ＦＦＴソフトの使い方

Ｂ＆Ｗ・ＳＰ（スピーカ）を改造する際、ＰＣ（パソコン）を使ったＦＦＴソフトが大変役に立ちました。計測、パソコンの専門家ではありませんので詳しい説明はできませんが、ＳＰ周波数測定時の参考にして頂けると幸いです。また簡易的ではありますがＳＰインピーダンスの傾向を知ることができるので、ＳＰ・ＢＯＸのバスレフダクト調整に役立つと思います。

■ＦＦＴ（高速フーリエ変換）とは？

信号波形はＦＦＴを用いると基本波、基本波×２次、基本波×３次、．．．、基本波×ｎ次の周波数（サイン波）に分けることができます（構成している周波数成分が分かる）。音響、振動解析で良く用いられる手法です。

たとえば歪みのない１ＫＨｚのサイン波をＦＦＴにかけると、１ＫＨｚにピークが現れます。（下図参照）

（詳しくは専門書を見て下さい）

■用意するもの

ＰＣ（ＤＯＳ／Ｖ）
高速ＣＰＵが望ましいのですが、私のＰｅｎｔｉｕｍ１３３ＭＨｚでも十分に測定ができます。ノート、デスクトップどちらでも可

サウンドカード
最近のＰＣは標準で付いていると思います。
私の古いＰＣは半二重式で録音・再生が同時にできません、ＰＣＩバスに全二重カードを付けました。
ＰＣをＦＦＴ音源（ホワイトノイズ）に使う場合、Ｌｉｎｅ－ＯｕｔにＳＰ／Ｌｉｎｅの切替があるものはＬＩＮＥに設定します

マイク

広帯域の全指向性（無指向性）マイクが望ましいのですが、パソコンに付属しているマイクでも十分使えます。（画像左端）

生録で使っていた単一指向性マイク（画像上３本）も立派に使えました。
画像下端のマイクはテクニクスの音場測定器ＳＨ－８０００に付属のもので広帯域・全指向性（マイク特性を調べる音源がないので詳しくはわかりませんが）
ＦＦＴソフト

フリーソフト ＷａｖｅＳｐｅｃｔｒａを使いました。

上級者向けにシェアウエア　 サウンドモニターＦＦＴ　Ｗａｖｅがあります（試用期間は一ヶ月）

ＦＦＴ音源

ホワイトノイズ発生にフリーソフト ＷａｖｅＧｅｎｅを使います。

サイン波、ホワイトノイズ等の波形が出力できます

スイープトーンが入ったＣＤ

（あると便利）

スイープトーンで計ると細かな凹凸が分かります。

スイープトーンが入っているオーディオチェックＣＤを使っています

マイクスタンド

マイクを手で持って測定できますがマイクスタンド、カメラ三脚があると便利です
検討事項
ＦＦＴ音源にはピンクノイズを使うのが正しいのでしょうが、ピンクノイズをＦＦＴにかけると周波数が右下がりとなってしまいます。
一方ホワイトノイズをＦＦＴにかけると右肩が若干盛り上がりますがほぼフラットとなります。よって音源にはホワイトノイズを使う事にしました。
■マイクの接続
ＰＣのサウンドＩ／Ｏはミニプラグ仕様となっています。ＰＣ付属マイクはそのまま接続できますが、標準のマイクプラグは接続できませんので変換器を作りました。
変換器回路図 　

■ＷａｖｅＳｐｅｃｔｒａ（ＦＦＴ）の使い方
同梱のＷｓ．ｔｘｔに詳細が載っています、ここでは必要と思われる箇所のみの説明とします。

（１）表示領域
画面上側　：　波形表示
画面下側　：　ＦＦＴ表示
表示領域の変更　：　波形～ＦＦＴ表示境界線をマウス右クリックしたまま上下すると、表示領域が変わります。片方のみ表示も可能です。
（２）各種設定
画面右上のスパナマークをクリックすると設定画面を表示します。

