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スピーカーで高音質に音楽を楽しむ為の音響測定術:概要と揃えるもの

スピーカーや部屋の音響特性を測定できることは知っていても、具体的に何を使ってどのようにすれば良いのかあまり知られていないのではないでしょうか。自分で測定できるようになると現状が可視化され問題点が具体化されるので、聴感のみに頼って試行錯誤するよりも短時間で最大の音質改善に取り組むことができます。無駄な時間を省いて音楽を存分に楽しみましょう。

音質を向上するための方法については「スピーカーの音質向上に最も効果的なたった一つの方法」をご覧ください。

この記事では、パソコンとオーディオインターフェイス、測定用マイクを使った方法を書いています。もっと手軽に試してみたい方は、スマホの無料アプリとスマホ内蔵マイクを使った方法をご覧ください。

目次

室内音響測定とスピーカー測定の違い

スピーカーで聴く音楽の音質向上を目的とした測定は主に2種類あり測定方法も異なります。

1つは部屋の音響特性も含めたオーディオシステム全体の測定で、リスナーがどのような特性で聴いているのか(伝送周波数特性)を知るために用います。リスニングポジションにマイクを立てて部屋の反射音も含めて測定します。

もう1つは部屋とは無関係にスピーカーそのもの(あるいはスピーカーを含めたオーディオシステム)の特性を知るための測定で、主に自作スピーカーを調整するために使います。この場合は、部屋の影響を極力受けないようにする必要があるため無響室での測定が理想的ですが、通常の部屋で測定する場合はマイクをスピーカーに近づけて反射音をなるべく測定用マイクが拾わないようにするなどの工夫が必要です。

一般的には市販スピーカーを使った音質向上が目的ですから、前者の部屋を含めた音響特性を測定する方法を用います。

測定の概要

測定の大まかな流れは次のようなものです。

  1. 測定に使うテスト信号(スイープ信号)をスピーカーから出力します。
  2. スピーカーから出力されるスイープ信号を測定用マイクで拾い、PCに出力します。
  3. PCの測定ソフトはマイクからPCに送られてきた音を解析し、周波数特性グラフなどを表示します。つまり問題点を視覚的に指摘してくれます。
測定の概念
PCの測定ソフト(スイープ信号)→DAコンバーター→アンプ&スピーカー→測定用マイク→マイクアンプ→ADコンバーター→PC測定ソフト(解析)

揃えるもの

測定に使うツールは音楽再生には縁遠いものばかりです。PCオーディオなど音楽再生にPCを使っている場合は測定ソフトをインストールして利用できます。

揃えるものリスト

  • PC(Win / Mac)
  • 測定ソフト
  • オーディオインターフェイス
  • 測定用マイク
    • マイクケーブル
    • マイクスタンド

PC

WindowsまたはMac ※後述のオーディオインターフェイスがサポートしていればLinuxでも構わないかもしれません(試したことはありません)

PCのかわりにスマホやタブレットを使って測定することは可能です。しかし、PCに比べると信頼面・機能面で見劣りします。簡易的な位置づけで利用するのもよいでしょう。

測定ソフト

REW

各OSに対応した製品が有償・無償で提供されています。Room EQ Wizard(REW)は高機能にもかかわらず無償でWindows、Macに対応しているおすすめの測定ソフトです。

詳細は音響測定ソフトREW(Room EQ Wizard)の使い方をご覧ください。

オーディオインターフェイス

前述の「測定の概要」の図にあるDAコンバーター、マイクアンプ、ADコンバーターは、これらの機能をすべて包含したオーディオインターフェイスを利用することで1台で済ますことができるのでおすすめです。※オーディオインターフェイスについては、オーディオインターフェイスをリスニング用途におすすめする2つの理由(DAC/ADC)をご覧ください。

※上記のような比較的安価なオーディオインターフェイスでも構いません

KORG Nu Iのようなマイクアンプを内蔵していないオーディオインターフェイスの場合は、そのオーディオインターフェイスに接続可能なマイクアンプを別途用意します。

マイクアンプを持たないオーディオインターフェイスの場合

レコードプレーヤーの音を飛躍的に音質向上してくれるオーディオインターフェイスKORG Nu Iはライン入力にアナログ出力可能なマイクアンプを接続することで測定に使うことができます。

Nu I フロントパネル

高音質な1chマイクプリアンプ

Heritage Audio
HA73 Elite

KORG Nu Iについては、KORG Nu I、アナログ資産をDSDで残すための一押しオーディオインターフェイスをご覧ください。

既に所有しているDACにマイクアンプとADCを追加することも可能ですが、測定ソフトや補正ソフトによってはDACとADCに異なるデバイスを指定できないものもあるため確認しておく必要があります。

