の り た まのブログ一覧

自宅のパソコン周りのオーディオについて、余った車載用サブウーファーを流用して第２の人生を歩んでもらい、miniDSPのアクティブクロスオーバー等で調整して使える状態にしました。

※あまり深くは考えてないですが、カーオーディオは整備手帳に、自宅のオーディオ等についてはブログに記録を残しています。


miniDSP 2x4 HDがスピーカーのアクティブクロスオーバー、PEQ、FIR、タイムアライメントを担当しているのと、USBと光のデジタルソース2種類を切り替えて入力することができます。

メインスピーカーはBOSE M3でPCとセットで使うのに適したサイズ感で、筐体内部にパッシブラジエーターを対向で持っていて、サイズからは想像できない低音が出るねという触れ込みで話題になったものです。もう15年位前の製品です。

TS-WH1000Aはカーオーディオ用の弁当箱タイプの薄型サブウーファーです。



M3の元々の特性です。
単独でも60Hzくらいまで鳴りますが、低域の振幅特性の乱れと位相特性（低域に行くほど遅れている）が気になります。



PCデスク下（足元正面）に置いたTS-WH1000Aの素の特性です。
リモコンを外してLPFオフ設定にすると、これくらい中高域あたりまで鳴ります。
110Hzあたりのディップが気になりますが、たぶん置き場所による影響かと思います。

何パターンか試してみて、クロスポイントを200Hzにしました。
カーオーディオではそんなに高い周波数までサブウーファーを鳴らすのは考えられないことなのですが、今回の環境だとサブウーファーが自分の正面にあるため、多少の中域がサブウーファーから鳴って音の出どころがわかってもさほど気にならなかったからです。

miniDSP 2x4 HDのFIRは全体で4096タップあり、それを出力4チャンネルで割り振って使う仕様です。
通常の制御ソフトでは内部動作96kHzなので、タップ数は少ない印象です。
はじめにM3のL/Rにそれぞれ1000タップ、WH1000A用のモノラルchに2000タップ割り振って、全体の帯域の位相補正しようとしましたが、このタップ数だと低域のコントロールが無理でした。
それで結局WH1000AのFIR補正は諦め、M3のLとRにそれぞれ約2000タップを割り振っています。


M3。ハイパスとPEQで振幅を整えた状態。
PEQはREWのEQ自動生成機能を使用。


さらにFIRで位相補正した状態。
FIRはREWの測定結果をもとにrePhaseで生成した係数を使用。


WH1000A。ローパスとPEQで振幅を整えた状態。


miniDSPのプラグイン設定。
Inputsは何もいじらず。
当初サブウーファーにFIRタップ数をたくさん使えるようにと、SWチャンネルはモノミックスするルーティングに。ベース、バスドラなどセンター定位の音がモノミックスするとたぶん+6dBされると思うので、内部でクリップしないようにサミング前に-6dBしています（しなくても大丈夫かもしれない）。


Outputs。
PEQは各チャンネルに個別で。
クロスオーバーは200Hzのリンクウィッツライリー-12dB/oct。
タイムアライメントはいつものやり方ですが、FIRがないときはステップ応答を見てクロス部分の位相を合わせることを目指していましたが、FIRである程度位相補正ができている場合はインパルス応答で合わせていいような気がしてきて、試行錯誤中です。
未使用のOutput3のRCAリングにWH1000AのGNDを接続しています（これをしないとWH1000Aから盛大にハムノイズが出る）。


3つ全部鳴らした特性。
M3のもともとの特性と比較すると、低域が40Hzくらいまで出るようになり、位相特性も改善されているように見えます。


インパルス応答。
比較対象がないのでどのように評価していいかわかりませんが、ちょっと収束するのに時間がかかっているような気はします。

●何シテルで何度かつぶやいてましたが。
ふと思いついて入手したSWE-2200が期待以上の働きで、デミオのサブウーファーはこれに置き換えになりました。
今まで使っていたTS-WH1000Aが余ってさてどうしようかと。
メルカリとか出せば売れるのはわかってますが、なんか気乗りしないなと。

●そういえばminiDSP 2x4HDを購入して、アクティブクロスオーバーとタイムアライメントが使える状態になっていたので、ホームにもサブウーファーほしいなと思ってたのでした。
数万円クラスのサブウーファーをネットでは見ていましたが、札幌の実店舗に展示がないようで、手が出なかったのでした。
TS-WH1000Aならデミオで使っていてある程度素性がわかっているので扱いやすいと思いました。