Ｗａｖｅ
　波形表示の設定
Ｓｐｅｃｔｒｕｍ
　ＦＦＴ表示の縦軸目盛、レンジ等を設定、縦軸はｄＢ、横軸はＬｏｇにチェックを入れます。シフト（ｄＢ）で縦軸表示位置が変わります
ＦＦＴ
　サンプルデータ数を指定。データ数を多くすると細かな解析ができますが、ＣＰＵ負荷が高くなります（低域の分解能は上がる）。低速ＰＣだと高域特性が悪くなります。
再生／録音
　データフォーマットを定義します。ＣＤフォーマット（４４１００Ｓ／Ｓ、１６ビット）で良いでしょう。
　　　　　録音モードはサウンドデバイスからの入力のみに設定します。
表示色
　画面の色を変更できます。（以降の説明では表示色をセット３にしています）
（３）操作
画面左上のボタンで操作を行います。
　●　録音（入力）
　■　ストップ
　Ⅱ　ポーズ
■ＷａｖｅＧｅｎｅ（ＰＣ音源）の使い方
同梱のＷｇ．ｔｘｔに詳細が載っています、ここでも必要と思われる箇所のみの説明とします。

１）表示領域
画面上側　：　発生信号の設定
画面下側　：　波形表示
表示領域の変更　：　ウインドウの縦サイズをマウスで変更すると、波形表示のＯＮ／ＯＦＦができます。
２）各種設定
今回はＷａｖｅ１のみ使用し、Ｗａｖｅ２～３はＯＦＦとします。
■ミキサーの設定
Ｗｉｎｄｏｗｓのコントロールパネルからミキサーを立ち上げます。ドライバーを提供しているメーカによって画面が異なる場合もありますが、基本機能は同じです。

　

必要に応じ、設定を行いますが、上図はＷａｖｅＧｅｎで発生した信号をＷａｖｅＳｐｅｃｔｒａで観測する場合の設定です。
スライドボリュームが多数並んで戸惑いますが、実際にやってみると簡単です。
■動作確認
ＷａｖｅＧｅｎｅでホワイトノイズを発生させ、ＷａｖｅＳｐｅｃｔｒａで観測します。下図が観測画面です。
（Ｐｅａｋボタンを押してピークホールドしています）

■ＳＰ周波数を計ってみよう！
サウンドカードのＬｉｎｅ－Ｏｕｔをアンプに繋ぎ、ＷａｖｅＧｅｎのホワイトノイズをＳＰで再生、ＷａｖｅＳｐｅｃｔｒａで観測してみましょう。
ＳＰはＢ＆Ｗ・ＣＤＭ７ＮＴ、マイクはＳＰから１ｍ離しています。
マイク、アンプのボリュームで表示位置を調整します。下図はピークホールドしたまま一分位待った結果です。ホワイトノイズを使っているので少し右肩上がりとなっています。

次はＣＤのスイープ信号で２０～２０ｋＨｚを９０秒かけてスイープした時の状態です。

ホワイトノイズと比較するとよく似ていますが、ホワイトノイズでは見えなかった４００Ｈｚ前後のディップが現れています。
マイクがＳＰより数十ｃｍ離れると部屋の影響が出てきますが、大凡のＳＰ素性が見えてくると思います。ウーハ、ツィータ単体を鳴らしネットワークのクロスオーバ付近の特性を確認する事も可能です。ユニット単体の特性を計る場合、マイク～ＳＰの距離はかなり近くても良い様です。
ＳＰを内側に向け部屋の影響が変化することも確認できました。
■ＳＰインピーダンスの計り方
インピーダンスの絶対値（何Ωあるか）は分かりませんが相対値が分かります。ＳＰ・ＢＯＸのバスレフダクトの調整に使えそうです。
接続図
ＣＤスイープトーンを使ってＢ＆ＷのＣＤＭ７ＮＴを計ってみました。ＳＰ改造でインピーダンス補正を行っており高域のインピーダンス上昇が押さえられています。

　
■音源の使い分け
『新版　スピーカ＆エンクロージャー百科（誠文堂新光社）』の中に以下の説明（抜粋）がありました。
●ホワイトノイズはデジタル計測で伝達関数やインピーダンス特性の測定に使う
●ホワイトノイズに－３ｄＢ／ｏｃｔ．のフィルターをかけたものをピンクノイズといい、オクターブバンド測定の信号源として使用する
理論上ホワイトノイズのスペクトラムはフラットなので、ＦＦＴ音源として使って良いようです。
　
2001/1/14　create　t.shiroyama
2001/2/25　音源の使い分け追加