スピーカーの音が劇的に良くなるルームキャリブレーションの畳み込み

畳み込み（コンボリューション）はスピーカーの音質の大きな妨げとなるルームアコースティック問題を解決する手段としてベストな方法です。従来のイコライザー（IIRフィルター）では達成できない高水準な補正フィルター（FIRフィルター）を適用することではじめてスピーカーの本来の音質を発揮することができます。
心がけたいことは、FIRフィルターさえ適用すれば良いわけではなく、ルームアコースティックを適切に補正するためのフィルター設計が重要である点です。誤った設計は逆効果です。

Volumioやroon、JRiver Media Center、HQPlayer、Equalizer APOのユーザーであれば、設定項目の中に「畳み込み」や「コンボリューション」の用語を見かけた事があるかもしれません。

• 畳み込み＝コンボリューション

この畳み込み（コンボリューション）の設定項目にFIRフィルター（デジタルフィルターの一種）のファイルを読み込ませることで、部屋が原因で失われた本来の音質を回復することができます。コンボリューションによるルームキャリブレーションはオーディオルームと異なり誰にでも利用できる先進的でリーズナブルなスピーカーオーディオシステムのベストソリューションです。

コンボリューションによるルームキャリブレーションは
誰にでも利用できる先進的でリーズナブルな
スピーカーオーディオシステムのベストソリューション

コンボリューションフィルターによる改善効果のサンプル音源

部屋の反射音による音質劣化は定在波が原因で特に低音域に多大な悪影響を及ぼしています。次の動画は、コンボリューションフィルターの改善効果を確認するためにスピーカーの出力音を録音したものです。ヘッドホンやイヤホンを使って次の動画を再生してみてください。※スピーカーで聴いても何の意味もありません。

いかがだったでしょうか？忠実に再生しているのはコンボリューションフィルター：オンであることは歴然としていますね。

一方、コンボリューションフィルター：オフは、まるで洞窟の中で聴いているようなクリアネスも躍動感も失われた音に劣化しています。

コンボリューションを使うメリット

それではコンボリューションによりどのようなメリットがあるのかを紹介していきます。

実際の音でビフォーアフターを掲載しただけでは具体性・客観性に欠けるため、ビフォーアフターの測定値をグラフとしてビジュアルに掲載しました。前述のサンプル音源とあわせてご覧ください。

周波数特性の癖を除去

普段リスニングしている位置での周波数特性を測定すると、スピーカーのカタログスペックとは似ても似つかない結果になります。リスニングルームの場合は部屋の反射音の影響が多大に加味されますが、カタログスペックの周波数特性は反射音の無い特殊な空間（無響室）で測定しているからです。

ここで述べる周波数特性は音圧周波数特性のことです。音圧周波数特性とは周波数に伴った音の大きさの特性で、横軸：周波数・縦軸：音圧のグラフで表示されます。

キャリブレーション前の元の周波数特性は左右チャンネル共に200Hzあたりの最大ピークを筆頭に随所で音圧レベルが暴れているのに対して、デジタルフィルターによるキャリブレーションで周波数特性が大きく修復されていることがわかります。90Hzあたりを筆頭にディップ（谷）の修復も見逃せません。

スピーカーを含めたオーディオシステム全体の周波数特性がフラットであるということは原音再生（ソース本来の音）の重要な要素の1つですから、コンボリューションによりオーディオシステムの周波数特性が理想の状態に近づいていることがわかります。

聴感上で好ましければ必ずしもフラットである必要はありません。極端なピークやディップを解消することが何より重要です。

左右チャンネルの周波数特性の均等化

ルームアコースティックを意識せずにいると、左右に置かれたスピーカーは同じ型番の製品だから周波数特性も同じであると勘違いしがちです。確かにスピーカーそのものの特性は個体差による僅かな違いに留まるかもしれませんが、実際に聴いている音の周波数特性（伝送周波数特性）は測定結果からわかるように大きく剥離しています。この結果、ステレオの音像定位が曖昧になり空間表現能力が低下したピントのあまいぼやけた音（ベールのかかった音）になります。モノラル音源を再生しても本来のモノラル再生からは逸脱して妙な疑似ステレオになってしまうことが理解できます。