●SWE-2200は自宅で動作確認するときに12V 1Aの小型のACアダプターでも動作してしまいましたが、TS-WH1000Aは無理でした。
ハードオフに行けば、ジャンク箱の中にもっと電流の出せるアダプターがあるだろうと予想し探しに行ってみました。
結局2回行きましたが、10A出せるXboxのアダプタ、5A出せるノートPC用アダプタ、3A出せるWii用アダプタを入手。

結果的に3つとも試すことになりましたが、どれも動作はしました。
Xbox用はアダプタ自身がピーギャーと稼働音がうるさく却下。
ノートPC用は悪くなかった。
Wii用アダプタは3.7Aしか出せませんが、自宅の音量だと今のところ充分なようです。

●TS-WH1000AをLPFオフ、リモコンなしで使用すると、ゲイン最大固定になります。デミオで使うときはDSPで制御するのでその設定で使用していました。
ところが、そのまま自宅で使おうとすると盛大にハムノイズが発生。
50Hzとその整数倍のノイズが出ます。
リモコンを接続してゲインを9時くらいまで絞るとノイズは気にならなくなり、音量もちょうどいいです。ただこの使い方だと本体でLPFが必ずかかってしまう仕様。
できれば本体のLPFオフで使いたい（DSPで自由にクロスを設定したいため）。

●自宅でオーディオを組み合わせて使っていて、これまでハムノイズで困った経験はなかったような気がします。
でも考え始めると不思議になってきて、ソース機器やアンプがそれぞれAC100Vから電源を取ってきてDCに変換して使っていると思うのですが、その場合各機器のGNDは同電位になっているのだろうかと。
カーオーディオではどれもボディアースに接続してしていたし、交流電源もなかったから50/60Hzが飛び込んでくることもなかった。

●1日くらい、ネットで検索して探してましたが結局よくわからず。

●システムはこんな感じ。
デスクトップPC　--USB→　miniDSP 2x4HD　--RCA→　TS-WH1000A

●途中の試行錯誤は省略。効果のあった対策は以下。
1. TS-WH1000AのGNDをデスクトップPCのシャーシに接続　→ △（ノイズが減るけど0にはならない）
2. TS-WH1000AのGNDをminiDSPのGNDに接続　→ ○（ノイズ消えた）

今はとりあえずワニ口クリップで接続しているけど、miniDSPのアナログ入力が未使用で空いているので、RCAジャックのリングに接続予定。

↓

----20230129追記----
TS-WH1000Aの電源にWii用12Vアダプタ、
miniDSP 2x4HDの電源に付属の12Vアダプタを使用していて、
両者のGNDを別途2sqの線でつないだよという話でしたが、
本来は大容量で安定した電源ひとつから両方の機器に+12V供給するのが理想なのかも。。
DCに50Hzが乗ってるのかなと思ってオシロで軽く見たりしましたが、
サブウーファーの動作によってかなり変動してる感じだったので、
かなりしっかりした電源じゃないとminiDSP的によろしくないのかも。

前回のブログでは
OpenDRC-DA（デジタル入力アナログ出力）のホーム用DSPを入手したけど、なんか違った（これじゃない感）
デジタル入出力基板だけ追加購入して入出力仕様を変えられそう
…というところでした。

3週間経過して、やっとOpenDRC-DI（デジタル入力デジタル出力）への変更が完了できました。

特に急ぐものでもなかったので成り行きに任せていましたが、なんやかんやで時間がかかっちゃったなという感じです。

○デジタル入出力基板DIGI-FPの購入自体はさほどトラブルなし
日本の代理店にはないので、本家サイトで購入。
送料の選択肢が一つしかないのでFedExを選んでおきましたが、別途メールが来て、「あなたの住所に送るには追加費用を払ってもらう必要がある。もしくは日数がかかるけど追加費用なしで別の方法で発送もできる。どっちがいい？」
とのことでしたので、後者でお願いしました。
送料30ドルだったので円安もありけっこうかかるなという印象でした（買うなら一度に色々まとめたほうがいいと思います）。
4-5日くらいで届いたと思います。
結局ほかにもいくつか購入して300ドルくらいをminiDSP社に支払い、到着時に関税？2000円強を別途支払いました。

○内部の電源ハーネスが別途必要になった
OpenDRC-DAではパネルのDCジャックから一度DA基板に電源が入り、さらにメイン基板に電源が渡るようになっていました。


