デジタルチャンネルデバイダー : 矩形波、インパルス、群遅延、STEP 応答

Digital channel divider: square wave, impulse, group delay, STEP response

 デジタルチャンネルデバイダー「DCX2496]の各帯域合成後の、矩形波再生波形、インパルス応答、群遅延時間特性、ステップ応答などの測定。

                                 *2.2012.02.28 追加修正 

使用機材:BEHRINGER DCX2496

     加算回路(各周波数帯域を合成しシュミレーションする為、オペアンプによる自作回路)

     USB AUDIO INTERFACE UA-1EX 

使用ソフト:Sound i t !(録音し波形を見る)

      WAVE GENERATER 141(信号発生器)

      ARTA:IMP-ANALYSIS (インパルス応答、分析)  

1. 矩形波の再生 (Butterworthタイプ、18dB/octは省略)

「室内矩形波再生、先行音部」のページで使用した矩形波の信号構成と同じ内容で測定。

6dB/oct   500Hz 矩形波 上:再生波形 下:原信号
6dB/oct  500Hz 矩形波 上:再生波形 下:原信号

 

 

1-1. 6 dB/oct

 

波形の再現は良好

(超低域は減衰しているので波形の上と下はやや傾斜している)

12dB/oct
12dB/oct

 

 

1-2.  12dB/oct

 

信号の先頭と終わり共に基本波(500Hz)成分は半波長分(1ms)程度遅れている。

24dB/oct
24dB/oct

 

 

1-3. 24dB/oct

 

同様に基本は成分は1波長(2ms)程度遅れている。

48dB/oct
48dB/oct

 

 

1-4.  48dB/oct

 

同様に基本は成分は2波長(4ms)程度遅れている。

 (参考)

1-4-(2).    48DB/oct

 

矩形波では基本派の立ち上がり部分の波形が分りにくいので

「SINE WAVE」300Hzの立ち上がり部分を測定。

立ち上がり部分の小さい波形は高調波(原信号の立ち上がり部分に高調波を含むため) 

群遅延時間は 5.5ms、300Hz:1.6波長分遅れている

(下記群遅延時間を参照)

この項まとめ

6dB/oct(1次)以外は次数が大きくなるのに比例して低域の遅れが大きくなる。 先行音部で結構崩れる。

2-1. Impulse 応答 (Butterworth タイプ)  

   6dB/oct       12dB/oct                     24dB/oct                 48dB/oct

 

6dB/oct は原信号どうり再現。12dB/oct以上のものは前ぺーじの位相がプラス側、マイナス側に振れるのと同じように振れながら遅れて再現される。又前項の矩形波の終わりの部分と似たようなもの。                    

2-2. Step 応答(Butterworth タイプ)

       6dB/oct        12dB/oct                24dB/oct                  48dB/oct

 時間遅れなく               一度マイナス側へ        波形のピークまでの      波形のピークまでの

 きれいに立ち上がる          大きく振れてから          時間 約2.5ms           時間約4.3ms                                  

2-3. Group delay time(群遅延時間)、(Butterworth タイプ) 

 左上:6dB/oct          中上:12dB/oct         右上:18dB/oct

 低域以外は遅れは無い    300Hz付近(クロスオーバー)  300Hz付近(クロスオーバー)

                                                       遅れ 約1ms             遅れ 2.5ms

 

 左下:24dB/oct          右下:48dB/oct

  300Hz付近(クロスオーバー)  300Hz付近(クロスオーバー)

 遅れ 約2.3ms         遅れ 約5.5ms                                        

2-4. タイプ別 周波数、位相、群遅延時間特性(24dB/oct) 

     Butterworth                             Bessel                            Linkwitz-Riley 

2-5.群遅延時間の許容値

周波数 許容値   許容値波長換算 6 dB/oct  12 dB/oct  18 dB/oct 24dB/oct   48 dB/oct
40Hz   55ms   2.2波長   ー   *5ms     *8ms   *14ms
75Hz   24ms   1.8波長   ー    7  17
  500Hz   3.2ms   1.6波長   ー   0.5   1.8   1.8   3.2
  1kHz   2ms   2波長   ー   0.3   0.8   0.8   1.6
  2kHz   1ms   2波長   ー   0.2   0.4   0.4   1
  4kHz   1.5ms   6波長   ー   ー   ー   ー  0.6
8kHz   2ms   8波長   ー  ー   ー   ー   ー
14kHz   8ms   ?   ー  ー   ー   ー   ー
  15kHz   12ms   ?   ー  ー   ー   ー   ー

 チャンネルデバイダの群遅延時間はクロスオーバー付近で大きくなるので、

75Hz、500Hzの群遅延時間はクロスオーバー周波数をその周波数に設定した時の実測値(緑色)

45Hzの値はクロスオーバーを75Hzに設定した時(サブウーハーを想定)の実測値(緑色)

その他は近似計算値。(-)はきわめて小さい。

許容値の「引用」:「オーディオ基本要件と位相特性」のページ参照 (14kHz、15kHzの値は、15kHzカットオフ程度の伝送線を想定したゆるい基準なのだろうか?)

このページまとめ

 

 次数が上がるに従い、矩形波の再現、インパルスレスポンス、STEP応答は相当変化する。

位相とこれらの特性を含めた試聴試験では音質を判別することは出来なかった。「基本要件、位相群遅延と試聴実験

 群遅延時間の許容値からは、チャンネルデバイダ単独では範囲内と思われるが、SPを接続した時の余裕を見ると48dB/octは使用しないほうが無難かもしれない。

特に低い周波数ではSP接続した状態での検討が必要。

 

 

*2.2012.02.28  追加修正

*1.2012・01・18:追記、及び「SINE WAVE」の立ち上がり波形を追加