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ATL-Speaker Ver.4.1 の測定・調整 [ATL-Speaker]

2014/8/14

ATL-Speaker Ver.4.1 の測定・調整

W3 2open 2φ15mm.jpg
最終調整後の周波数特性



測定・調整
スピーカー後ろに開けたφ4cm×2 の穴を開閉し、共鳴管特有のピーク・ディップを測定する。その結果をもとに8cm ユニットで、どこ迄低域を伸ばし、且つ平滑化できるかチャレンジしてみたい。

WEFBC93E28892582SC.png
Ver.4.1背後の穴1、穴2


測定方法
Ver.4.1 のユニット(W3-582SC)軸上1mで20Hz?~18KHz をスウィープ、FFT1/3 オクターブで積算表示。
各データ測定を3回行い略同様の結果が得られた。
測定器具
(1) Computer / MAC Mini
(2) FFT Soft / SignalScope Pro
(3) Condenser microphone / BEHRINGER ECM8000
(4) Phantom power supplie / BEHRINGER MIC100


測定結果
A. 穴1と穴2を閉じて測定(標準)
W3 all closed.jpg

B. 穴1を閉じ、穴2を開けて測定
W3 2open.jpg

C. 穴1を開け、穴2を閉じて測定
W3 1open.jpg

D. 穴1,穴2を開けて測定
W3 all open.jpg


測定結果
(1) A.B.は略同じ周波数となり、穴2(共鳴管端から82cm φ4cm)の効果は少なく見える。
穴2の開閉では、80Hz が数db上昇しているが低域全般の周波数への影響は少ない。

(2) C.D.を見ると、穴1(共鳴管端から37cm φ4cm)の開閉は相当に効くようで、測定値にも大きく影響している。 穴1を開ける事で100Hz が上昇して63Hz、80Hz は、ロードが掛からなく落ち込みが大きくなる。 又穴1を開放してしまうと穴2の開閉をしても殆ど影響しない。




調 整
この共鳴管の特徴である、63Hz ピークをロードの掛かり方を減らしフラットにしたい。
測定結果より、穴1の大きさを徐々に絞って行けば、100Hz は減衰して63Hz 付近にロードが掛かるようになり平滑化できると考えた。
穴1の径を1/2、1/4、1/8と変えてFFT で波形を見ながらカット&トライで調整した。
その結果、穴1を1/8(≒φ1.5cm) にした時、良い結果が得られたので⑦板にφ1.5cm を開け測定した。

W3 2closed 1 φ15mm.jpg
E. 穴1をφ1.5cm、穴2を閉じる


次に、穴2も開放し穴1をφ1.5cm として測定した。
W3 2open 2φ15mm.jpg
F. 穴1をφ1.5cm、穴2を開放(最終調整後の周波数特性)




結 果
FFTの結果を見ると相当に凸凹しているように見えるが、マンションの部屋での測定はこんなものであろう。
甘くみて63Hz から16kHz まで±5db に入ったことから、最終的にF.を選択した。 
 小生が下した±5dbは 、人に厳しく自分に甘~い Selfish評価なのだ !

8cm で63Hz を達成、1m 共鳴管でそんな低音が出るの??
  と思われる方もいるかもしれませんが・・・
   でるんです63Hz が ! ! !

63Hz 以下もダラ下がりの低域にしたかったが 8cm では少々エネルギーが足りないようである。

W3-582SC のコストパフォーマンスの良さもさることながら、ポテンシャルも非常に高いことが分かった。 8cm ユニットで63Hz は頑張り過ぎの感があるが、音質的にも10cm 高級ユニットと比較してもそんなに劣っている訳ではない。但し、50Hz 以下はスパット切れて全くない。
フルレンジの高域に付いては ”ありのまま” である。
気になる所は、500Hz 前後の落込みが見られる、これに関しては未だ良い考えがない・・・
8cm ユニットは、一般的に中域中心の音創りをしていることもあり10cm にない良い部分もある。
周波数特性を見ると、63Hz~16kHz まで比較的平らであり、腰を据えた低域と質の良い中域再生を期待している。

性能本位でこの形となったが、如何せんデザインはブサイクである。この筐体に8cm ユニットはどう見ても似合わないのである ? ? ?
しかし強度・背圧の有効利用・バッフル効果を考えると幅はこの位は欲しいし、高さも共鳴管として動作を考えると最低90cmは欲しい等々でこの形となった。



