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イヤモニ用のマッチングトランスを作る 2

現在、多くの機材のヘッドホン端子はイヤホンの使用を想定しておらず、出力インピーダンスが数十Ω程度と高いものとなっています。このためマルチBAドライバのイヤホンを接続すると周波数バランスが崩れてしまったり、イヤホンの感度が高いせいで、サーという残留ノイズが目立ってしまうことがあります。
そこで、ミキサー等のヘッドホン端子にイヤホンを接続する場合、間に挟むことで周波数バランスとノイズの問題を解決するマッチングトランスを作ってみることにします。

Dz-rVETU0AEitRK.jpg


また、ヘッドホン端子に接続することのみならず、ミキサーのバランスライン出力からの信号を使って、電源不要でイヤホンを鳴らすことが出来るようにもしてみます。


必要となるトランスについては、仕様を検討した上で染谷電子さんに製作をお願いすることにしました。今回のようなトランスは完全なインピーダンスマッチングを取って信号伝送を行うわけではないため、仕様の決定は難しいところがあります。基本的にはトランスの特性を加味しながら、公称値となるものを探っていく形をとることになります。
大雑把には、使用するヘッドホンアンプの出力インピーダンスや最大レベルといった値、イヤホンのインピーダンスや必要とする音量(電圧レベル)をもとに巻線比を決定。巻線の量は公称のインピーダンス比によってかわるので、十分な周波数特性を得られるように、余裕を持って高いインピーダンスで受けるような形にするのが良いようです。
検討した結果、ヘッドホン出力は公称150Ωで受けることにしました。さらに同じ巻線をもう1組用意して直列にすることで600Ω受けとし、バランスライン出力を受けられるようにしています。出力は4Ωと16Ωの2つを用意して、イヤホンや聴感によって使い分けられるようにしました。
コアについてはヘッドホン用途としては経験上、方向性珪素鋼板の場合は41mm幅、PBパーマロイの場合は28mm幅のコアがあれば大丈夫そうだといえますが、基本的には大きければ大きいほど低域の特性が良くなる傾向にあります。


という感じで、メールで打ち合わせをした結果、コア材違いで2種類のトランスを製作してもらうことになりました。
Dz0SkFJVAAAPKci.jpg



出来上がったトランスは、このようにケースに組み込みました。
Dz6afhyUUAATpDq.jpg


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Dz68F5pUwAAcXy2.jpg


2つのトランスを測定して比べてみたところ、正直ほとんど性能が変わらないようにみられました。これはコア材の性能差を、コアのサイズで吸収した形になったのかもしれません。聴感上でいうと、パーマロイのほうが低域がはっきりしている感じがするのですが、珪素鋼板のほうが耳への馴染みが良く、今回のようなイヤーモニターの用途には向いている気がしました。
ちなみにコア材が異なると巻数の適正値も変わってくるらしく、厳密なコア材だけの違いを比較することは難しくなります。


さて、トランスを挟んだ場合で特性がどう変わるか確認してみましょう。
以前の記事で行った実験と同じように、イヤホンを鳴らしている状態で、イヤホンに印加されている信号レベルを測定したもので比較してみます。


まずこれが、ミキサーのヘッドホン端子に直接接続した場合
Mackie卓直



こちらが、出力インピーダンスがほぼ0Ωのヘッドホンアンプを使用した場合
アンバラ王経由



で、これがミキサーのヘッドホン端子とイヤホンの間に製作したマッチングトランスを接続した場合
トランス付き


いかがでしょうか。暴れていた周波数特性が、だいぶフラットに落ち着かせることが出来ました。
実際に音楽を大音量で鳴らしてみても、中域が耳を刺激することなく、快適にモニターすることが出来るようになりました。
また、ミキサーに直接接続した際は、フェーダーを下げた時でも残留ノイズが聴こえて気になっていたのですが、これもかなり改善されました。

こんな感じで、良い具合に製作できましたが、もしこういったアイテムを必要としていましたら、メーカー資料等さらに詳しいものもありますので、ご連絡ください。いまのところ商品化するかはわかりませんが、業務用途でお困りの状況等あれば評価機も用意しようと思っています。


実験時のツイッターのようす
https://twitter.com/fixerhpa/status/1098185991330750464
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イヤモニ用のマッチングトランスを作る 1

ステージモニター等の用途でBAマルチドライバーのイヤホンをキューボックスや小型ミキサーに接続して使った場合、周波数バランスがおかしくなるという問題があります。
イヤモニに使用を前提としていない機材のヘッドホン端子は出力インピーダンスが数十Ωくらいあり、これによりイヤホン内のネットワーク回路が正しく動作しないことが原因です。
ボディパックのイヤモニ受信機や、スマホ等はイヤホンの使用を想定しているため正しい音で再生することができても、そうではない機材の場合は中域が強調されてやかましくなったり、低域が過剰になったりします。

