FPS製平面スピーカーによるミラード・アクロポリス・ドライブ
2013年2月10日：
別の章の「FPS製透明ボディー平面スピーカーの使いこなし」に含めようととも思いましたが、扱うテーマが別ジャンルになりますので章を改めます。
FPS製透明アクリル・フレームのFPS 1000 とマホガニー材フレームのFPS 212MSW で5.1 チャンネルのAV システムを組んでいました。
ところが、他の再生システムでのデッドマスを背中に抱かせて、ユニット・フレームとフロントバッフルが非接触の次世代スピーカーの音を聴き慣れていると、こちらのシステムの個々のスピーカーも振動支点の明確化をさせたくなりました。
とは言え、通常のスピーカー・ユニットとは異なり全面が振動板に近いFPS0212M7R1 ユニットの狭くて薄いフレームに重いデッドマスを抱かせるのは現実的ではありません。
その時にヒントになったのが、昭和56 年に発行された季刊オーディオアクセサリー誌増刊号「江川三郎実験室」に掲載された、ミラード・アクロポリス方式です。
振動板の振動でスピーカー・ユニット全体が反対方向に駆動されて、結果として放たれた音の起ち上がりが鈍るのを防ぐためにはユニット全体が強固に固定されなければなりません。
その為に、ユニットの背中に重量級のデッドマスを固定したスピーカー・システムを構成しました。これはなかなかに効果的でした。
しかし、江川さんのミラード・アクロポリス方式はよりスマートにこの問題にアプローチしています。
デッドマスによる背面での質量支持方式はかなりの質量が必要で、スピーカー・ユニットが大型化すれば振動板のエネルギーに対向する為に質量は加速度的に増加し、理想的には地球直結になってしまいます。
ここで逆転の発想で、要するに振動板のエネルギーに対抗すれば目的を果たすなら、ユニット背面に同一のユニットを固定し前方ユニットの振動板が外に向けて動く時に背面ユニットの振動板も外に向けて動き、逆に振動板が内に向かって動く時も双方が同時に内に向かって動けば、デッドマスの質量は無限大になると言う発想です。
これを江川さんはミラード・アクロポリス方式と名づけました。
実際には対向する２基のユニットが完全に同一の特性であるとは限りませんが、静的にはデッドマス質量がゼロ、動的にはデッドマス質量無限大のこの方式にはロマンを感じます。
工作そのものは恐ろしく単純です。
FPS 1000 とFPS 212MSW との背面同士を元々付いていた３箇所の3mm ネジを利用して50mm 長のスペーサーでしっかり固定するだけです。
留意すべきは底面に設置する４点がガタつき無くツライチに並ぶようにすることだけです。
本当は内蔵されたFPS0212M7R1 ユニットのフレーム同士を接続すれば、より理屈に忠実になります。
また50mm 長のスペーサーがもっと太くて重く強度が高ければより理想的でした。
両ユニット間のプラス・マイナスとを短いリード線で接続し直列で動作させます。
ここでは中途半端に残っていたWestern Electric の錫メッキケーブルの切れ端を使いました。
合成インピーダンスは12Ωですが、アンプ側は8Ωのつもりでドライブすればいいでしょう。
TAOC 製の鋳鉄粉末入り鉄製小型スピーカー台EST-60HL の上に載せて２チャンネルステレオで試聴しました。
通常のプレナー型スピーカーでは前面から正相，背面からは逆相の音が出ますが、このスピーカーでは両方から正相の音が出ます。
全指向性型スピーカーでは360度に同相の音が出ますが、これは0度と180度に同相の音が出ということです。
問題なのは90度、270度に逆相の音が出ていることで、むろんこの成分は低音を損ねる方向へと影響を与えます。
遮蔽物で囲うか逃がすか、対応はこれから考えます。
むろん大音量や低域の大振幅の音楽ソースの再生は無謀です。
女性ボーカルや打楽器、小編成の音楽で試聴しましたが、生々しく鮮明な再生音です。
特に驚いたのがマリンバの演奏で、硬質な打撃音がコロコロと鮮明に撃ち出されました。
