやや異なるもののやっぱりいい音が出ました。

2つあるツイーターについては1つでも2つでも音量がほとんど変わらず、DSPアンプで個別に音量調整ができるのと、スピーカー～アンプ間の配線が増えるため、1つだけ使うことにしました。

もう1台のSTANMORE Ⅱは普通に使えるので、こちらをDSPアンプのRCA出力端子に接続してステレオ再生で音を出してみると、左右の音量を揃えても少し音が違うせいか、変な聴こえ方がします。

どうせもう1台の方もそのうち壊れるに違いないので、壊れていない方も分解してスピーカーに直接接続してみると、音が揃ってすごくいい音になりました。

その他にも今回DEQ-2000Aと組み合わせることにより、もともとのSTANMORE Ⅱの不満が全て解決しました。

1、無音時に”サー”というノイズが聞こえる→ノイズはほぼ聞こえなくなりました

2、5分くらい無音時間が続くと電源が切れて、本体のボタンで電源を入れ直す必要がある→電源切れない（これ、海外の掲示板でボロクソ書かれてました）

3、各スピーカーに電源が必要→不要

4、ややステレオ感が足りない→ステレオ感アップ↑↑。

たぶん、もともとのステレオ感が足りなかった原因は、2つあるツイーターから音が出ていて距離が少し離れていたことだと思うのですが、今回は片方のツイーターしか使っていないので、それがステレオ感の向上につながったと思っています。

いろいろ試している途中で音が出なくなって奥さんの機嫌が悪くなりちょっと焦りましたが、元の状態よりも音も良くなり大満足の結果になりました。

たぶん同じことをしようとする人はほとんどいないと思いますが、お気に入りのスピーカーが壊れたときに捨てるのが忍びない人にはオススメの修理方法です。

260105追記
接続図

長らく修理中だったS2000が復活しました。

今回の主な修理内容
1、ラジエーターコアサポート(ホンダ名称ではバルクヘッド、ロアクロスメンバープレート)の板金修復と溶接
2、バンパー、スポイラー、ボンネットフード、右フロントフェンダーの交換と塗装
3、右ヘッドライト交換(HID部品は継続利用)
4、右ロアアーム、アッパーアーム、ナックル、ハブ交換
5、ラジエータ交換
6、左右フロントABSセンサ交換
7、左右シートベルト修理(ロック解除のみ)
8、助手席エアバック撤去
9、スノータイヤへ交換(暫定対応)

ラジエータは社外品の新品、ヘッドライトは中古品でその他は全部純正新品です。
タイヤは左フロントタイヤはフラットスポットができていて、右フロントタイヤはタイヤバリアとフレームに挟まれてかつホイールに深い傷が入っていたので再利用は止めて、4輪とも車検用のスノータイヤに交換しました。

ラジエーターコアサポートについては廃番で新品部品が入手できなかったため、再利用せざるを得なかったという事情はありますが、サイドフレームへの溶接部が千切れてきれいに後ろに曲がったのが良かったらしく板金修理で直りました。

さらにエアコンのコンデンサーやレシーバタンクなども奇跡的に損傷がなくそのまま継続利用できました。

ラジエータについては以前から少し大きめのもに替えたいと思っていたので、今回は社外新品に交換しましたが、ラジエータファンもシュラウドもほとんど損傷がなく、そのまま継続利用できました。

また、右フロントアームが折れているので、ダンパーロッドやスタビライザーなども曲がったのではないかと心配していましたが、ダンパーのロアケースにスタビリンクとの干渉傷があるものの、どちらも変形はなく問題なく継続利用できました。

クルマは夏休み初日に帰ってきたので群馬県と福島県に長距離試走に行ってきました。

今回の衝突では右フロントタイヤに衝撃が加わっていることから、サイドフレームやアーム取付部の歪み、ステアリングラックのギア損傷など目視では確認できない不具合があるのではないかと心配していました。

しかし試走した限りでは以前と全く変わりなく、直進安定性の悪化やハンドルのひっかかりや転舵時の違和感も全くありませんでした。

少なくとも一般公道、峠道を合法的速度、合法的加速度で走行した限りはクラッシュ前同様に直ったように感じました。

ところで、写真見て気が付いた方もいらっしゃると思いますが、以前は赤色だったハードトップも今回一緒に黒に塗りなおしてもらいました。

最初見たときはなんか真っ黒で違和感あるなぁって思ったのですが、3日ほどしたらこっちの方がカッコ良く見えてきました。

せっかくキレイに直ったのでこれからも大事にS2000を乗り続けたいと思います。

今日は自宅のデスクトップパソコン更新の日記です。

以前も書いたように、我が家では僕は2023年に購入したノートパソコンを使っていて、リビングに置いてあるデスクトップPCはリビングと共にうちの奥さんが占領しています。