マイクアンプを内蔵したADCは無いことはありませんが、選択肢が極端に狭くほぼプロ用途の製品になります。

測定用マイク

測定を目的としたマイクは無指向性で、一般的な指向性を持つマイクと特性が異なります。測定用途ですからレコーディングに使われるマイクと比べて周波数特性も極めてフラットで正しい測定結果を得ることができます。

リンク記事を読めば一般的なマイクを測定用マイクの代用にしてはいけない理由がわかります。また、個人で入手可能な価格のおすすめの測定用マイクも参考にしてください。

マイクスタンド

マイクスタンドは狙った位置にマイクを固定設置するために使います。※カメラ三脚とネジ変換アダプターで代用することも可能ですが、マイクスタンドは数千円から入手できるので安定設置の面からも出来れば揃えましょう。

マイクスタンドがなくても手持ちで測定できなくはありませんが、どうしても手振れが起こるのでその意味でもマイクスタンドは揃えたいところです。カメラの三脚と同じ役割です。

Gravity G4222B

ケーブル

  • マイクとオーディオインターフェイスを接続するケーブル(XLRケーブルが一般的)
HMIC-000
  • PCとオーディオインターフェイスを接続するケーブル(USB、Thunderbolt等)
PURPLE PLUS USB
PURPLE PLUS USB

マイクのつなぎ方

マイクとオーディオインターフェイスは以下のイメージで接続します。

オーディオインターフェイスのマイク入力はXLRが一般的です
写真のオーディオインターフェイスAXE I/OはXLRとTRSどちらも接続できるコンボジャックを装備

測定結果は信頼できるのか?を検証

実際に測定を始める前に、「素人の自分が測定して、ちゃんとした結果が出せるのだろうか?」と疑問に思う方もいらっしゃることでしょう。

測定する度に結果が異なるから信頼できない、意味がない

測定時の条件が整っていれば、信頼性の高い測定が可能です。

そのような意見も聞かれますが実際はにどうでしょうか?結論から言うと大丈夫です。測定の度に結果が異なるのは、様々な条件が一致していないかまたは測定機器等の不具合によるものと思われます。例えばスピーカーの位置やマイクの位置が変われば測定結果が異なるのは当然のことですし、測定時の音量も影響します。

比較的安価で高精度な測定用マイクiSEMcon EMX-7150とスピーカー(HEDD Type 20)を使って各種測定を3回ずつ行った結果が以下の各グラフです。

※3回の測定結果は重ねて1つのグラフに表示しています。一見すると1回の測定に見えるかもしれませんので、グラフをクリックして拡大表示してみてください。

測定に使った主なツールは以下のとおりです

スピーカーの音響軸付近を10cmの距離で測定

左チャンネル 3回分
右チャンネル 3回分

スピーカーの音響軸付近を10cmの距離で測定(HEDD Lineariser適用)

左チャンネル 3回分
右チャンネル 3回分

ツイーターの中心を10cmの距離で測定

左チャンネル 3回分
右チャンネル 3回分

ツイーターの中心を10cmの距離で測定(HEDD Lineariser適用)

※HEDD Lineariserについては「HEDD Lineariserで位相やインパルス応答を向上、HEDDは更に音質アップするスピーカー」をご覧ください。

左チャンネル 3回分
右チャンネル 3回分

上記全てのグラフで共通している点は、30Hz以上においては各々3回の測定結果が見事に一致していることです。

※30Hz未満は3回の測定結果が異なるため3本の線が区別できますが、30Hz未満はHEDD Type 20(スピーカー)のスペック外の帯域ですから無視して構わないと判断して差し支えないでしょう。

また、スピーカーの音響軸で測定すると高域(14kHz以上)が若干落ちていますが、マイクをツイーターにフォーカスしてセットするとこの帯域の降下がなくなっている様子も明確に示しています。

位相周波数特性の検証

先に振幅周波数特性(一般的に周波数特性と呼ばれるもの)での測定の信頼性を紹介しましたが、今回測定しているスピーカーは極めて位相周波数特性の優れたHEDDのスピーカーですからあわせて掲載します。