こんなふにゃふにゃしたシートの振動板からは意外なほどの反応の早い音です。
AV システムでの使用時のように低域をカットし、しかるべきウーファーで低域を補ってよりさまざまなジャンルの音楽を聴いて効果を確認する予定です。
2013年2月12日：
低域をFPS スピーカーから切り離すためにマルチアンプ方式で３Dウーファーに任せることにします。
AV システムで使っていたアンプ内蔵ウーファーONKYO SL-207 を使うことにしました。
AV システムで使っていた時にはAV アンプに0.1チャンネル用のモノラル低音出力端子が付いていたのですが、こちらのシステムでは低域・高域を分割するチャンネル・フィルターが必要です。
休眠中だったSONY MU-C031 業務用チャンネルデバイダーを引っ張り出し、クロスオーバー周波数は200Hz で低域と高域とに音楽信号を分割しました。
200Hz 以上の高域は能率の低いFPS平面スピーカーをドライブする為にCROWN D-75A を使います。
ONKYO SL-207 のハイカット・フィルター機能はオフにして素通しのウーファー・システムにしておきます。
チャンネルデバイダーからの低域出力はステレオ２チャンネルになっていますがSL-207 のライン入力はモノラルですので、ステレオ信号を混合してモノラルにする必要があります。
ザクセンヴェルケGR3831 やステントリアン HF1012 のモノラル再生用に作って、なかなかに好印象の結果を得たタムラの TD-1 ライントランスを使ったモノラル・アダプターを一時借用しました。
このアダプターのRCA 端子は業務用の丈夫なものを採用しましたので、付け外しも気軽に出来ます。
クロスオーバー周波数の200Hz は３Dとしては上限に近い値ですが、SONY MU-C031 では分割可能な下限の周波数です。
ギリギリ同士の組み合わせでどうかと思いましたが、出てきた音は不具合もなくウーファーと平面スピーカーとが一体となって楽音を再生してくれました。
SONY MU-C031 は分割したチャンネルの位相を反転させることも出来ますし、各チャンネルの音量調整も容易ですので、これからじっくり調整してゆきます。
2013年2月19日：
200Hz 以下の低域をウーファーに任せたのでFPS スピーカーはかなりの大音量まで耐えられるようになりましたので、気になっていた音楽ソースを試してみました。
イエルク・デムスの弾いたドビュッシーの前奏曲「沈める寺」です。
純金蒸着CD月影の寺に弾くに収録された音楽的にも優れた演奏ですが、オーディオ的にもよくCDの制限内に収めたと驚くクレッシェンドが収録されていて、生演奏の現場に立ち合った人達を真に羨んだ名録音だと考えます。
通常のピアノの１オクターブ下まで鍵盤を有しているベーゼンドルファー・インペリアルの普段は覆われている１オクターブ分の黒いカバーを外して16Hz のＣ０までも弾いています。
パイプオルガンによるＣ０とは全く違う、打楽器的に強打されるピアノのＣ０は再生にはかなりの難物です。
これをFPS 1000（とFPS 212MSW との二人三脚）はアタックも鋭く破綻なく再生しました。むろん、このフォルテシモだけでなく音楽冒頭の消え入るようなピアニッシモも平面スピーカーらしい繊細さで再生してくれました。
なおオーディオ的には余談ですが、この「沈める寺」の音楽的解釈は一般的にはケルト伝説の「イースの伝説都市」を元にした湖底に沈んだ寺院が水上に浮かび上がるという解釈がなされていますが、この演奏においてイエルク・デムスは寺院は湖底に沈んだままであって澄んできた水を通して射し込む光によってその全貌が見えてくるという壮麗なイメージでの解釈を語っていました。
ところで低域を伸ばしたことで、タムラTD-1 によるモノラル・アダプターの思いもよらぬ問題点が見つかりました。
音量を上げるとかすかにハムが聞こえるのです。
信号回路と接近して周りを無接触で覆っている金属ケースが悪さをしていると考えました。
後面開放式エンクロージャに組み込んだ古典スピーカーであるザクセンヴェルケやステントリアンではハムが出ていても気づかなかったと考えます。
