5、周波数帯域分割による最適ポイント探索

●12畳モデル(W=3.6m, H=2.7m, D=5.4m)縦使いでの改善検討

すでに12畳縦使い配置では、前方のSPKを置きたい位置は評価点が良くない事は分かっている。
(下の「全帯域 30-400Hz」の分布図で右側の谷になっているゾーン)

この原因は、図の下右側の周波数特性に見られるように部屋の縦方向の定在波の影響で30Hzのピークと50Hzのディップが大きいためである。この事は、評価点の周波数帯域を100Hz以下とそれ以上で分けた分布図を見るとより明確に分かる。部屋の反対側が悪いのは低域成分の評価が悪いためであり、中域以上の周波数帯では良いポイントも分布している。

さらに詳しく周波数成分を80-200Hzについては1/3oct. バンド幅で分析したのがその下の図である。30-100Hzの中でも、80Hz以下と80-100Hzでは全く分布が違っている。
100Hz以上についても同様で、わずか1/3oct. しか周波数バンドが違っていないのにその空間的分布は全く違うのである。従って、評価する周波数範囲が広くなるほど「良いゾーン」が全て重なる確率は低くなり、白い山頂は削られて低くなってゆく。

下の図の周波数特性のグラフは、左側が30-100Hz成分の評価点最良となる左右両側(壁際の青い所)での伝送特性であり、右側は100-300Hz成分の前方斜め前方向の最大ピーク点での伝送特性を示している。



以上の内容からすぐに思いつくのは、「音源を周波数帯域別に最適なポイントに置けば良いのでは?」であり、 例えばサブウーファー(SWF)を2基、30-100Hzで最も良いポイントに置き、メインのSPKは正面側の100Hz以上で良い評価点の位置に置けば、「良い所取り」が出来るはずである。

12畳(W=3.6m, H=2.7m, D=5.4m)縦使いで、聴取位置とSPK高さを変化させた時の100Hz以下の評価点分布図を下に示す。聴取点は部屋の真ん中寄り(中心から0.3m後ろ)の方が後方に高いピークが出来る。



周波数特性グラフの上側は、この後方に出来るピーク点にSWFを設置した場合の伝送特性であり、下側のグラフは同じ聴取位置で前方の使いやすい位置(左右壁、前壁から約50cm離し、高さ30cm)での伝送特性である。
周波数帯域を分けることで、両者の良い所取りで比較的フラットな条件を整えることが出来る。

この例ではあまり「素性の良くない」12畳縦使いなので、低域の最良点でもかなり癖のある特性になってしまうが、もっと「素性の良い」部屋でさらに「良い所取り」をすれば非常にフラットな伝送特性を得られる可能性は高くなる。

一例を示すと、
 部屋寸法: D377, W428, H326 (中心が座標 0, 0, 0)
 壁面反射率:床0.95, それ以外全て0.80
 聴取座標:(X-0.48, Y0, Z0.63)
 音源座標:(X1.59, Y1.41, Z0.78)
での伝送周波数特性は右のようになり、30-160Hzまで非常に良好な特性が得られる。(30-100Hzの評価点は25点)

この条件は、部屋の寸法比1:0.88:0.76であり、横使いで中央から48cm下がった高さ1m位置で聞き、SPK(SWF)を前壁から30cm、横壁から73cm、高さ85cm位置に設置した場合である。

100Hz以下のみの平坦度を優先して最良点座標を探索したため160Hz以上の平坦度は良くないが、SWFと別に置くメインSPKの設置場所は100Hz以下を無視すれば比較的簡単に見つけることが出来る。
参考データとして、部屋の広さ別に30-100Hz / 100-400Hzの帯域を分けた時の評価点分布図を作成した。
  ・6畳モデル
  ・9畳モデル
  ・10畳モデル
  ・12畳モデル
  ・15畳モデル

このようにして、大まかな評価点の分布から候補地を選定し、さらに座標などのパラメータを微調整して最適点の探索を行う。
右図はあるポイントで座標を1cm刻みで±5cm変化させた時の評価点の変化の様子を示している。

自動で最良点に収束させるプログラムも併用しているが、離れた位置により高い山頂がある事も多いので、このようなツールも併用しながら最適点の探索を行うことで、伝送特性の良い条件を早く確実に見つけることが出来るのである。
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