※Room EQ Wizardの位相周波数特性は振幅周波数特性のように複数の測定結果を重ねてグラフ表示できないため少し比較しづらいかもしれません。

※位相周波数特性を見違えるように改善するHEDD Lineariserを適用した測定結果です。

左チャンネル

右チャンネル

位相周波数特性も振幅周波数特性と同様に30Hz以上では3回の測定結果に相違は見られません。

このように、(特殊な無響室でなくても)通常の一般の部屋で十分に信頼に値する測定が可能です。

測定と簡易的な補正の紹介

室内音響測定は思ったよりも手軽にできて、しかも信頼に値する測定結果を得られることがお分かりいただけたかと思います。

測定は今の再生環境の状態を具体的に示してくれますから、測定結果に基づいて音質向上を目指せば、無駄な時間をかけずに的確な対策を施すことができます。

音質向上の方法は様々ですから具体的にはスピーカーリスニングの音質向上に最も効果的なたった一つの方法をご覧ください。何れの方法を取った場合でも、測定結果に基づく対策と測定せずに聴感に頼った対策では結果に大きな差がでます。

以下に、測定ソフトとフリーのPCソフトウェア・イコライザーを使った簡易的な測定と補正をご紹介します。更に補正した結果を再び測定してどのように補正されたかについてもご紹介します。

使用アイテム

  • 測定マイク:iSEMcon EMX-7150 ※マイクスタンドに取り付け
  • オーディオインターフェイス:IK Multimedia AXE I/O
  • 測定ソフト:Room EQ Wizard(Win版)
  • イコライザー(補正用として):IK Multimedia T-RackS Custom Shop(無償ソフトウェア)に含まれるClassic Equalizer

測定

ルームアコースティックの改善にはリスニングポジション(実際に聴いている位置)で測定する必要があります。

普段リスニングしている位置の耳の高さにマイクをセットして、Room EQ Wizardの「Start Measuring」ボタンをクリックするだけです。

※測定用マイクの種類によってマイクの向き(垂直、水平)は異なります。

スピーカーからスイープ音が再生され、正しく測定できるとRoom EQ Wizardのメイン画面にグラフが描かれます。

※左チャンネルと右チャンネルを別々に測定します。

グラフは左右両チャンネルを測定した結果です。Room EQ Wizardの「All SPL」で左右チャンネルを重ねて表示しています。

緑:左チャンネル、茶:右チャンネル

グラフからわかるように、左右チャンネル共に120Hzに最大ピークが現れています。

補正

無料で入手できるClassic Equalizerで120Hzのピークを補正します。

Classic EqualizerをJRiver Media Centerにアタッチして補正のための設定をおこないます。

JRiver Media CenterのDSPスタジオにClassic Equalizerを追加して設定する

今回は簡易的な補正として左右共通で最も影響の出ている120Hz付近を補正します。

上のClassic Equalizerの画面を見てください。

  1. まず左右共通に設定できるように「L/R」(画面左端の赤枠)が点灯していることを確認します。
  2. 「LOW MID」(画面中央の赤枠)の文字をクリックして点灯させます。
  3. 赤枠の3つのつまみから左下(●●Hz)のつまみをドラッグして”120Hz”に設定します。
  4. 赤枠の中の大きなつまみ(上部)をドラッグして”-5dB”に設定します。
  5. 赤枠の3つのつまみから右下のつまみをドラッグして”5”に設定します。
  6. 画面右上の赤いインジケーターが点灯していることを確認します。点灯していない場合は、「Bypass」をクリックして点灯させます。

※各つまみは数字の部分をクリックして数値入力することもできます。

JRiver Media CenterのDSPスタジオでClassic Equalizer(リストで”TRS Classic EQ”の箇所)にチェックを入れて有効にすると補正値が適用されます。

【Tips】
・補正のためのイコライジングの基本はピークを抑え込むためのカット操作です。※ディップ(谷)をブーストしてもあまり好結果にはつながらないばかりか、0クリップの原因にもなるので注意が必要です。
・グラフィックイコライザー(略してグライコ)のほうが直感的に操作できますが、ルームチューニングには目的の周波数帯に的確にたどり着けるパラメトリックイコライザー(略してパライコ)が適しています。
・パライコの使いこなしはQの設定につきます。Qはイコライジングの帯域幅(適用範囲)のことで、値が小さいと広い範囲になり大きいと狭い範囲(ピンポイント)になります。※ここで取り上げているClassic EqualizerのLOW MIDとHI MIDの各右下にある小さなノブがQです。
・Qの値は必ずしも絶対値ではなく、イコライザーによってまちまちです。

補正結果を確認

Classic Equalizerで補正するとどのような結果になるかをグラフで視覚的に確認するために、Classic Equalizerを適用した状態で再度測定してみます。操作手順にかわりはありません。