試験的に回路の全アース側をワニ口クリップで金属ケースに接地したところ、ハムはピタリと止まりました。
そこで正式にハンダ付けして仕上げ直しました。
各入出力端子のマイナス側からトランスをケースに固定しているL型金具のトランス側のネジに付けた卵ラグへと１点アースしました。
このビスはトランスの鉄芯シールドともTD-1 外装とも接続されています。
そこから外部金属ケースへの導通は鉄製L型金具によって行われます。銅線に比べれば多少抵抗値は高いですが信号電流が流れる訳ではありませんので充分と考えます。
元のモノラル・スピーカーのシステムに戻しても、気づかなかったハムによる混変調歪での音の濁りの減少になると考えます。
いちいち使うたびにこのアダプターを外して１階、２階を往来するのも面倒になったので、もう１個アダプターを作りました。
使っている左右合成用のライン・トランスはタムラTD-1 ですが、最初のは３０年以上前に買ったもので、今回のは１０年くらい前に買ったものです。
外装の印刷には多少の変化がありますが音質にも何も変化が見られないのは、さすがに放送局機器グレードです。
前回の配線は WE の絹巻単線でしたが、今回のはベルデンの絹巻単線です。
2015年7月19日：
このシステムで音楽を聴き続けていると中低音が薄く聞こえるのが気になってきました。
念の為にピンクノイズを流して周波数特性を見ると100Hz あたりから200Hz あたりまでの１オクターブにわたって盆地状に凹んでいます。
どうやら、200Hz 以上を再生するFPS 1000 は良いとして、SL-207 はまさしくサブ・ウーファーであって超低音領域はともかく、私の環境下では100Hz 以上200Hz あたりまでの中低音はダラ下がりの再生特性になってしまったと考えるべきでしょう。
これは高音、低音のアンプの出力バランスをやりくりしても全域でのバランスは取れないと考えるべきでしょう。
100Hz から200Hz までの１オクターブの中低音を再生する専用のスピーカーを増設せねばなりません。
考え方はチャンネルデバイダーMU-C031 から出た200Hz 以下の信号を、更に100Hz 以上と以下とに分け、100Hz から200Hz までを新設の中低音アンプとスピーカーに送り、100Hz 以下をこれまで通りSL-207 の３Dウーファーに任せることにします。
200Hz 以上もこれまで通りFPS 1000 で再生します。
タカチの小型ケース内にパッシブ型チャンネルデバイダーを組込みます。
交差特性は6dB/oct にし、素子の入手の関係から10kΩと0.15μFとで106.7Hz の交差点にしました。
基板上にレイアウト検討用の仮組み状態です。
完成品もほぼこのままのレイアウトです。
青いフィルム・コンデンサーが0.15μFです。
平行する赤いコンデンサーは0.22μFで、こちらを使うと交差周波数は72.7Hz になり、さらにサブ・ウーファーの高域担当分が減り、中低音スピーカーの低域担当分が増えます。
完成したパッシブ型チャンネルデバイダーです。
箱の左側からMU-C031 チャンネルデバイダーからの200Hz 以下の信号が入力され、箱の右側の内側２本からは106.7Hz 以下の低音信号が出て直下のトランス式ステレオー＞モノラル混合アダプターに入り、そこからSL-207 アクティブ・サブ・ウーファーに入ります。
箱の右側の外側２本からは106.7Hz 以上、200Hz 以下の信号が出て中低音用アンプへと入ります。
中低音用アンプには待機中だったマランツ製SM6100SA Ver.2 を使います。
トロイダル・トランスを使った充実した電源部を持つアンプです。
とりあえずONKYO SL-207 の上に置きましたが、さすがに収まりが悪いのでもっと安定した場所に変更の予定です。
問題の中低音専用スピーカーは長年全音域スピーカーとして使ってきて、その音の素性を把握しているTang Band Speaker 製8cm フルレンジW3-517SA です。