前回の記事ではイヤホンのインピーダンス測定の記事で、BAマルチドライバーのイヤホンでは周波数に対してインピーダンスが一定でないことを確認しました。

それでは実際に、マルチBAドライバのイヤホンを出力インピーダンスが高いヘッドホン端子に繋いだ場合、イヤホンに印加されている信号の周波数特性がどうなっているかを測定してみることにします。


まずは、出力インピーダンスが低く、限りなく0Ωに近いヘッドホンアンプに接続した場合の特性です。ヘッドホンアンプにイヤホンを接続した状態で周波数特性を測定するスイープ信号を流し、イヤホン端子の部分の信号を観測したものです。
アンバラ王経由

アンプの出力インピーダンスが完全な0Ωではないことや、プラグやジャックの抵抗分があるため完全な一直線にはなりませんが、概ね真っ直ぐでフラットな信号がイヤホンに供給できていることがわかります。


続いて、Mackieのコンパクトミキサー 1402-VLZ PROのヘッドホン出力を使った場合の特性です。
Mackie卓直

ご覧のように周波数特性カーブが暴れており、周波数によって印加されている電圧レベルが数dBも開いていることがわかります。
FitEar MH334では低域がなくなって中域が目立つようになり、canal works CW-L71では低域が盛り上がって聴こえる現象を確認することができました。


さて、上記のような現象を回避するためには、イヤホンへの信号源インピーダンスを低くする必要があります。方法としてはミキサーにヘッドホンアンプを外付けする方法がありますが、なかなかイヤホン用としてインピーダンスが低く手頃で確実なヘッドホンアンプが見当たらないことと、電源が必要となると煩雑となるので、別の方法を検討してみました。

1.アッテネーターを使う方法。
ミキサーのヘッドホン出力は60Ωほどの出力インピーダンスがあるので、ここにアッテネーターを挿入してイヤホン側からみたインピーダンスを低くする方法があります。
簡単には、イヤホンのLとRのそれぞれをGNDに対して抵抗で落としてやることで実現できます。
アンプから出力される電力の大半を抵抗器で無駄に消費させて音量を下げるとともに見かけ上の出力インピーダンスを小さくするものです。

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ただ、この方法はお手軽な反面、技術的な制約があり、インピーダンスを低くするために必要十分な抵抗(1Ωとか)を入れた場合、アッテネータが効きすぎて音量が小さくなってしまうこと、過負荷によってヘッドホンアンプに負担が掛かり、音が歪んだり故障を招く可能性がある等の問題があり、使用するヘッドホン端子やイヤホンの仕様を踏まえて十分に検討する必要があります。


2.トランスを使ってインピーダンスを下げる方法
いわゆるマッチングトランスを用いて、ヘッドホン出力のインピーダンスを下げるとともに、信号レベルも下げる方法があります。こちらの方法であればアンプへの負担が増えることなく、インピーダンスを下げることができます。少し大掛かりではありますが、この方法なら外付けアンプと違って電源不要で簡単で確実な方法が得られそうです。

続く

Analog Discoveryでイヤホンのインピーダンス測定

Analog Discoveryという、USBオシロスコープ+拡張機能みたいな測定器でインピーダンス測定ができるので、この機能を使ってイヤホンのインピーダンスを測ってみました。
インピーダンス測定には専用のオプションボードがありますが、それと同じ回路で10Ωの抵抗を使い、50mVで測定してみました。
細かいことは色々ありますが、とりあえず黄色の実線のカーブを見て参考にすると良いと思います。

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FitEar MH334
FitEar MH334インピーダンス

もともとインピーダンスを確認したかったのがこのイヤホンでした。マルチBAドライバーなので、イヤホン内部にネットワーク回路が組まれており、周波数帯域ごとに分割された信号が低域用や高域用のBAドライバーに供給されています。
ネットワーク回路があるため周波数に対してインピーダンスが一定ではなくカーブを描いています。よって、使用するヘッドホンアンプの出力インピーダンスによって、周波数バランスが変わってしまいます。



canal works CW-L71
canal works cw-l71インピーダンス

これも同じくマルチBAタイプのカスタムイヤホンです。MH334では中域のインピーダンスが高かったのに対し、CW-L71では低域のインピーダンスが高くなっています。これはネットワーク回路の方式の違いによるものとみられます。
この結果、出力インピーダンスの高いヘッドホンアンプに接続して聴いた場合、MH334は低域がなくなって中域が目立つようになるのに対し、CW-L71では低域が盛り上がって聴こえるようになりました。



audio-technica ATH-IM02
audiotechnica ath-im02インピーダンス

こちらもマルチBAタイプのユニバーサル型イヤホンです。



audio-technica ATH-IM50
audiotechnica ath-im50インピーダンス



audio-technica ATH-IM50
対してこちらはダイナミックドライバのイヤホンです。ネットワーク回路を使用していないため、インピーダンスがフラットです。このようなイヤホンの場合は、アンプの出力インピーダンスが変わっても、音の変化は小さくなります。