OpenDRC-DIではパネルのDCジャックから直接メイン基板に接続するようになってました。
そのためのハーネスがない…

日常的に自作してる人だったり、メーカーの設計部門・生産部門に近いところで働いていると簡単にどうにかできる程度のものなんですが、よく見かけるコネクタではあるものの通販で購入しようにも種類がありすぎてどれなのか皆目見当がつかなかったりします…

DA版のハーネスを切ってつなげれば作れるのですが、そうするといつかまたDA版で使いたいときにハーネスがなくて困りそう。

○数年ぶりに梅澤無線電機へ行く
札幌には狸小路というレトロな商店街がありまして、西の外れの方に電子部品屋さんがございます。
自分が10代のころにはすでにありました（ギターマガジンの記事を見て、ここで部品買ってエフェクター作りました。パッシブのハイパスフィルターと一石のアンプを組み合わせただけの簡単なものです）。

たぶん札幌では電子部品を売っている店舗が、もうここしかないと思います。
10月に店舗縮小されたらしく、スペースが1/3くらいになってしまっていました。
数年前に一時期通ったときはラズパイがらみとか置いてましたが…

電源ハーネスのDCジャックは2.1mmのよくあるものとわかりましたが、在庫全て売り切れ（もしかしたらもう入荷しないのかも知れない…）。
基板側はJSTのVHというものでした。同じ形のハウジングと、同じ列に並んでいたコンタクトを買いました。

現状のお店に置いている部品を把握したくて、全部見ました。安売りのACアダプタとか、別用途のためのDCDC（車内のB+から固定12Vを得る）とか買い込みました。

○DCジャックを通販で購入
札幌唯一の電子部品屋になければもう通販しかないと思い、マルツに注文しました。
（東急ハンズはもしかしたらあるかも知れないけど、こちらもだいぶ前に札幌店は移転縮小）
（盲点はホームセンター、たぶんパネルに開ける穴のサイズが違うと思うけど、DCジャック自体は2.1mmタイプのものがあった）

○DCジャックが届き、ハーネス作成…？
いざVHのコンタクトをかしめてみたら、ハウジングに合わない。
別のコネクタ用のを間違って買ってしまったらしい。
もう一度梅澤無線に行ったらあるかも知れないしないかも知れないが、いずれにしても年末休暇に入ってしまった。

○モノタロウにVHコンタクト発注
電子部品の通販は何か所かあるのでどこでもいいのだけど、早くほしい。
でも、そろそろどこも年末休暇に入っている。
モノタロウで在庫を見ると当日出荷のマークがついている。よしここだ。

○モノタロウからの受注メール
発送は年明け営業開始から順次行いますとのこと。えぇー…

○ハーネス作成。完成
というわけで3週間かかったのでした。

これだけのことに…


無事動作しました。

厳密に一生懸命聴き比べたりはしてないですけど、「明らかに機器を通すと音が劣化するね」みたいな印象はなかったので、交換してよかったと思います。



◎おまけ：最近の自分の調整方法
REW、rePhase、miniDSPなどで測定・調整を楽しんでる層は世界中にいるらしく（たぶん。みな英語でやり取りしているが、名前とか、文章が英語ネイティブじゃないのかな？みたいな感じを受けることがあるので）、ユーザー同士のノウハウ共有がネットにたくさんあります。
たくさんあるリンクの一部を一生懸命読んで実践してみたり、みん友さんのアドバイスや記事を参考にさせてもらっていて、最近はこんな感じでやってます。

・REWと測定マイクで測定。
ホームだと特にリスニングポイントをあまり厳密に決めてないので、何か所かで測定して平均を取る。

・REWでパラメトリックEQ（IIR）を自動生成させる
フラットを目指してもいいし、自分の好みのターゲット（ハウスカーブ）に合わせさせてもよい。
ここではいったん振幅周波数特性の補正だけ考える。
REWの作ってくれたフィルター係数をminiDSPに設定する。

・PEQを効かせた状態でもう一度測定
測定せずとも、rePhaseとREWを使って畳み込みで結果を得ることもできる。
それもやってみたけれど、自分がきちんと理解しきれていなくてどこかミスっている可能性もありそうなので、とりあえず実測してみる。
ディップはだいたいどうしようもないけれど、全体的な振幅特性についてはバランスが取れていい感じになっている
測定により位相特性がわかる。もともとのシステムに位相歪みがあり、PEQ（IIR）による位相変化も生じている。