そのデスクトップPCは2013年11月に購入し、途中でWindows10にアップデートして、グラフィックボード追加、メモリ増設などしながらずっと使い続けていて大きな不具合はありませんでしたが、今年の10月でWindows10のサポートが終了すること、マザーボードとCPUは購入からすでに11年以上経っていること、この二つの理由から買い替えることにしました。

デスクトップPCのいいところは、買い替えるにあたりモニター、キーボード、PCケースや電源などは使いまわすことができて、マザーボード、メモリー、CPUのみを買い替えればいいので安上がりで済むところです。

しかも性能はノートパソコンよりも圧倒的に高い。
デスクトップPCは素晴らしいです。

ということで、買い替えることにしたのですが、パソコン事情は詳しくないので、マザーボードのメーカは前回同様にASUS、CPUはIntelにすることにしました。

メーカは決めたのでまずはCPUについて調べてみると、現在は第14世代というのが最新らしく、Core-i5 14400Fというのが2万円以下だったのでCore-i5 14400Fにしました。

そもそも11年前のCPUでも何も不具合なく動作しているので、一番性能の低いCPUでも良かったのですが、前回もCore-i5だったので今回もCore-i5にしました。

ところで14400Fの"F”はGPUが非搭載という意味なのですが、以前のPCで使っていたグラフィックボードを流用するのでFにしました。

CPUとマザーボードのメーカが決まると自ずと選択できるマザーボードは絞られてきて、ASUSのPRIME B760-PLUS D4にしました。

メモリーは容量以外は全くわからないため、容量はとにかく大きく売れ筋のものを価格ドットコムで調べたら、CrucialのDDR4 PC4-25600 32GB 2枚組というのがやたらと安く売れ筋だったので、これにしました。

今まで使っていたデスクトップPCのメモリは16GB、2023年に購入したノートPCも16GBなのに対して、今回は64GBです。　なんと4倍、これならモニターの左右分割で2つ同時にYOUTUBEを見るうちの奥さんの使い方でもあと10年は余裕で対応できそうです。

最後にストレージを選びます。
今までのPCではWindowsは2.5inchのSSDにインストールして、エクセルファイルなどは全て別のHDDに保存していたためSSDをそのまま流用しても良かったのですが、不具合があると元に戻れなくなってしまうため、新規購入することにしました。

昔はストレージと言えばHDDで、IDE接続とかSATA接続でした。
ところが、2023にノートパソコンを購入するときに調べたら最近はPCI Express接続のSSDがあるということを知りびっくりしましたが、確かにその方が通信は速そうな気がするので、起動時の高速化を目的として今回はPCI Express接続のSSDにしました。

ここで肝心のOSですが、”もしかして、Windows7からWindows11にアップデートできたら、Windows11買わなくても済むんじゃない？”などと考えて試しにWindows7をインストールしてみました。

しかし、インストール開始後すぐに"Starting Windows"という文字が表示されてからインストールが止まっていまいました。

ネット検索すると、かなりヘビーな対応をしないとインストールできないことがわかったので、諦めて夜の8時半にヨドバシに行ってWindows11を買ってきました。

Windows11はサクっとインストールできたので、キーボードやマウスをモニター側に接続しなおしたところ、どちらも使えなくなってしまいました。
（在宅勤務時にリビングのモニターを使ってPC作業をするので、キーボードやマウスはモニター接続して使っています。)

ネットで原因を検索するもののさっぱりわかりません。

結局その日はあきらめて、翌日も4時間くらいあれこれ試して半ば諦めかけたとき突然使えるようになりました。

もっとも怪しかったのはWindows Updateなのですが、アップデートした直後は治らなかったので、何が原因だったのか今もってわかりません。

ということで、ややモヤモヤの残る状態ではあるものの無事にデスクトップPCの更新が終了しました。

もともと使っていたデスクトップPCもストレージをSSDに変更した時点で起動がやたらと速くなったので、今回の変更でもあまり違いはありませんでした。

試しにサーキットシミュレーションの計算もしてみましたが、これもあまり違いはありませんでした。

Windows11もWindows10からあまり変化がないので、せっかく性能アップしたはずなのにいまいち実感がありませんが、とりあえずこれでWindows10のサポート終了対応はできたのと、主要パーツは新品になったので、しばらくは安心できそうです。