スピーカー自作において、低音増強を電気的に行うアプローチは

Question

ロクハンを試してみたいと思い、FE166Enを買いました。
しかし木工加工技術がないため、フォステクス純正の出来合いのBOX（バスレフ）を買おうと思います。
しかし、FE166Enはバックロード向けのユニットでして、WinISDでバスレフでの特性をシミュレーションしてみると、低音はかなりダラ下がりになり低音不足が予想されます。

少し話をずらしまして、
スピーカー自作の本やネットの情報を見てみると、低音の特性を得るための手法はバスレフだったり、ダブルバスレフだったり、バックロードだったりします。
実際にスピーカー自作をやっておられる方の例を見てみても、そういった方々の設計プランの中には、不足する低音を電気的に補正する（トンコンやイコライザー）という発想はあまり無いようです。

話を戻しまして、
FE166Enと純正バスレフBOXの組み合わせの低音不足をトンコンやイコライザーで補正しようと考えているのですが、このアプローチはどうなのでしょうか。

電気的に低音をブーストするよりも、バスレフやバックロードで低音増強を行った方が良い結果（高音質）が得られるから皆さんはバスレフやバックロードでやってらっしゃるのでしょうか？
もしくは、バスレフやバックロードを駆使して（アンプによる増強に頼らないで）スピーカー単体で良い特性を出すことに醍醐味があるのか？

また、所謂オーバーダンピングのユニットを電気的に補正するやり方のデメリットなどもありましたらお聞かせ頂けないでしょうか。

ご意見のほどよろしくお願いします。

Yorkminster · Accepted Answer

>> バスレフやバックロードを駆使して（アンプによる増強に頼らないで）スピーカー単体で良い特性を出すことに醍醐味があるのか？ //

そういうことではなくて、むしろ「アンプとスピーカーが専用のペアでなければならなくなる」というデメリットが問題です。

電気的な補正は、エンクロージャー（主に密閉型）とドライバの組み合わせによって決まる特定の周波数特性を前提に、アンプの段階で補正をかけるものです。この点、いわゆるトーンコントロールの類いは、機種によって特性が異なるので、この目的には使えません。イコライザの類いも同様です。

したがって、まずスピーカーを完成させ、周波数特性を測定した上で、専用アンプ（または専用イコライザ）を設計し、作成する必要があります。

また、電気的に低域を補正するということは、「振動板を本来あり得ないくらい無理矢理ドライブする」ということなので、その分、中高域に歪みが生じやすくなります。

以上のような観点からは、フルレンジはもちろん、一般的な2Wayでも、メリットのある方式とはいえません。海外や、日本の熱心なビルダーの中には、そのような電気的な補正を加えたスピーカーを制作している人もいますが、ほぼ一様に2Way＋サブウーファーの一体構成で、サブウーファー部分だけアンプ内蔵型とし、その部分だけ補正をかける方法をとっています。

しかも、その目的は、20Hz～30Hz程度までフラットに、リーズナブルなサイズのエンクロージャーで再生することで、いわゆる「低音不足」を補うためではありません。

>> 所謂オーバーダンピングのユニットを電気的に補正するやり方のデメリット //

上述の通り、電気的に補正するとは、ほんらい機械的には動かないはずの領域を使うということです。したがって、エクスカージョン（トラベル）が小さいと、ボイスコイルが底打ちしたり、サラウンド（日本でいうエッジ）やスパイダー（日本でいうダンパー）が変形して歪みの原因になったりします。

このような作例を見れば分かりますが、だいたい、25cm～30cmクラスのウーファーで、アルミやカーボンなどの高剛性な振動板で、しかもリニアなトラベル量が10mm前後、最大で20mm前後、許容入力が数100W、といった条件を満たすものばかりです。対してFE166Enは、Xmax 1.0mmしかありません。

ということで、FE166Enに対して電気的な補正をかけても、いろいろな面でデメリットが生じ、少なくとも専用のアンプやイコライザを用意しても期待したほどの結果は得られないでしょう。

上述のように、電気的補正の助けを借りなければ再生が難しい帯域というのは、サブウーファーの領域に限られ、50Hz程度までなら普通のバスレフ型で十分フラットに再生できます。極論すれば、FE166Enをバスレフで使おうという選択がFE166Enの想定の範囲外なのであって、バスレフ向きのドライバを使えば特に苦労することはない、ということです。

では、既に買ってしまったFE166Enをどう生かせば良いか。残念ながら、私にはドライバの特性を上書きできるほどの知恵はありません。

何というか、スピーカークラフトというのは、ドライバの選択とエンクロージャーの設計で、ほぼ低域の特性が決まってしまうところがあるので、セオリーから外れた使い方というのは、それだけでも非常に高度な設計能力が要求されます。