下がClassic Equalizer適用前後の周波数特性を重ねて表示したグラフです。

左右チャンネル共にイコライザー補正によりルームアコースティックの影響による最大ピークを改善することに成功しています。

緑:補正前、青:補正後
茶:補正前、青:補正後

補正後の左右チャンネルを重ねてみました。

補正後、青:左チャンネル、ピンク:右チャンネル

位相周波数特性についても掲載しておきます。

イコライザー適用後の位相周波数特性(左チャンネル)
イコライザー適用後の位相周波数特性(右チャンネル)

Classic Equalizerを適用しても位相を乱していません。

「イコライザーは位相を乱すから使わない」との意見がありますが、これなら問題ありませんね。

簡易補正のまとめ

無料の測定ソフトRoom EQ WizardとソフトウェアのイコライザーClassic Equalizerを使った簡易補正だけでもルームアコースティック対策として大きな改善が見られます。

Classic Equalizerのパラメトリックイコライザーは2バンドですから補正は2箇所に限られます。より良い結果を得るには少々物足りないのでより柔軟に補正できるイコライザー・プラグインを使うと良いでしょう。Track-SやUAD-2のプラグインは実に様々な種類のイコライザーが用意されています。

関連記事:PCとオーディオインターフェイスが叶えるビンテージ・プレミアム・サウンド

オーディオインターフェイスやマイクは音楽リスニングには無縁のもののように思われがちですが、実は高音質再生(本来の音の再現)の最大の難関であるルームアコースティック対策に役立つ強力なアイテムですから是非トライしてみてください。

測定用マイクの違いによる測定結果の差異は?

測定用マイクによって測定結果にどの程度の違いがあるのでしょうか?
市販されている測定用マイクは数千円から数十万円まで実にワイドな価格帯ですから、いったいどれを選べば良いのか迷ってしまいます。

今回はオーディナリーサウンドでリファレンスのiSEMcon EMX-7150とIK MultimediaのARC System 3に同梱されるMEMS Microphone for ARC Systemを比較してみました。

ARC System 3に同梱されるMEMS Microphone for ARC Systemは、名前のとおりARC Systemのための測定用マイクでRoom EQ Wizard等の測定ソフトで汎用的に使うことを前提にしたマイクではありません。

始めにiSEMcon EMX-7150をスピーカーの前に設置してRoom EQ Wizardで測定し、次に同じ位置にMEMS Microphone for ARC Systemを設置して測定しました。

緑:iSEMcon EMX-7150
茶:MEMS Microphone for ARC System

上の数は数特性グラフは各マイクで測定したスピーカーの周波数特性です。マイクそのものの周波数特性ではないことに留意してください。

周波数特性のグラフからも2つのマイクで測定結果に差異が見られます。特に高域と低域は差が大きくなっていることがわかります。

iSEMcon EMX-7150は元々の特性が非常に優れていることに加えて個体ごとの測定によるキャリブレーションデータが付属されるので測定結果は高い信頼性がありますが、廉価な測定マイクは思っていた以上に精度は低い傾向にあるのかもしれません。

念のため繰り返しますが、MEMS Microphone for ARC Systemは汎用的に使うためのマイクではなくARC Systemで使うマイクです。測定ソフトにも利用できますが、測定結果は参考程度にするのが無難です。

どれをどこで買えばよいのか難しくて面倒なのでセットにしました

ルームアコースティックの状態を知るには何を揃えたらいいのかわかったにしても意外に全部がいっぺんに揃うところはほとんどありません。通常のオーディオショップだとほぼ何も手に入らないはずです。

音楽リスナーの方々は通常はマイク、マイクアンプ、マイクスタンドなどは持っていませんので、測定ソフト(無償でダウンロード可)を除くセットもご用意しています。

もっと手軽に測定&補正したい場合は、IK MultimediaのARC Systemを選ぶ方法もあります。ARC SystemはWin/Macのソフトウェアと測定マイクが1パッケージになったルームチューニングの入門にも適した製品です。

ARC System 3

昨今の世界情勢でオーディオ機器も供給不足の状況です。下記のセットが揃わない場合も代替手段を用意していますからお気軽にお問い合わせください。

測定Aセット:既にPC(Win / Mac)にDACを接続して音楽を聴いている方々が手軽にルームアコースティックを調べられるセット

できるだけ多くの方々に使っていただけるように極力コストを抑えたベーシックなセットです。手持ちのDACを従来どおり使うことも、セットに含まれるオーディオインターフェイスをDACとして使うこともできます。