・rePhaseに測定結果を読み込み、位相補正を試みる（FIR）
振幅をいじらず位相だけ変化させることを考える。
REWでminimum phaseを生成（？）すると、minimum phaseと実際のphaseの差分＝excess phaseというものが得られる。excess phaseを出力し、これをrePhaseで読み込み、これがフラットになるようなフィルターをかけるようにする（と、いいらしい）。
現在は無料のrePhaseでやっていて、別のソフトを使えば変わってくるのかも知れないけれど、なんとなく制限がある感じがする（例：位相変化量がプラマイ180°とか）。
日本語の記事何か所かで100Hz以下は触らないほうがいいと読んだので、従っている。たぶんサンプリング周波数とタップ数によってコントロールできる周波数は変わってきそうだけど。
rePhaseでバイナリファイルを書き出して、これをminiDSPで読み込むことができる。

・完成
この方法のいいところは、FIR（位相補正）だけのON／OFFを簡単に聴き比べられるところ。
自分はまだあんまりよくわからない…。

ピュアオーディオ的なシステムは持ち合わせていません。
ホームシアター的な2.1オーディオとか、PC用アクティブスピーカー（パッシブラジエータータイプ、バスレフタイプ）で試していますが、いずれも低域で数10ms程度遅れが発生していて、FIR（数1000タップ）では補正しきれなさそうな感触。
カーオーディオいじって慣れてきたこともあり、ユニットごとにタイムアライメントかけられるほうが自分の好みの音に近づけそう。
FOSTEXの小さいサブウーファーとか買ったら楽しめるのかなぁ…

FIRフィルターが使えるプロセッサーとの格闘のメモ。


・カーオーディオでC-DSP6x8でクロス・EQ・TAをいじり、どうにか低域から高域までバシッとアタック感の一致する音にはならないものかと悩む。

・やはりFIRフィルターで位相をいじる必要があるのではと考える。

・miniDSP製品で手頃な価格でFIRが使えるものとしてminiDSP 2x4 HDに目をつける。


・フリーソフトでFIR係数を作れるrePhaseでminiDSP 2x4用のサンプリングレートとtap（2チャンネルなら1チャンネルあたり2048）を入れてみるも、なんか低域が遮断できなさそう。


・サブウーファーの帯域に対して線形位相のクロスをかけたいんだけどminiDSP 2x4では難しいんだろうかと相談してみる。

・流れでディスコンのOpenDRC-DAを入手することに。ディジタル2入力のアナログ2出力、チャンネルあたり6144タップ。1台ではステレオソースのクロスには使えない。とりあえずのFIRお勉強用。

・自宅のオーディオにつないでみたけど、何も処理しないスルーの状態で、なんかあまり音質が良くない（気がする）

WiiM Mini（ストリーマー）==（TOSLINK）== OpenDRC-DA ==（XLRtoRCA）== BOSE 321GSX（2.1ホームシアターセット）

WiiMをBOSEのデジタル入力に直接つないだほうがいい音。
OpenDRC-DAのアナログ出力がよくないのか、アナログケーブルがよくないのか、BOSEのアナログ入力がよくないのか…

・OpenDRCシリーズ（何種類か入出力のバリエーションがある/かつてあった）をネットで調べていたら、OpenDRC-DIという製品を発見。デジタル入力デジタル出力のもの。香港の本社では現行品。（こっち買うべきだったのでは…）

・"OpenDRC"で検索すると変換基板を組み合わせて入出力を増やしたりもできるみたい…。内部のI2S信号を取り出してSPDIFに変換すれば同軸や光で出力可能。1から回路設計しろと言われると厳しいけど、既存の基板と接続するだけなら自分でもできる。買ってみるか…（共立エレショップとかお気楽オーディオキットさんにある。部品とかも含めると7000-8000円くらいですかね）

・注文する前に一応と思い、箱の中身を見てみる。

奥から、音量等のコントロール基板、DSP基板、入出力基板。DSPはADSP-21369、DACはESS ES9032P。

・DSP基板からI2Sを引き出せるらしい、基板上に未実装の部分が多数ある、どこから取れるかずばり書いてるところはないかなと検索してたら、miniDSP社のforum（ユーザー同士の情報交換掲示板）の投稿がヒット。DSP基板はminiSHARC kitという名前で基板単体でも販売されている（いた）ことがわかった。miniSHARCのマニュアル等を見れば、未実装部分のピンアサイン等も書いてある。

