ピコスコープ オーディオに貢献する

オシロスコープPicoScope
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 手軽なオシロスコープとして、PicoScopeが有名です。廉価で小型なこともあり結構活用しています。PicoScopeのローエンド機種として、Picoscope2204Aで上代 22,000円で、帯域幅が10Mhzしかありませんが、オーデイオ機器の製作には、特に不自由無く活用出来ます。このオシロスコープは単機能ではなく、ファンクション・ジェネレーター機能:DC~100kHz(正弦波、矩形波、三角波、DC、ランプ波形、sinc関数、ガウス関数、正弦半波)の出力が得られ、オシロの時間軸と同期してスイープが可能です。又、簡単なスペクトラム・アナライザー機能があります。
□ picoscorpの詳細はここ
□ 秋月のPicoscopeはここ

FRAで周波数特性測定
そして極め付きは、開発ツールSDK(Software Development Kit)も用意されていて、Analog Discoveryと同様にオーデイオ機器、部品等の周波数特性がワンタッチで測定できます。

SDKの概要
 SDKはPicoScope社から提供されて、A-Dコンバータと発振器、表示機能を制御できるAPIを利用してプログラムを作ります。理系学生の玩具のAnalog Discoveryより遥かに精度が高く、低ノイズ、低歪の知能を持った測定器の開発が可能です。
 当然のことながら自分でオリジナルのプログラムを作ることが可能で、Frequency Response Analysis等、既に開発済みで、その恩恵を直ぐに受けることが出来ます。FRAはボーデ線図を書くだけではなく、フィードバック・ループの解析などにも使えるツールで、グラフの印刷、測定データのCSV出力が可能です。そして、測定に要する時間は、サンプル数にも寄りますが、3分から5分で作図まで終わります。機器のフィティングを含めると10分あれば充分です。

SDKを応用した、アプリケーション各種
3rd party applications for PicoScope oscilloscopesは、ここ

FRA4PicoScopeのWebページ
https://bitbucket.org/hexamer/fra4picoscope/wiki/Home
ツールのダウンロドは、ここ

実際の測定
 サンプルコーディングのFRA4PicoScope 0.6.で、RSコンポーネンツから購入した、トロイダルトランスのFrequency Response Analysisをおこなってみました。以下が、そのグラフで、電源トランスでありながら、出力トランスに利用可能です、NFBを適度に掛けて押さえ込めば、結構良い特性のアンプの製作が可能と思われます。
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DCX-2496の特性
 ベリンガー / DCX2496 ULTRA-DRIVE PROの周波数特性と位相特性を測定してみました。 DCX2496は、アナログ・デバイセズのSHARC®プロセッサを使ったデジタル・チャンネルデバイダーとして有名です。同様にアキュフェースのDF-55,DEQX等、IIRのフィルターを用いてDSPを行っています。その特性は非常に興味があるところです。以下が、デフォルト設定で、ティピカルな設定の3Way中域の特性曲線です。
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 IIRフィルターで位相が4回転しています。高域の場合、これの倍ほど回転しており、スピーカーの極性とアライメントの関係が混沌としています。これがIIRフィルターのデジタル・チャンネルデバイダーの難しさと、音の不明瞭な原因です。IIRフィルターは非線形の位相応答なので、線形位相応答を必要とするオーディオ用のチャネルデバイダーは、理想的にはFIRフィルタを適応すべきですね。

他の用途
PicoScope社提供のSDKを用いて、歪率、ダンピングファクター(on/off法)、FFTの測定ができたら、これ見よがしなオーディオ・アナライザーは不要です。

第二回 KICAD講習会に参加

 本日、手作りアンプ会主催の第二回 KICAD講習会に参加に参加してきました。前回からの引き続きで、自動配線から、細かい調整、そして基板製造会社に作製を依頼するガーバーフォーマット(Gerber Format)の作成と、データ作製の講習とハンズオンを行っていただきました。ガーバーフォーマットとは、ジョセフ·ガーバーによって設立されたGerber Systemsにより開発された、プリント基板作製データのデファクト・スタンダードで、印刷業界に置ける、Acrobat(PDF)とか、イラストレータのEPSデータと同じような位置のデータ・フォーマットです。