参考までにあといくつかのデータを載せておきます。

PHILIPS SHE8100
philips she8100インピーダンス



intime SORA
intime sora インピーダンス



SONY MDR-CD900ST
SONY MDR-CD900ST インピーダンス



TAGO STUDIO T3-01
tago studio t3-01 インピーダンス


実験時のツイートもご参考ください
https://twitter.com/fixerhpa/status/1098540525852884992



ノートPCのヘッドホン出力の性能の件

NECのノートパソコン LAVIE Note Mobileのヘッドホン出力の音質が悪く、特性も酷いといった記事がありましたが、なんだか測定のミスがあるように見えました。ちょうど私も同じシリーズのを使っているので検証してみました。

【藤本健のDigital Audio Laboratory】
「パソコンの音が悪い」は当たり前 オーディオ出力性能を数値で比較-AV Watch
https://av.watch.impress.co.jp/docs/series/dal/1167962.html



hujimoto.png

hujimoto2.png


この周波数特性は、RMAAというフリーソフトのツールで測定されたものですが、本来一直線になるはずのグラフがこれだけ乱れるというのは性能の善し悪しではなく異常が起きているということは、測定ができるスキルのある人ならわかることです。

原因としては、自動測定がうまく同期していない、PCにイコライザー等のエフェクトの設定が入ったまま測定をしている、PCが故障している等が考えられ、自動測定してこんなグラフが出たら原因を突き止める必要があります。

しかし、記事としては「音質的には、ちょっとなぁ……と思っていたのが、これで実証された感じ」
「PC自体の音質が悪いということを表す典型例となった。」と締めくくられています。

詳しくない方々は当然、NECのノートPCは音が悪いんだと捉えていて、twitterを見ていてもそのような感想をいくつもみかけました。


測定結果に明らかな異常がみられるため、心配になり著者の藤本健氏にtwitterでリプを送ったのですが、私のリプに対しては返信がなく、対応する様子もなかったため、NECの製品への風評被害を防ぐ目的として検証を行うこととしました。
また、AV Watchのtwitterアカウントからも返信や対応の素振りはなく、「人気記事」として何度もこの記事がツイートされ続けています。


検証した内容の詳細はこちらをご覧いただくとして
https://twitter.com/fixerhpa/status/1092350265905229824


結果としては、グラフが異常な特性になるのはノートPCにデフォルトで入っているYAMAHAのサウンドエンジンの切り忘れによるものとみられます。
このPCは、ヘッドホンで自然な音が再生できるというヤマハの音質技術がデフォルトでONになっており、その状態で周波数特性を測ったところ、記事と同様のぐちゃぐちゃな測定グラフが現れました。
おそらくですがこれは、頭部伝達関数を考慮したイコライザーや遅延処理等が入っているためだとみられます。ハードウェアの特性を測定する際にこれらの設定を切るものであり、その前にスキルのある人なら音を聴けば一発でエフェクトが入っていることに気づくものです。

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設定を切るときれいな周波数特性となりました。
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著者の藤本氏が「音質的には、ちょっとなぁ……」と感じた原因が、ヤマハの音質技術のせいだった考えるとなんだか面白いですねw


スキル不足の著者、そして編集部が対応しないことにより、誤った製品イメージが広まっていることが残念でなりません。
この記事以外でも、このサイト、この著者の関わっているものは気をつけたほうが良いのではと感じました。



LAVIE Note Mobileはいいぞ!!!
DyjVO0PVAAAPXCU[1]


※追記
そもそも測定器じゃなくてローランドのインターフェイスと繋いで測ってる測定値なんて、ノートPCの出力を測ってるのかローランドのインターフェイスを測ってるのかわかりゃしないって。
(ちなみにうちの検証で使ったのはFirefaceUCですが、左右の特性の違いや高域低域の落ち具合はどちらの影響を受けているかわかりません。グチャグチャではない確認のためには十分としました。)

ラウドネスメーター TC Clarity Mを個人輸入

TC Electronicから発売されているラウドネスメーター、Clarity Mを購入してみました。

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ラウドネスレベルについて、テレビ業界ではすでに導入が完了し、番組やCMのレベル管理をラウドネスレベルで行うようになっているため、ラウドネスメーターはすでに必須の機材となっていました。

音楽業界については当ブログでも数年前より音圧競争だの海苔波形だのと揶揄しながら基準レベルを設けない無秩序な状況について指摘してまいりましたが、近年、定額配信やYoutubeによるラウドネスコントロールが導入されたこともあり、音楽制作者たちにとっても無視できない状況になっているらしく、ようやくラウドネスがーみたいな話を見かけるようになってきました。

