My XBEEの車内音響特性測定

家で音楽を聴いている時間がうなぎ上りになっている今日この頃ですが、先日友人から故障したパワードサブウーファー、カロツッェリアTS-WX130Dを譲り受けたこともあって自室のPCオーディオにこれのスピーカー部分を使用したサブウーファーシステムを追加することにしました。
その特性を測定するために測定用マイクを購入したこともあって、先ずはXBEEの車内音響特性を測定することにしました。

近頃、イヤホンで音楽を聴くことが増えたこともあり、気が付けばDAPも3台も購入していました。
今回はこの中の1台を使って、本体内にセーブした20Hz～20kHzサイン波の掃引周波数ファイルを音源とし、車内スピーカーでの再生音の測定と調整をしました。この音源はフリーソフトのWaveGeneを使用させて頂き、24bit/96kHzのwavファイルとして作成しました。
因みにWaveGeneで作成した20Hz～20KHzの掃引波形を波形解析用のフリーソフトWaveSpectraで測定すると、10kHz以上で減衰が見られたのでフィルタ処理をしてWaveSpectra上でフラットとなるよう校正してあります。




所有するXBEEのオーディオはカーナビが担当していますが、純正のカーナビを購入したこともあり、AUX端子がドライブレコーダーに割り当てられているため、空き外部入力がありませんので、DAPのFiio M11 proを使ってカーナビにBluetooth接続し、車内の純正スピーカー+サブウーファーで再生させました。
昔は、周波数測定しようとすると、発信器、ミリバル、オシロスコープ等を用意する必要がありましたが、今はノートPCとオーディオインターフェースで済んでしまうので、凄く便利になりました。取り合えず、DAPは掃引波形ファイルをエンドレスで繰り返し再生し続けるように設定ます。




測定用レコーダーは10年以上前に購入したSONY製PCM-D1です。これで24bit/96kHz/wavファイルとして保存します。装置に搭載されているマイクの録音で必要とする帯域が確保できればこれだけで済んでしまうのですが、実際には帯域が狭く測定には使用出ません。
自室のPCオーディオシステム周波数測定も行う必要があるので急遽測定用マイクを購入することにしました。




調べると5000円強でBehringerのECM8000というコンデンサーマイクが購入できそうなので、ステレオでの音楽録音も可能なように2本購入しました。元々高精度の測定や音楽録音をする気はないので、マッチドペアーにはしていません。
マイクは、ドライビングシートのヘッドレストの両脇、耳の穴の位置にセットしました。スタンドは写真用三脚を流用しました。




コンデンサーマイクなので48Vファンタム電源が必要なため、当初これも10年以上前に購入したZooMのHD16というミキサーをXBEEの車内に持ち込んで測定を開始しましたが、大きすぎて使い勝手が悪くて四苦八苦。後席に体の置き場がありません。




そこで、ROLANDのRubix22というローエンドのオーディオインターフェースユニットを急遽購入しました。これでPCM-D1でwavファイルを作らなくても、マイクをRubix22に入力することで、PC内のWaveSpectraでリアルタイムに車内スピーカーの再生音を解析できるので、波形を目で見ながらカーナビのイコライザーやサブウーファーのリモコン操作で波形補正が可能になります。




ノートPC、オーディオインターフェースRubix22、一応予備の測定波形保存用PCM-D1。これと測定用マイクだけでXBEEのスピーカー音を測定可能です。




測定開始、自動で繰り返し再生されるスピーカーからの掃引波形がPC上に描画されるので、これを見ながら、ナビのイコライザーのフェーダーを動かし、再生波形のレベルがフラットに近づくようにします。
低域部分はサブウーファーののリモコン上のゲイン、クロスオーバー周波数、フェーズ、再生イコライザ切換を操して、これも可能な限りメインのスピーカーとフラットになるように調整します。




で、実際にはイコライザーのスライダーはかなりランダムになっていますが、これは、3年弱XBEEに乗りながらヒヤリングをし、一番気持ち良く聞こえるように繰り返し調整した結果です。
125Hz以下を大幅にカットしてあるのは意図的なものです。ドアの補強による車体重量の増加が一番嫌だったので、振動の原因となる低域をドアで鳴らさないようにした超コンビニエントなセッティングです。中域でも振動は発生するので、音の濁りが発生し、音質劣化の原因にはなりますが、脆弱エンジンで頑張って走っているせっかくのXBEEの快活さをスポイルする方向へ向かうのを避けるため、ドア補強はせず、低域は全てサブウーファーに担わせる方式としました。
今は、車での音楽はあくまでも補助的なものであり、BGMであれば良いと考えているので、オーディオ好きの諸氏からはお叱りを受けるような設定に敢えてしています。




サブウーファーのリモコンはゲインが15時の位置だったものを12時半程度の位置に変更しました。これは測定結果として低域を可能な限りフラットにするための調整です。カットオフ周波数や位相、イコライザー切換は元のままが一番良かったのでそのままです。




グラフはL+Rを合成した再生波形のデータです。
出来るだけフラットになるように調整しました。結果的にはカーナビのイコライザーは元のままが一番よく、定在波による凸凹はどうしようもありませんが、サブウーファーのゲインを下げることで全帯域でかなりフラットな特性になりました。車内の音響特性としてはまずまずといったところです。
但し、ドライビングポジションでの視聴特性のみ考えてあり、助手席や後部座席は一切考慮していません。殆ど一人で車に乗っているのでこれで良しとします。

で、これで良いかというと全くダメです。暗騒音特性(駐車、エンジンアイドリング、の状態での)を見れば明らかなように約50Hz以下の部分は騒音にマスクされてしまっています。走行中はこれにロードノイズやエンジンが高回転になることで発生する色々な騒音が付加されますので、騒音にマスクされる周波数域がかなり増えるはずで、簡単に言ってしまえば音楽の低域部分が聞こえなくなってしまうということです。
グラフデータは通常の視聴時の音の大きさで測定したものですので、調整した条件で走行中に騒音の影響を受けずに音楽を聴こうとすると、ボリウムを上げて爆音で聴くことになりますが、あくまでBGMなのでそれはできません。

惨憺たる結果になることを予測し、この設定で走って見ましたが、正にその通り、BGMといってもこれではベースの演奏が聞こえず寂しい限りです。
最終的には、サブウーファーのゲインを上げて元の設定に再設定しました。低域が盛り上がっていて、オーディオ的には正しいとは言えませんが、運転時のお供としてはこちらの方がベター。
使用しているサブウーファーTS-WX130DAの性能では50Hz以下位から再生される音量が落ちてくるので、20～30Hzで騒音にマスクされますが、聴感上低域が不自然とならないようにするにはこれが限界のよう。
一番良い音で聴くためにはXBEEの低域遮音特性を上げるっきゃないといことで、現状はサブウーファーのゲインアップでごまかす方法に落ち着きました。




因みに自室の暗騒音はこうなので、この程度であればフラットなセットアップで問題無いということになります。
高級車はやっぱり音楽を聴くための箱としても優れているということになるんですね。
確かに以前乗っていた、エクスプローラーやKUGAの方が室内が静かだったので、もう少しセッティングがしやすかった。

本来は、自室のPCオーディオに車載用のサブウーファーTS-WX130DAのスピーカーを追加したらどうなるかを調べる為のマイク購入だったので、次はこちらの番ですね。