講習の様子
 KiCADをインストールしたパソコンで前に座学で行わました。
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 複雑な基板を基に詳しい説明
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作製したプリント基板
 回路図を基に、自動配線を行いました。
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基板の3D表示
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講習を受けて
 今回の講習会は、肥後@中野さんにより実現しましたが、2日間延べ16時間に渡り丁寧に教えていただきました。プリント基板の作製なんてとても無理だと思っていましたが、実際、順序立てて丁寧に教えていただくと、それ程に困難では無く、何とか習得の糸口を見つける事が出来たようです。
 肥後@中野さんありがとうございました。

オムニマイクのマイナー・バージョンアップ バグフィックス 

 omniMICが、昨年の11月末にバージョン5.02から5.03に改版されています。メジャーバージョンアップではなく、バグ潰しのマイナーバージョンアップです。 若し、バージョン5を使われていたら、バグフィックスですので更新が必須です。バージョン4で満足されている場合は、多少操作方が変わるので、更新しない方が良いと思います。
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 バージョン5.02の時は、歪率の測定を行うと、キャタストロフィックなエラーとなり、使い物になりませんでした。その為、ずっとバージョン4で回避してきたのですが、「Polar Displays」、「IEC 263 Frequency Response」が使えなくなり、遊べなくなっていました。その機能が、晴れて名実ともにリリースされた訳です。

Polar Displays
 周波数毎に広がりを立体的に見る3Dグラフです、滑らかな円筒になる事が理想です。
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測定データの修正
 今回のバグフィックスのマイナーリリースに伴い、4種類の測定用のデータの修正が生じており、修正ソフトのホルダーにMP3の形式で同梱されています。リリースノートが無いので、何が変わったか不明ですが、必要だから提供しているのでしょうから、素直に測定データを入れ替えました。以下が差し替え対象データですが、余り使わないです。
  Track01 Pseudo noise sequence
  Track02 Short Sine Sweep
  Track03 Fullrange Sine Sweep
  Track04 Bass Sweep

omniMICのGUI
 機能的に、優れて廉価で素晴らしいソフトですが、GUIが増設に継ぐ増設で、そろそろ限界に達しています。まあ~使う機能は一部であり、その操作は慣れているので、それ程に気にならないのですが・・・下手にMicrosoft .NET Frameworkの様なモジュールを使われ不安定なソフトに再構築されるより、現状維持の方が遥かにましです。

サポート体制
 折角優れたソフトなのに、利用している機能はごく一部です。このソフトを輸入してる、横浜ベイサイドでのサポートは技術面、人為的に期待できないので、それに見合ったソールエージョントが出現する事を期待したいと思います。又、ARTAに関しても現状のエージェントでは絶望的です。世の中には素晴らしいソフトが有りながら、正しいサポートが行われない為に、この手のソフトの敷居を悪戯に高くしています。

1ドル基板製作講習会

 今日は、早朝から夕刻まで手作りアンプの会主催の「Kicad]の講習会に参加してきました。

 昔のラジオ、テレビは、手で行う空中配線です。昔のテレビは、大きな部品同士を接触しない様に工夫してハンダ付けして作製していました。現代では、プリント基板に自動的に部品をハンダ付けするリフロー処理が主流であり、部品は胡麻粒より小さくて、人手でハンダ付けを行う事が困難なほど精密 になっています。

基板の設計
 現在、基板の設計の殆どはコンピュータで行い、人手で行う事は極めて稀な時代となっています。今回は、その基板の設計をコンピュータで行う方法を習得すべくH氏のご尽力により「手作りアンプの会」主催の講習会に行ってきました。