メーカーではE162Bを推奨しているようですが、確かに、WinISDの占いでは低音はかなり控えめになりそうです（当たるも八卦ですが）。フラットな特性を得ようと思うと、8リットル、ポート80Hzくらいが吉と出るので、大きさの割に...という感じでしょう。

ダブルバスレフで多少はローエンドを延ばせるかも知れませんが、これについては経験がないので何とも言いかねますし、木工が必須になりますね。直線カットはパネルソーのあるホームセンターで可能ですし、丸穴は手回しドリルとヤスリ、気合いと根性（日曜大工ではこれが大事）で何とかならないではないので、やってみれば意外とできそうな気はするのですが...？

motley · Answer

トンコン補正、グライコ補正を前提としたスピーカーは、それがないと
f特がガタガタになるため一般的ではなく、作例も余り公表されません。
自分のシステムに特化するなら当然アリです。私もデジタルイコライザー
導入を機に、市販スピーカーのバスレフダクトを塞ぎ、バスブーストとしています。故長岡鉄男氏の設計には、トンコン使用前提の作例がいくつかあります。
>バスレフやバックロードを駆使して（アンプによる増強に頼らないで）
>スピーカー単体で良い特性を出すことに醍醐味があるのか？
　基本的にはそうだと思います。仮にグラフィックイコライザーとチャンネルデバイダーがあるなら、設計はとても楽になります。
>デメリット
　バスをブーストした場合、ユニットに負荷がかかり大音量が出せないこと、
ブーストによる信号劣化(デジタルの場合はクリップ)くらいでしょうか。

yosifuji2002 · Answer

趣味の世界ですから、電気的に低音をブーストするのも、バスレフやバックロードを駆使するのも各自の自由で納得する方法でやればよいのです。
しかし、メーカー製スピーカーの周波数特性を見ると、ほとんどの場合100Hz程度から以下はダラ下がりになり、50Hz以下は10dbから20dbも低下していることが普通です。
確かにバスレフはカットオフ共振周波数以上はかなりフラットですが、それ以下は全く出ません。
どのようなジャンルの曲を聴くかにもよると思いますが、クラシックの場合25Hz程度は何とか聞こえるように出したいものです。その周波数帯に実際音がある曲が存在するのですから。ジャズのバスドラム、ジャワのガムラン音楽なども超低音が実際入っています。
これらを本当に原音で聞こえるようにすると、キャビネットの工夫だけでは困難です。またトーンコントロールで低音を持ち上げると音声領域に影響が出ます。いわゆる胴間声です。
超低音まで必要ないのなら別ですが、それがほしい場合上記の理由から質の良いサブウーハーをカットオフ50Hzから80Hz程度以下で使用すると、超低音までかなりフラットにできるので私はこの方法を推奨します。
実際25Hz以下の低音が出せると、録音によっては本当に空気の振動のような感じで、このような音がCDに入っていたのかと、これを聴いた多くの人が驚いています。

Yorkminster · Answer

>> 6dBの補正が大きいか小さいか、という視点 //

WinISDで、内容積15リットル、ポート共振周波数60Hzとすると、-6dBとなるポイントは70Hz前後なので、その部分で+6dBの補正、という趣旨だと思いますが、この場合、電力比で約4倍のパワーが必要ということになります。どの程度の音量を出すかにもよりますが、やはり4倍というと必ずしも小さくはないでしょう。

なお、ご存知かも知れませんが、海外向けの仕様書には「バックロードホーン向けでバスレフ向きではないが、下記のようなバスレフ箱でも使える」旨の記載があります。こちらでは、15リットル/ポート65Hzという設計のようです。

http://www.fostexspeaker.de/fullrange/fen/fe166en.pdf

しかし、それ以上に、最終的に何Hzまで、何dB落ちで再生したいのか、という方が重要でしょう。

いわゆるバスレフの場合、ポート共振周波数以下の帯域では-12～18dB/Oct.程度のカットオフになります（ポートの断面積やバッフルの面積による）。また、この帯域では、振動板はいわゆる「空振り状態」なので、音は聞こえないがパワーを突っ込めば突っ込んだだけ振動する、ということになります。したがって、ポート共振周波数より下の帯域まで再生しようとすると、10倍も20倍もの入力が必要になり、容易にトラベル量の限界を超えてしまいます。