左右チャンネルを重ね合わせて表示するとキャリブレーション前は左右チャンネルの特性が明らかに異なっていることがわかります。まるで左右に異なるスピーカーを使っているかのようです。デジタルフィルターによるキャリブレーションで左右チャンネルの周波数特性の差異が大きく緩和されていることがわかります。

左右チャンネルの周波数特性のばらつきはリスニングポジションを含め部屋に対して左右対称にレイアウトすることで多少なりとも軽減させることが出来るかもしれませんが、壁の材質や窓の有無、家具等を含めシンメトリーに配置することは非現実的です。コンボリューションを使ったデジタルフィルターによるイコライジングならではの解決手段です。

トランジェントの向上

トランジェント（過渡特性）はオーディオシステムで音楽を再生する上で周波数特性と共に重要な要素です。楽器の種類や奏法によって音の立ち上がり立ち下がりのスピードは様々ですから、楽器のスピードに追従できるトランジェントに優れたオーディオシステムは再生のリアリティが増します。アタックの強いドラムなどは音が瞬時に立ち上がりスパッと消えてこそリアリティを感じることはできますが、多くの場合はこうはなりません。（アンプの駆動力とかで解決できる話ではありません）

トランジェントの優れたシステムは何でもかんでも瞬時に立ち上がり瞬時に立ち下がる訳ではありません。本来の楽器に忠実にアズイズで再生するシステムがトランジェントの優れたシステムです。タムやティンパニ等の打楽器のしなりながら減衰する音の表現力が増します。

瞬時に立ち上がり瞬時に立ち下がる論理的な音はインパスルと呼ばれ、インパルスに対するオーディオシステムの応答（インパルスレスポンス）をグラフ化することで特性を知ることができます。次のグラフはFIRフィルター適用前（赤）と適用後（緑）の左右チャンネルのインパルスレスポンスです。FIRフィルターを適用することでインパルス応答が見事に改善されていることがわかります。

インパルスレスポンスについてもデジタルフィルターによる明らかな改善が見られます。

位相特性の改善

雑誌やネット記事などのオーディオ機器の論評で見かける意味不明の表現の1つに「位相の揃った音」があります。位相特性は位相周波数特性としてグラフ化することができ、周波数の変化に伴う位相（単位は角度）の変化を知ることができます。位相周波数特性の良し悪しは音圧周波数特性に比べて聴き取り辛いかもしれませんが、ソースによっては低音楽器のリアリティにつながっているように感じます。

キャリブレーションにより低音から高音にわたる全帯域において位相周波数特性が0度に収束して大幅に改善されています。位相特性の改善に及んではコンボリューションによるFIRフィルター処理の独断場と言うことができるでしょう。

数十年前にリニアフェイズスピーカーとして登場した（ウーファーとツイーターの位置を揃えた）スピーカーとは別次元の位相の改善です。

位相特性の改善はFIRフィルターによるコンボリューションのメリットの１つです。アナログ／デジタルのイコライザー（IIRフィルター）はイコライジングにより位相が歪みます。

畳み込み（コンボリューション）によるルームキャリブレーションの特徴

畳み込みによるルームキャリブレーションは、コンボルバー（コンボリューションエンジン）とFIRフィルターを使います。補正フィルターとなるFIRフィルターを予めコンボルバーに読み込ませておくことで、コンボルバーに入力した音声信号をフィルター処理して出力します。

コンボルバーを利用するにはコンボルバーを搭載した音楽再生ソフトやTrinnov NOVAを使います。Equalizer APOはWindowsのサウンド全般に適用可能なコンボルバーを搭載しています。

