ARC GENESIS

ARC® (Anthem Room Correction)
の背景にある科学

Computers

Peter Schuck博士は、Anthem Room Correctionと、世界で最も効果的な部屋補正システムを構築するために組み合わされている工学、高度な数学、および音響科学についての詳細な質問に答えています。

ARC Genesisの補正アルゴリズムはどのように向上しましたか?

ARCアルゴリズムは、2010年のソフトウェア発売以降、進化を続けています。 コンピュータ処理能力の向上は言うまでもなく、10年にわたる顧客からのフィードバックと実際の測定結果の分析により、最新世代のARCソフトウェアは、膨大な数のスピーカーや部屋に対応できます。 しかし、アルゴリズムは物語の半分に過ぎません。 Anthemのエンジニアは、最適な室内補正イコライゼーションとバスマネジメント設定を決定するためのARC Genesisの推奨方法を改良しました。 デジタル等化フィルタの設計は非線形プロセスであり、単一のアルゴリズムで理想的な解を計算することはできません。 したがって、クロスオーバー周波数やスロープなどの目標応答特性を選択する場合、ARCは潜在的な解決策の何千もの順列を解析し、それぞれのメリットを分析して、どれがあなたの独自のオーディオシステムに最適かを判断する必要があります。

ARCが複数の測定を必要とするのはなぜですか?

部屋全体の音声の周波数特性にはかなりのばらつきがあります。 室内補正システムを使用して単一の場所からの測定データに基づいて等化フィルタを作成すると、その特定の場所での応答が向上する可能性がありますが、他の場所での音響性能は低下する可能性があります。 さらに、1つの測定点のみを使用する場合は、片方の耳に理想的な反応を作成し、もう一方の耳には悪化させます。 5つの測定位置での音響応答の違いが、ARCがあなたの部屋の音響特性を理解するのを可能にするものです。 部屋のリスニングエリアのさまざまなポイントで音響応答を捉えることで、ARCは、リスナーが頭を悩ますことなく、全体的なオーディオパフォーマンスを向上させるように修正します。

音響心理学とは何ですか?
それは室内音響補正にどのように適用されますか?

適音響心理学の科学に基づいて、Anthemの独自のアルゴリズムは人間が音を知覚する方法を考慮に入れます。 私たちの耳/脳のメカニズムは、部屋で音が発生したときに特定の特性が聞こえると期待しています。 部屋のスピーカーが完全にフラットなレスポンスを持つことを余儀なくされた場合、その音が正しいとは言えず、私たちの頭脳は、音楽に消えてそれを楽しむかわりに、何か正しくないと表すことでリスニング体験を損ないます。 スピーカーと部屋の関係を理解することで、ARCは部屋の自然な音響特性を維持しながら、スピーカーの周波数特性の望ましくないピークやディップを補正することができます。

タイムドメインとインパルス応答とは何ですか?
それらは周波数特性室内補正にどのように適用されますか?

タイムドメインは、時間の経過に伴う信号の強度です。部屋の補正に関しては、部屋の特定の場所から測定されたスピーカーの音響出力(インパルス応答)を参照します。 ARCがトーン・スイープを再生すると(短い大音量の音を使用して)、スピーカーのインパルス応答を測定します。しかし、部屋の修正に関しては、タイムドメイン(インパルス応答)は絵の一部を描くだけです。周波数ドメインのオーディオベースのシステムは、タイムドメインベースのシステムよりもはるかに優れています(DTSとDolbyは、コーデックを周波数ドメインに基づいています)。 ARCがスピーカーのインパルス応答を測定すると、室内音響補正とバスマネジメントの設定を計算するために必要なすべての情報が得られます。 ARCは、スピーカーの周波数領域のモデルを作成する高速フーリエ変換(FFT)を使用して、スピーカーのインパルス応答を周波数ドメインに変換します。 ARCがスピーカーの周波数ドメインをモデル化すると、ソフトウェアは平滑化と平均化を使用して周波数ドメインのイコライゼーションフィルターを計算し、室内の理想的な周波数特性を導き出します。

混合位相(mixed-pase)室内音響補正とは何ですか?
なぜこれがARCに使用されていないのですか?