・投稿を眺めているとDIGI-FPという製品名を発見。なんだろうと検索してみると、デジタル入出力基板。

なるほど、miniSHARCにこれつなげると、簡単にDSPにデジタル入出力できるのか。

・あれ？これもしかして…　→　OpenDRC-DI（ほしかったやつ）の入出力基板の単体製品でした。これだけ買えば、手持ちのOpenDRC-DAがDIにできる。しかもよく見たらオプションでOpenDRC用のリアパネルも付けられる。至れり尽くせり。

・なんだこの会社…と思ってサイトの販売製品を眺めてみたところ、OpenDRC-DIの基板3種類、箱に至るまで、全部バラ売りされている…。すごい。（自作PCの世界みたい）

・というわけで、香港のminiDSPからデジタル入出力基板とリアパネルと、安かったのでついでにリモコンを買ってみました　←　今ここ

・中身のminiSHARC自体は8入力8出力までのポテンシャルがあるみたい。だから自分で入出力を追加すればカスタマイズ可能。設定ソフトウェア（プラグインと名付けられています）もバラ売りされているので、miniSHARC用のプラグインを買えば使えそう。4入力8出力のプラグインは見つけました。10ドルって良心的ですよね。


今のところそこまでの予定はないけれど、可能性があるってわかってるだけで夢が膨らみますね。

カーオーディオのDSPでクロスオーバーフィルターを使うとき、IIRフィルターであれば（特にFIRと書いてなければだいたいIIR）スロープに応じて位相特性が変化することは知られていると思います。
-12dB/octの対称のクロスをかけると、ロー側ハイ側2つのクロスポイントでの位相が180°ずれるので、片側を逆極性にしたりします。

位相で表現するとクロス周波数がいくつでも度数が同じで説明が済むので、だいたい話がそこで終わっている気がします。
理論通り、計算通りにはなっていると思うのですが、それで音にどういう影響があるのか、REWのSpectrogramで比較ができたので以下に示します。

■サブウーファーに50HzでLPFをかける



REWのSpectrogramです。
縦軸が周波数、横軸が時間です。
全周波数の音のタイミングが一致していれば、垂直な山になるはずのものです。
基準の時間より右にずれているところは、その周波数が遅れていることを示します。

（必要なかったのですが10msのディレイをかけたため、基準ポイントが10msの位置になります）

一番上がLPFをかけていない（バイパス）状態、この状態でも低域は10msくらい遅れています。

LPFのスロープを急峻にしていくほど、クロス周波数50Hzの遅れが大きくなっていきます。
バイパス状態と-48dB/octで20msの時間差があります。
50Hz周波数の1周期と一致しました。

■ドアスピーカー（助手席側）にHPFとLPFをかける



500HzのLPFと50HzのHPFをかけています。
サブウーファーのときと時間軸のスケールを変えてしまっていますが、やはり50Hzでのバイパス状態と-48dB/octとの差は20msくらいでした。
500Hz LPFによる遅れも出ているとは思うのですが、400～500Hzあたりがディップになっており位相の乱れがあるようなのでちょっとわかりづらくなってしまっています。
500Hzの1周期は2msですから、その付近の周波数で数ms程度のずれは確認することができると思います。
50Hzでの20msと比較すると2msくらいならいいじゃないかと一瞬思いますが、距離に直すと69cmにもなるので、ばかにできないような気がします。

■サブウーファー、ドアスピーカー、オンダッシュワイドレンジSPを組み合わせた例


5/22の設定。
クロスのスロープが-48dB/octにしていた。
山のすそ野の50Hzが25msくらい遅れています。
音楽を聴くと、アタックが一致しないような、ドンと鳴るべきところがボワッと聴こえる感じでした。


5/24の設定。
クロスのスロープを-12dB/octに変更。
REWでパルスを観察してタイムアライメントをかけており、整備手帳に記事をあげています。
山がほぼ垂直になりましたが、中低域（ドアスピーカーの帯域）が高域よりも早く鳴っており、「この状態はよいのだろうか？」と疑問がわきました（音楽を聴いて違和感はないです）。


9/25の設定。
クロスの変更はほぼなし（リンクウィッツライリーから一部バタワースへ変更）、タイムアライメントのやり方も5/24と同じ。
5月よりはEQを積極的に使うようになっている。
高域よりも早く鳴る箇所はなくなった、40Hzあたりで7msの遅れ。
SWにEQでブーストしてるところがあり、それが遅れに影響してそうな気も。

EQによるSpectrogramの変化は、後日また見てみるつもりです。