設計ミス
設計ミスと言うより、考え方の間違えが測定から判った。
管の長さは、管の端から出口までと考えていたが、実際は、管の端から端までのようである。
FFT の結果を見ると、63~70Hz 付近にピークがある。 と言うことは、1/4λ が70Hz とした場合1.2m の管長となる。
設計段階では、管長を1m として計算したが出口から上のデッドスペースも管長と考えられ、その部分を含めると1.2mとなり測定値と略一致する。
以前から疑問であった、低域が計算以上に伸びたのはこの為であろう。

  単純ミス ! ! ! 反省・・・

ミスを修正して、この筐体にシミュレーション上でベストマッチするのは、Alpair7 MAOP or Alpair7V3 のようである。  何れ、Alpair7 を取付けてみたい ! ! !



試 聴
前回の試聴では、ヴォーカル・音声が凹んで詰まらない音と書いたが・・・
一晩寝ると全く違う世界が見えてきた、バランス良く低域も出て3D 効果も全く違って聞こえる。
このユニットは比較的早い段階で熟成してくるようである、毎日が楽しい !

Lucia MicarelliのMusic From a Farther Roomを聴く
バイオリンの響きが素晴らしく共鳴管とマッチングが非常に良い。又このCDで100Hz 以下の低域部分が快く軽い低音がでている。
ATL-Speaker の特徴的低域は、包みこむような低域の上に演奏が広がる感じがする ? ?
録音にもよるが、音が散らばるような素晴らしい3D 効果を味わえる。これは小径ユニットの最大利点ともいえる、強いて言うならば、スーパースワンのような・・・

Diana KrallのWhen I Look in Your Eyesを聴く
ピアノが素晴らしく、大げさに言うとピアノの大きさまで表現できる ? ? ?  しかし高域のタッチが少々耳につくが、暫くあいだ経時変化を待つしかない・・・
小口径ユニット(8cm) の最も良いところでヴォーカルは、本当に素晴らしい !

このスピーカーとマッチングが良いのは、何といってもクラッシックであろう。
柔らかい低音と空間が広がったような3D効果による臨場感は素晴らしい !

誉めすぎであるが、自作であるので我侭を言わせて貰った。
 この世に2点とは無いスピーカーであるから ! !

初めての8cmユニットを使ったATL-Speaker は、小生にとって一寸衝撃的な別世界であった ! !







参考資料
鈴木茂氏
”穴あけ共鳴管スピーカー"
http://mcap.web.fc2.com/resonant.html

大沢博多氏
 ”多重共鳴管スピーカーを作ろう Vol.1 Part1”
http://rilsrt.web.fc2.com/documents/RILSRT009-1_MPR_howto.pdf
 ”多重共鳴管スピーカーを作ろう Ver.1 Part2”
http://rilsrt.web.fc2.com/documents/RILSRT009-2_MPR_howto.pdf




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ATL-Speaker Ver.4.1 の製作 [ATL-Speaker]

2014/8/4

ATL-Speaker Ver.4.1 の製作

DSC079582.jpg
化粧直しは、後日とした。 センターの①に化粧板を接着・側板の⑪はニス塗装予定。


板材の選択・加工
今回は、リーズナブルプライス路線でと考えて、近所のDIYショップで12mmMDF合板(一枚¥2,000)と側板の集成材(¥4,000)を購入、その場でカット(代金¥850)依頼した。所要時間は、2時間程度であった。
MDFカット後の出来栄え・精度は良く、これなら思い通りの追い込みも出来そうである。MDFと集成材で製作するのは始めてであるが、材質の違いで音がどのように変化するのか比較も出来る。
計8箇所の穴あけは、自在錘で開けた、その他スピーカー裏材のザグリ加工等もDIYで行った。


設計変更
Fig.1の設計変更をおこなった。
変更点は上部のコーナー三角材を取り払い、天板に15.2×4.0の補強用板を付けた。これに伴い②を若干の傾きを持たせて合わせ込んだ。
その他、スピーカーターミナルの設置位置を確保するため⑥⑧の板を入れ替えた。