これに対して、密閉箱の場合、教科書通りなら12dB/Oct.程度のカットオフでとどまる上に、ドライバの最低共振周波数以下でも背圧がかかって制動が効くため、過大振幅に強くなり、補正量も少なくて済むことになります。アンプ内蔵型のサブウーファーに密閉型が少なくないのは、そういう意味もあると思われます。

ところで、足りない低音をサブウーファーで補うことも考えられます。ただ、これに何万円もかけるくらいなら、最初からドライバを買い直して、より適切なエンクロージャーを設計した方がベターという気がします。対して、「FE166Enの中高音がお目当て」なのであれば、足りない低音は、無理矢理補正をかけるよりは、サブウーファーで補う方が良いかも知れません。この辺りは、何を重視するか次第でしょう。

PST回路に関しては、ローエンドを延ばす訳ではないので、極論すれば「中高音がうるさいのを抑える」くらいの意味しかありません。ある意味でドライバの設計思想を否定するような回路なので、そこまでするならドライバごと替えちゃえば？という気もします。

塗装に関しては、好きずきでしょう。しないのが良いという人、分厚く塗膜を作るのが良いという人、オイル仕上げが良いという人、様々です。ただ、バイオリンやピアノのように、接着剤だけで木材を貼り合わせた上に塗装された楽器が、現に良い音として受け入れられている以上、ネジや釘で止めねばならぬ、塗装してはならぬ、というのが至上命題とはいえないでしょう。

ちなみに、合板や集成材は、素材を繋ぎ合わせるために接着剤を使っている訳で、もし接着剤の影響を問擬するならこれらは使えないことになります。かといって、一枚もの、無垢の板は非常に高価な上、それこそ塗装なしでは容易に割れてしまいます。また、ネジや釘も振動によって雑音を出し、ドライバのフレームやそれを固定するネジもかなり音質に影響する訳で...

やや脱線しましたが、要するに、ローエンドを延ばしたいのか中高音とのバランスを取るだけで良いのか、FE166Enのキャラクタが重要なのか他のドライバでも良いのか、といった辺りを軸に考えるのが良いと思います。E162Bを使ってみて（ドライバの仕様書に記載されたバスレフ箱とほぼ同等なので）、低音が足りないようならアンプのトーンコントロールなどで補ってみる、それでも不満なら、サブウーファーを追加するか、いっそうのことドライバ自体を替えて一から設計し直す、というのが妥当な線ではないかと思います。

sattto#2 · Answer

バスレフやバックロードを駆使して（アンプによる増強に頼らないで）スピーカー単体で良い特性を出すことに醍醐味があるのか？

→電気的に低音をブーストせずに低域までフラットに音を出すことを基本にしています。自作したスピーカーは全てバスレフです。最近自作したユニットは、フルレンジ一発のフォステクスFX120とF200Aです。エージングを徹底的（10Hで連続10日約２W入力）した後にバスレフのチューニングを行いました。F200A(BOX 60L)は、当初バスレス共振周波数を35HZとしましたが、ベース等の分解能は高いのですが低音の分量が物足りませんでした。共振周波数を50HZにしたところ低音の量は十分ですが、分解能が低くただボンつくだけでした。フォステクス推奨の40Hzにしたところ分解能と量が適切でした。FX120は低音の分量は十分ですが、バスレス共振周波数をいくら下げても分解能はよくありませんでした。分解能はスピーカーの口径と関係しているようです。F200Aの低音は良質ですが、38cmに比較すると１ランク劣る低音のようです。

macross73 · Answer

フォステクによくあるオーバーダンピングユニットは低音が出ないのではなくて、中高音の音圧が高すぎて相対的に低音不足を感じるのです。
そこで低音を増幅するのではなく、逆に中高音の音圧を下げれば相対的に低音が出るスピーカーになるんじゃないか？　という逆のアプローチもあります。

市販のスピーカーによくある、小型で低音の出るワイドレンジ指向なスピーカーは決まって低能率です。
つまり、中高音の出ないユニットを作ればいいわけです。
しかし、自作ではユニットまで任意に作るわけにはいきません。
そこでネットワークで中高域を下げてやる方法があります。