平面スピーカーFPS 1000 の振動板面積と出力音圧から言っても、合わせるならこのサイズが中低音スピーカーとしては妥当と考えました。
中低音スピーカーですから低音を欲張る必要もなく、平面スピーカーの音の質感を考えて共鳴しにくい頑丈な箱ということで、秋葉原のキムラ無線が出していた集積材エンクロジャーに格納しました。このサイズの箱なのに板厚は19mmもあります。
とりあえずは全システムに通電して音を出し、各ユニットから担当の音域が出ていることは確認しました。
これから時間と測定器とを使って、スピーカー・システムとしてのバランスを整えてゆきます。
とは言っても主役はあくまでも200Hz 以上を担当するFPS 1000 ですので、一般的ではない106.7Hz、200Hz のクロスオーバーを持つ3Way システムとは言え、そう調整が困難ではないと思います。
2018年10月5日：
８月３日発行のムック本「ステレオ時代 Vol.12」は亡くなられた中島平太郎さん追悼特集の第二弾でした。
その中にfinal 社が2017年に発表した高級ヘッドフォンD8000 の開発の際に行き詰まって中島さんに相談した際のエピソードが掲載されていました。
自社最高級ヘッドフォン開発に際して、軽量のフィルム振動板に導電コイルをプリントして近接して置いた磁石で駆動するという基本構造は出来たものの、低域での大入力の際に振動板が磁石に接触して壊れてしまう、という問題です。
振動板が軽いとfo （最低共振周波数）でQ が高すぎることが問題なので安易な解決としては振動板を重くして振幅を抑えれば簡単に解決は出来るものの、軽さを追求した振動板にその解決法は本質的ではない、とのジレンマに悩んでいました。
その時に中島さんがSONY 時代にコンデンサーマイクの振幅を抑える技術を使っていたことを同社エンジニアの高田貫太郎さんが思い起こしました。
高田さんはSONY 時代にコンデンサーヘッドフォンECR-500 を生み出し、またSONY 発の本格的高級スピーカーSS-G7 のタイル状フロントバッフルAG ボードの振動解析も行った経歴を持ちます。
さっそく高田さんが中島さんに相談したところ、中島さんがNHK 技研当時に研究したという1943年の文献「薄流体層の呈する制動作用に関する論理的研究」やその後のご自身によるコンデンサーマイクロフォンの空隙制動系の設計法の論文を紹介してもらったとのことです。
薄流体層は平面振動板と近接する平面物体間の薄い空気層の事で、これが音響抵抗となると言う論理です。
振動板の前にパンチングメタルを置き、その距離、穴の数、穴のサイズで適切な音響抵抗が得られるのですが、そのスイートスポットは極めて狭いものであったと言うことでした。
試作の末に出来たパンチングメタルは非常に穴が細かく一見ただの板に見えるものであったと言います。
問題が解決した後で中島さんがSONY 時代にウォークマン用に薄流体層を使った音の良いヘッドフォンを作りたかったのに、当時の井深社長に開発を止められて作れなかったことを知ったとのことでした。
こうして完成したfinal 社ヘッドフォンD8000 が販売開始になったのは、中島平太郎さんの死の一ヶ月前だったということでした。
自身がやり残した仕事を高田さん達が完成させたのを見届けてから中島さんは旅立ったのかもしれないという技術開発史に胸が熱くなりましたが、その時に思い出したのがFPS-200 の前面を覆っていた2mm 厚のアルミのパンチングメタルです。
あれは家庭での使用を考えた振動板保護の為かと思って外したのですが、それだけではなく積極的な薄流体層による振幅制動の為の音響抵抗を意図したものであったかもしれません。
だとしたら、確かに外して中域はスッキリしたものの設計者の意図した技術的意図を私は早まって見抜けなかったのかもしれません。
もはや確認しにくい事ではありますが。
同人サークル「瀬」
檸檬児
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'2018-10-5