そこで、ラウドネスレベルについて理解を深めたり、現状を把握する必要があるというわけで、ラウドネスメーターの導入に至りました。ラウドネスメーター自体はDAWのプラグインで行ったほうが手軽ではあるのですが、テレビ放送をリアルタイムでチェックしてみたり、パソコンでYoutubeやニュース動画、音楽再生をしながらラウドネスレベルをチェックするにはハードウェアのほうが便利です。

この手の画面付きのメーターというのはかつてより存在しましたが、DK-Technologiesをはじめとし、どれも何十万円もするような本格的なスタジオ向けのものばかりでした。

しかし最近、TC electronicから格安のモデルが発売されたため、思い切って購入するに至りました。
ところがどっこい、購入に関して色々面倒がありましたので、それについて記しておきたいと思います。

Clarity Mについて、現在あるモデルは2機種。5.1chサラウンド対応の「Clarity M」および、2chステレオに対応した「Clarity M Stereo」の2機種です。資料にはバージョンがV2と書かれているものがあって機能やサンプリング周波数等のスペックが異なりますが、これは無償のファームウェアのアップデートによってバージョンアップできるものです。

したがって、購入を検討する場合、サラウンドの制作を行うのでなければ下位機種の「Clarity M Stereo」で良いということになります。しかし、価格のカラクリがありますので注意してください。

まず一番の問題は、国内の価格が異常に高いことです。5.1ch対応の「Clarity M」についてはアメリカの通販サイトで299ドルくらいで販売されていますが、日本では 通常販売価格 ¥135,000(税込)→ キャンペーン価格 ¥84,672(税込) などと、数倍の値付けがされています。
一方、ステレオバージョンの「Clarity M Stereo」については、アメリカの販売店で350ドル程度と、なぜかこっちのほうが高かったりします。日本国内では、売る気がないようで、検索しても販売している気配がありません。


結論からいったら、アメリカから個人輸入すれば上位機種のほうが4万円ちょっとくらいで手に入るので買いましょうってことです。

アメリカで299ドルとか279.99ドルで売っているものをカートに入れて決済すると送料が7000円から1万円くらい。日本で受け取る段階で通関手数料と消費税(商品価格の6割に対して8%)を支払うので、合計4万円ちょっとくらいになります。

ここか
JRRshop.com TC Electronic Clarity M Stereo and 5.1 Audio Loudness Meter

ここ
TC Electronic Clarity M Audio Loudness Meter - Vintage King

あたりが日本からの購入で実績があり、Vintagekingさんは日本人スタッフも居るので、なにかあってもなんとかなると思います。
ちなみに今回は在庫の都合でJRRさんから買いました。

ここのブログも参考になります。
ラウドネスメーター、TC Electronic「Clarity M」は個人輸入がお得。半額以下で買えます。


個人輸入についてはそれなりにリスクもあって、今回は日本やアメリカ用の電源プラグが入っていなくてヨーロッパとかのへんてこなプラグだったので付属品入ってないよってことで後から送ってもらう手間とかありましたが、まあなんとかなりました。

あとは製品サポートについてです。動作についてバグらしい挙動があったので本国のメーカーサイトに英語で問い合わせたのですが、なぜか日本の代理店(日本支社?)から返事がきて、シリアル番号が日本国内流通品じゃないから知らないよみたいな返事が来てちょっと面倒だったのですが、製品の不具合についてメーカーに英語で問い合わせて個人輸入品を理由に対応しないのはおかしいだろと思ってたところ、なんだかんだで対応することになったみたいです。(ゴネ得みたいなのは嫌なんだけど、メーカー直の英語対応もしないのはメーカーとしておかしくないですかね)


ちなみにこの機材、画面がグレアパネル(光沢)なので見にくい&写真に撮りにくいことこの上ないです。
適当なカーナビやノートPC用の反射防止フィルムを貼ると改善しますので、おすすめします。
うちはこれを買って、下数ミリを切って貼り付けたのでバッチリです。

メディアカバーマーケット ハンファ HM-TL7T [7インチワイド(800x480)]機種用 【反射防止液晶保護フィルム】 メディアカバーマーケット


そんなわけで、実際の使用感とかはtwitterに書いて満足しちゃったのでそっちを検索するなりして見てほしいのですが、製品自体についてGoogle検索しても国内の情報がほとんどヒットしない(売る気がない)状態なので、こうやってブログに記しておくことにしました。
実際に購入する方などいましたら、なるべく情報は出しますのでtwitterかここのコメントで書いといてください。


プロフィール

fixer

Author:fixer
http://fixerhpa.web.fc2.com/
Twitter @fixerhpa
頒布中のバランスキット関連はこちら

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