自作スピーカーで有名だったオーディオ評論家の長岡氏は、これをＰＳＴ方式と呼んでいました。
コイルと抵抗を並列にしたネットワークをユニットに直列に入れます。
中高音は抵抗で減衰し、低音はコイルが抵抗をバイパスするので減衰しません。
これを使ってオーバーダンピングユニットを使ったブックシェルフをいくつか発表していました。
ただこの方法は、高能率ユニットの長所を犠牲にして、短所を補う方向性なので、必ずしもベストな方法ではありません。
ただこういう考え方もあるということで、ご参考までに。

yosifuji2002 · Answer

16cmのユニットではいずれにしても低温はある程度異常は無理なので、どうしてもというのならば、サブウーハーをつけたほうが簡単です。バックロードホーンは根強い人気があるようですが、ホーンの理屈を多少読めば、あの程度の長さと開口径では低音が出るわけがなく、結局は共振で特定の周波数を持ち上げているだけです。私にはどうもボンついた低音にしか聞こえません。
塗装をしないほうが良いとの意見もありましたが、塗装膜程度の質量で定在波に影響がでるとは考えられません。定在波の防止はそれより効果的な補強の法が大事です。
それより素人細工ではどうしても精度が出ないので隙間ができがちですが、塗装でこの小さな隙間をふさぐことができ、密閉度をあげられます。この効果の方が重要だと思います。無垢の木材を裸で使うのは、汚れをつかないようにするだけでも大変ですし、また室内に置く家具として見た目も良くないので、私は塗装は常識だと考えています。

10F20 · Answer

フォステクスには、バックロードホーン・エンクロージャーキットがあります。
ＢＫ16  ￥15,750 （1台）
ＢＫ166Ｅn  ￥52,500  （1台）
実売価格は、もう少し安いと思います。

Ｅ162Ｂは、一応取り付け可能ユニットとしてＦＥ167Ｅの他に、ＦＥ166Ｅ・ＦＦ165Ｋとなっていますので、ＦＥ166Ｅnでも それなりに鳴ってくれるとは思います。
しかし、ＦＦ165Ｋの標準エンクロージャー内容積がバスレフで25リットルとなっているのを見ても、25Ｌ～30Ｌは ほしいかなと思います。
補強や吸音材、ダクトの目減り分を考えてですが、箱を大き目に作っておけば後のチューニングも楽です。…自作する場合ですが。
なお、強力なユニットを小さな箱に入れた場合、トーンコントロールやグライコでブーストしても内部の空気抵抗が大きいので、効果は薄いと思います。
むしろ、中・高音のレベルを落とした方が聞き安くなるかとも思いますが、ＦＥ166Ｅnの本来の魅力は薄れると思います。

自作は、板材を売っているホームセンターならどこでも直線カットは やってくれるはずですし、穴あけも やってくれるなら、子供の夏休みの宿題なみに簡単に出来ますよ。（バックロードホーンは 除く）
僕は、昔キリや糸ノコで苦労しました。

自作する場合は、もし音質にこだわるなら
(1) シンプルな設計。
(2) 釘を使って、しっかり組み立てる。
(3) 塗装は、しない。
と、言った所でしょうか。
(1)は、複雑な設計は複雑な定在波を生みます。
(2)は、接着剤だけではキャビネットの各パーツは接着剤でフローティングされた状態になり、分割振動を起こします。
(3)その、分割振動による濁りをごまかす為にメーカー製では、ラップでくるむ様に厚い塗膜で包む分けですが、今度は塗料の鳴きが出ると言う分けです。

基本は、再生音に何も付けくわえず。 （できるだけ…）

とは言え、趣味の世界ですから他人に迷惑がかからなければ、何でもアリ…楽しめれば いい…かな。
もし可能なら、ステレオ誌2009年12月号に 浅生 先生の設計されたＦＥ166ＥnのＢ・Ｈが載っていますので、参考にして下さい。

バックロード・ホーンは、かなり作りにくいものですが、いつかはチャレンジしてほしいと思います。
あの、はじける様な低音は気持ちいいですよ。
疲れた時ほど、聴きたくなる…。

スピーカー自作において、低音増強を電気的に行うアプローチは

>> バスレフやバックロードを駆使して（アンプによる増強に頼らないで）スピーカー単体で良い特性を出すことに醍醐味があるのか？ //

トンコン補正、グライコ補正を前提としたスピーカーは、それがないと

趣味の世界ですから、電気的に低音をブーストするのも、バスレフやバックロードを駆使するのも各自の自由で納得する方法でやればよいのです。

>> 6dBの補正が大きいか小さいか、という視点 //

バスレフやバックロードを駆使して（アンプによる増強に頼らないで）スピーカー単体で良い特性を出すことに醍醐味があるのか？

フォステクによくあるオーバーダンピングユニットは低音が出ないのではなくて、中高音の音圧が高すぎて相対的に低音不足を感じるのです。

16cmのユニットではいずれにしても低温はある程度異常は無理なので、どうしてもというのならば、サブウーハーをつけたほうが簡単です。

フォステクスには、バックロードホーン・エンクロージャーキットがあります。

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