FIRフィルターの特徴

サンプリング周波数

FIRフィルターの留意点としてサンプリング周波数があります。FIRフィルターはソースのサンプリング周波数と1対1の関係にあるため、ソースのサンプリング周波数の数だけFIRフィルターを用意するか、または予めソースのサンプリング周波数をFIRフィルターのサンプリング周波数にリサンプリングします。

Roon・Volumio・JRMCは動作させたいサンプリング周波数のFIRフィルターを読み込ませると、再生時にサンプリング周波数に応じたFIRフィルターに自動的に切り替わります。Equalizer APOにこのような機能はなく単一のFIRフィルターを読み込ませる仕様のため必要に応じてFIRフィルターを差し替えます。

ビット深度

コンボルバーの種類によって扱えるFIRフィルターのビット深度は異なります。Roon・Volumio・JRMCは高精度の32ビットフロート・64ビットフロートを扱うことができます。

タップ

タップはFIRフィルターのパラメーターの1つで低音域を補正するには多くのタップ数が必要となります。多くのタップ数であっても低音域に対する補正を施したフィルターでなければ意味がないことはハイビット・ハイサンプルのフォーマットと同じことです。

アナログソースへのFIRフィルター適用

FIRフィルターはデジタル音声処理ですからアナログソースはADコンバーターを介します。これによりレコード等のアナログソースにFIRフィルターを適用することができます。

畳み込みでルームキャリブレーションするには？

畳み込み（コンボリューション）でルームキャリブレーションするための手順は大きく2ステップです。

ルームキャリブレーションをサポートする商品・サービスの販売

ルームキャリブレーションはオーディオ機器のアップグレードを遥かにしのぐ音質向上効果を得ることができますが、すべてを自力で行うためにはいくつものハードルを乗り越えなければなりません。

畳み込みをはじめとしたルームキャリブレーションを実践するためのサポートが必要と感じたらオーディナリーサウンドを利用してください。サポートとなる商品・サービスを用意しています。

• 音響測定のためのシステム（測定システム）は、不足しているものを追加できるように組み合わせを自由にカスタマイズできます。
• 畳み込みに使うFIRフィルターは必ずしも自力で作成する必要はありません。測定用マイクによる測定データを提供していただきご希望のターゲットカーブをお知らせいただくとFIRフィルターをご提供するサービスをご利用できます。

オーディナリーサウンドが提供する畳み込みフィルターの特徴

柔軟なターゲットカーブの設定

キャリブレーションの目標となるターゲットカーブを数種類（現在7パターン）提供します。次の図はターゲットカーブの基本となるフラットを含むカーブの例です。

1. フラットなターゲットカーブです。定在波の悪影響を回避します。
2. 1に加えて超低域をカットするカーブです。カットを開始する周波数とスロープをターゲットスピーカーにあわせて変更します。
3. 低域を増幅させたカーブで増幅の度合いはdBで指定します。増幅する周波数の上限を指定することもできます。
4. いわゆるハーマンカーブです。3に加えて高域を減衰させたカーブです。
5. 3に加えて高域も増幅させたカーブです。

※ご希望のカーブを指定することも可能です。事前にご相談ください。

高精度でハイレゾ対応の補正フィルター

サンプリング周波数 kHz	44.1 / 48	88.2 / 96	176.4 / 192	352.8 / 384
最大タップ数	65,536	131,072	262,144	524,288

• 64bit Float、32bit Float、32bit、24bit、16bit

広範囲なプラットフォームに対応

• Roon、Volumio、JRiver Media Center等の畳み込みエンジンを搭載したプレーヤー
• YouTube、Amazon Prime Video、Netflix、Apple Music、Spotify等の畳み込みエンジン非対応プレーヤー（Windows／Macに対応 ）
• レコードプレーヤー、CDプレーヤー

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この記事ではルームキャリブレーションの最高峰であるFIRフィルター（畳み込みフィルター／コンボリューションフィルター）についての説明ですが、FIRフィルターの他にもアナログ／デジタルによるIIRフィルターによるルームキャリブレーションの方法もあります。