スピーカーからマイクロフォンに伝達される音は混合位相です。混合位相等化は、いくつかの室内補正システムで使用されている方法で、スピーカーの応答をオールパスシステムと絡み合った最小位相システムと見なすことによって分析します。 

最小位相システムを正確に等化するのは簡単です。必要なのは、その反転を適用することだけです。しかしながら、オールパスシステムのための等化(混合位相等化の残りの半分)を作り出すためには、時間遅延が必要です。この時間遅延は無限大である可能性があるため、オールパスシステムの等化を作成するには、時間遅延を制限する必要があります。したがって、結果として得られる等化は正確ではありません。 

この不正確さは、プリリンギング、すなわち過渡信号をぼかす逆方向エコーとして知られる現象につながります。これは、混合位相イコライザーがその出力の大部分を通過する前に信号の出力を開始したときに発生します。人間の聴覚はこの種の有害な加工に非常に敏感であるため、イコライゼーションフィルターを作成するときには時間遅延とプリリンギングエネルギーを制限する必要があります。混合位相等化が低周波数を補正しようとすると、これらの周波数で等化を生成するのに必要な長い時間遅延のために、プリリンギングの影響が特に顕著になります。 

さらに、人間には2つの耳があり、両方の耳が同時に均等化された領域内にあるためには、リスニング位置の周囲の複数の場所からの測定値を調べる必要があります。補正点を選択し、複数の測定からのデータを使用して混合位相等化を実行するには、混合位相室内補正システムは、すべての測定セットに共通の位相が一致する周波数を見つける必要があります。位相応答がランダムになり、したがって無関係になるシュレーダー周波数より高い周波数で補正点を選ぶことは容易ですが、位相応答がランダムではないシュレーダー周波数より低い周波数で補正周波数を見つけることは困難です。位相が一致する少数の周波数しか存在しない場合、等化フィルタを作成するために使用できる利用可能な補正点の数は最小限になります。言い換えれば、混合位相ベースの室内補正システムでスピーカーが50Hzでイコライゼーションを必要とする場合、この点を補正することは可能ではなく、代わりに60Hzまたは40Hzでフィルタを適用することによって偏差を補正することを試みなければなりません。 

ARCは、有害な加工の可能性と、等化曲線の作成時に補正点を設定する際の制限のため、混合位相等化を使用しません。その代わりに、ARCは周波数領域ベースの部屋補正を実行します。これにより、ソフトウェアはスピーカーの周波数特性のピークとディップを補正するときに正確なクロスオーバーポイントを選択できます。

最小位相フィルターが室内補正に理想的なのはなぜですか?

最小位相フィルターは速いインパルス応答を持っています(その後の少量の持続的リンギングのみ)。 たとえば、ドラムを叩くときにドラムスティックが出す音を考えてみましょう。 音は突然鳴り響きますが、すぐに次第に消えていきます。これは共鳴するシステムから発生するほとんどの自然な音と同じです。 最小位相フィルタから生じる素早いインパルス応答は、この自然現象を模倣しており、これが室内補正に理想的な理由です。

典型的なアナログまたはデジタルイコライゼーションは位相関係をどのように変えますか?

スピーカーの周波数特性を変えるすべてのフィルターはまた、スピーカーの位相特性を変化させます。 典型的なアナログフィルターおよびデジタルフィルターは、最小位相フィルター(すなわち、位相への影響が小さいフィルター)であり、周波数特性に対して特定の独自の関係を有するように位相特性を変化させます。

デジタル領域の室内補正イコライゼーションがアナログより優れているのはなぜですか。

アナログフィルターは、周波数特性を変えるために受動部品(抵抗とコンデンサー)に依存します。アナログフィルターに使用される抵抗は1%もの許容誤差を持ち、一方コンデンサーは5%もの高さです(より正確な部品が入手可能ですが、法外に高価です)。 1%と5%の変動はそれほど大きくは見えないかもしれませんが、特に多数の補正点を扱うフィルター(高次フィルター)の場合、これらの変動は補正点の位置と形状フィルターを正確に制御することを非常に難しくします。 不正確であることに加えて、アナログフィルターは部屋の補正には実用的ではありません。アナログ領域で部屋の補正を行うには、各部屋の固有の音響特性を考慮して、部屋ごとにフィルターを設計および手作業で作成する必要があります。パラメトリックイコライザーとグラフィックイコライザー(ノブとボタンを使用して調整が可能)は、従来のアナログフィルターよりも柔軟性がありますが、それでも部屋の補正に必要なイコライゼーションを実行するための精度と柔軟性はありません。 デジタル領域では、フィルタを高精度で(16、24、32ビット以上を使用して)作成できます。このレベルの精度は、正確な周波数で適切な形状のフィルターを作成するのに理想的です。

OverviewARCを使う背景にある科学

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取扱説明書 (PDF)

ARC Genesis 詳細設定 (上級者向き)