測定Aセット

お問い合わせ

セットに含まれる内容


測定用マイク

PVR2
Peavey PVR2

ケーブル/スタンドセット

PV-MSP1 XLR マイクセット

オーディオインターフェイス

SSL2
SSL2

測定Bセット:Aよりも更に信頼性の高いマイク(プロクラス)を使いたい人向けのセット

Aセットのマイクをグレードアップしています。このマイクは内容からすると安価な誰にでもすすめられる測定用マイクです。元々が大変高精度なマイクですが、一台ごとに性能測定したデータが付属のUSBメモリーに入っていて測定ソフト(Room EQ Wizard)に読み込ませれば完璧です。

測定Bセット

お問い合わせ

セットに含まれる内容


測定用マイク

EMX-7150
iSEMcon EXM-7150

マイクケーブル

HMIC-000
HMIC-000

マイクスタンド

G4222B

オーディオインターフェイス

SSL2
SSL2

PCを持っていれば測定時にSSL2をADCおよびDACとして使えるので別途DACは必要ありません。レコードやネットワークオーディオで音楽を聴く人がルームアコースティックを知るにも有効なセットです。

測定セットから広がる新たなPCオーディオの世界

セットに含まれるアイテムは上記のA/Bセットに限った話ではありません。

測定用マイクの選択肢はかなり限られますが、オーディオインターフェイスの種類は豊富でその多くは測定用マイクがつながるマイクアンプを内蔵しているので用途やシステムのグレードにあったものをチョイスできます。

例えばオーディオインターフェイスのADC(アナログデジタルコンバーター)はマイク測定以外にもレコードやテープのデジタル化にも使えるので、1チャンネル入力のかわりに2チャンネル以上の入力を持つオーディオインターフェイスに変更することで用途が広がります。MDプレーヤーとデジタル入力対応のオーディオインターフェイスをデジタル接続して音楽ファイルに変換することも可能です。

関連記事:リスニング用途にオーディオインターフェイス(DAC/ADC)をすすめる2つの理由

自室の再生音を2本のマイクでステレオ録音してネットで聴いてもらうのも良いですね。流石にスマホ内蔵マイクでは高音質録音は期待できませんからマイナスイメージにしかなりません。

マイク関連アイテム

ハイグレードなオーディオインターフェイスはホームオーディオ用のハイエンドDACに勝るとも劣らないほどの音質ですから、いっそのことDACをオーディオインターフェイスに置き換えてシステムをシンプルに使いやすくすることもできます。ほとんどのオーディオインターフェイスは出力ボリュームを持っているので、デジタル/アナログの入力数の豊富なオーディオインターフェースを使えばプリアンプ(コントロールアンプ)を不要にすることもできます。

オーディオインターフェイスやADC製品の中にはモダンなデザインのフォノイコライザーを持った機種まであります。レコードプレーヤーに直結して高音質フォノイコライザーとしてレコード再生することも、レコードプレーヤーからダイレクトに高音質デジタル録音することさえ可能です。

この記事ではルームアコースティックの測定についての話をしていますが、その先には測定結果に基づくルームアコースティックの補正改善があります。補正するための手軽で堅実な手段としてイコライザーを使う場合は、高性能なイコライザー機能を持ったオーディオインターフェイスをはじめから選択するのもよいでしょう。イコライザー機能を持たないオーディオインターフェイスの場合でも、PCソフトウェアによるイコライザーで処理することができます。

ハイエンドオーディオの世界には種類は少ないながらも一台でルームアコースティックの測定から補正までをこなすルームイコライザーが存在します。ハイエンドオーディオのルームイコライザーを使うと、大衆車でスポーツカーを追い抜くためには非常に高額な高速料金(100万円オーバー)を払わなければならず現実的ではありません。

このルームイコライザーの代わりにPCを使うことによって、同等以上の成果をあげることができます。そればかりか部屋の変化にフレキシブルに対応できる先進性を備えたシステムが僅かなコストで手に入ります。

その他にもきりがないほどのシステムアップが考えられますが、オーディオインターフェイスは実にモダンなオーディオのコントロールセンターの役割を果たすことがわかります。

ルームアコースティックやオーディオインターフェイスなどについては、お気軽にお問い合わせください。


音響測定は”案ずるよりも産むが易し”です。また”習うより慣れろ”です。

とは言っても最初はわからないことだらけかもしれませんから、お気軽にお問い合わせください。

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