基板設計ソフト
 素人が使えるソフトとして、フランスJean-Pierre Charras作製のオープンソースの「Kicad」と、米国Autodesk社「EAGLE」がありますが、今回は、ソフトの制約面と将来性からKicakを採用する事にしたとのことです。

入力した回路図
 共通の演習課題として、LPを再生するヘッドアンプ付きのCR型フォノイコライザー・アンプを題材としました。以下の画面がその回路図です。
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プリント基板の自動作製
 上記の回路図を基にプリント基板のパターンの自動作成を行いました。この後、自動作製した基板の調整を行い、ガーバーデータを作成して、それを基にプリント基板の工場に作成依頼します。

受講風景
 皆さん、真剣に受講しています。昼食も早々と終えて、各自直ぐに自習を行う勤勉さです。お昼寝の方は一人もいませんでした。
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今後の予定
 今回は、全体の流れの説明と回路の入力、基板の作製でしたが、次回は、基板の発注を行うところまで行われる予定です。
 慣れない事をやって、とても疲れました今日はぐっすりと眠れそうです。
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楽器を知ろう

 今日は、一般社団法人・日本音響家協会主催の「楽器を知ろう」が国立音楽大学で行われ参加してきました。今回のテーマは、ヴァイオリンです。講師は、もとNHK交響楽団第2バイオリン主席演奏者で、国立音楽大学教授の永峰高志さんを中心に、楽器の歴史、仕組み、録音方法を演奏を交えながら解説していただくセミナーです。
 特に、歴史的名器「ストラディバリウス」の特徴、他のバイオリンとの違いなど、演奏と簡易な録音により音響面からのアプローチで分析していただきました。

国立音楽大学の場所
 国立音楽大学は、昔は立川に在った記憶がありましたが、多摩アカデミックコンソーシアム(TAC)構想で、2000年(平成12年)に玉川上水に移転してきたのですね。玉川上水という駅が存在するのも今回のセミナーで知りました。確か国立は、国分寺駅と立川駅の間に駅が出来て、両駅名の先頭文字を組み合わせて、テキトーに国立という名称になったのです。そんな安易な名前を学校名にして良いのでしょうか?
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玉川上水駅の駅前はお墓と駐車場です、これと言った店舗はありません。

ヴァイオリンのカットモデル
 製作途上の部品とカットモデルで楽器の歴史と構造について教えていただきました。
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マイク設置方法からの音の相違
 ストラディバリウスの演奏を8個所に渡りマイクロフォンを設置して、日本製のヴァイオリンも併せて演奏して、その音の違いを知りました。
 ヴァイオリンを録音する場合、右上部から録音するのが定番ですが、実際に比較して、そのとおりの結果が得られました。そして、ストラディバリウスの場合マイクの位置により音色が異なる量が、他のヴァイオリンに比べて少ないのが特徴ですね。定量的な側面での掘り下げが浅いと感じました。特に計測の機材が中途半端(プアー)で、少なくとも20khz以上の録音が出来るアースワーク等のマイクロフォンで差異を見たかったです。途中でチャンネルをマージして位相を調べましたが、それにはマイクの設定がラフで、正しい評価が困難であった様です。

楽器の場所による音の相違
 ヴァイオリンの5個所に直接振動を拾うマイクロフォンを取り付けて、楽器による違いを知りました。ストラディバリウスは、倍音が豊かで有る事が解りました。又、スペクトラムを見ると、耳に刺激的な中高音の倍音が少々少なく、楽器の裏面の倍音が豊かで有る事が特徴です。この分析は、音響用マイクロフォンの音より別の振動系の分析も併せて行って欲しかったです。

最後に
 永峰高志さんを中心に、国立音楽大学の学生7名によるビバルディーを聴きました。永峰高志さんの演奏とヴァイオリンの音は、とても素晴らしかったです。
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それから、ヴァイオリンの構造の話も良かったですが、日本音響家協会の音響面からの説明に誤りがあり、掘り下げが浅く、更なる研究を期待したいところです。
 とても充実した貴重な一日でした。