W3−582SC.png
Fig.1



組立手順
実作業は、Ver.2・Ver.3と略同じであるので組立手順と一部の写真のみとした。
(1) ①+⑩(天板)を接着
(2) (1)に⑪を接着
(3) (2)に⑩(底板)を接着
(4) (3)+③+④+⑤を接着
(5) (4)+⑨を接着、補助板⑭⑮を使う
(6) (5)+⑫⑬を接着(設変)
(7) (6)+⑭を接着
(8) (7)+②を接着、補助板⑰を使う
(9) (8)+⑥⑧を接着(設変)
(10) (9)に⑭を接着(設変)
(11) 底部コーナーに三角材の接着
(12) (11)の接着面が平らかを確認する、凸凹があった場合はカンナ等で修整
(13) 箱内(12)に凹凸ウレタン吸音材の貼り付け
(14) スピーカーターミナルにリード線のはんだ付け、②にネジ止め
(15) 凹凸ウレタンの型紙を取り位置を確認後、⑪に貼り付け
(16) (13)+(15)の接着
(17) (16)に⑦×2のネジ止め
(18) ユニット取付

DSC07949.jpg

工具等
組み立・加工工具
ハタガネ・クランプ・自在錘・電気ドリル・ハンダごて・はさみ・のこぎり・カッター等
接着剤
木工用ボンド(コニシ株式会社)750g
何度も書いているが、小生は遅効性の接着剤を好んでいる。理由は、10分ぐらいは修正可能であり、強度的にも充分である。
吸音材
ウレタン吸音材(サイズ:0.5×0.3m×6 価格:¥800×6×1.08)
その他
スピーカー端子・三角材・鬼目ナット・木ネジ・内部配線用ケーブル・ハンダ等


ATL-Speaker の話
このタイプATL-speaker(Acoustic Transmission Line Speaker)のエンクロージャー名を聞いたことのない方も多いと思われるが、このタイプのシステムは、世の中ではマイナー中のマイナーだからであう。
近代デザインのATLスピーカー誕生は、A R Bailey著書の「非共振スピーカーエンクロージャーデザイン」で1965年に生まれたようである。
動作原理は、逆エクスポネンシャルの共鳴管で、共鳴のピークを抑えた設計が可能である。
この形式の採用理由は、小生がたまたま行ったシミュレーションで、逆エクスポネンシャルにすることで良い特性が得られたからである。
小生はA R Baileyをコピーした訳ではないが、50年遅れでこの設計に辿り着いたのであった。


特 徴
(1) このスピーカーの基本構造は共鳴管であるが、エクスポネンシャルで絞り込まれている為、シミュレーション上では奇数次歪を少なくすることができる。しかし所詮共鳴管、奇数次歪は残る。
(2) 他の方式より欲張った低域を出すことが可能であるが、箱は大きくなる。
管長1mとしたので1/4λは85Hzであり、経験上それ以下の周波数で共鳴が起こる。理由は判らないが、シュミレーション上では70Hz迄伸びている???
(3) 構造上ユニット後部の容積が大きく、コーン紙に掛かる背圧の影響を受けにくく微小信号のレスポンスが良い。 
(4) 開口部から位相反転した音が漏れるため??、遠近感が強く感じる。


プチ視聴
電源を入れ視聴開始 !
共鳴管としての動作確認、低域は思ったより延びないが共鳴管として動作はしている。

W3-582SE(TangBand)でVer.4.1を設計したのでTangBand以外の選択肢はない。
でき立ての視聴であるので適当に読み飛ばして貰いたい・・・・

TV視聴では、アナウンサーが奥に引っ込んで立ち、発声が篭って聞こえる。CDの女性ボーカルを聞いてみても同様の傾向が感じられる。
BLディスクの映画鑑賞は、臨場感豊かであるが声が奥から聞こえる時がある。
然し、3D効果は優秀である。
  それでも、酷~~い々々々々音である ! ! !

とは言え、ATL-speakerで最初に酷い音がするのは何時ものことである。
熟成をかさね、Ver.2・Ver.3も満足できる音となった。

次回のBlogでは、FFT測定で詰めを行ってみたい。又後部に開けたφ4cm×2の開閉の組合せで、追い込みをかけてみたい !



板カット
Jマート三鷹店1f
http://www.jmart.co.jp/tennpo/22mitaka.html

参考blog
Acoustic transmission line(Wikipedia)
http://en.wikipedia.org/wiki/Acoustic_transmission_line
自作スピーカー設計プログラム
http://www.asahi-net.or.jp/~ab6s-med/NORTH/SP/index.htm


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