AMの「音作り」

2012年12月年末 掲載
2014年6月5日　加筆

2012年12月初旬、JA9YZ　OMとQSOいただきました。その際、OMのところで受信された私のAM電波のスペアナ画面映像を送って頂きました（キャプチャーして、ファイルで送っていただいた）。感想は２つ：

1. ＯＭの設備がなんとも先進的であること！ ＳＤＲを使っていらっしゃる。ちょっと調べてみると、こんなのが出てくる。。。
2. 当局の電波が、なんともったいない使い方になっていること。。。

それでこの記事は、B) に関する記事であります。

ＯＭとのＱＳＯの全般的な感想は ここ の 2012年12月17日（日）の項目に書きましたが、送っていただいた画面を見て、具体的にどんな風に感じたかというと、
変調率は、まだ（まだ）全然余裕が有るようだし(キャリヤとサイドバンドのピークの比較という意味合いで)、許されたベースバンド周波数帯域DC－3kHzの中で音として使われていそうなのは大体1kHz以下だけ。　帯域×電力で、音声の伝送エネルギーを表すとすると、送信機が有する最大能力のうち１／４くらいしか使われていない。。。　これでは、一生懸命作った自慢の813が何ともったいない・・・・

要は、送っていただいた絵がスペアなの画面なので、今まで見たことない周波数ドメインのデータになっており、そういう手段で自分の電波を見ると、実はまだまだいけそうなんだ　と感じた次第。　そこで、もっと音声帯域を拡げ１～３ｋHzの間を有効に使いたい、それから、もうちょっと何とか（安心して）、高い変調率を維持できるようにしたい。
そしてそういう考え方、やり方をみんなで共有しましょう、というのがこのページの趣旨です。

さてそれで、上記のような大それたことを考えるには、まず、変調機自体の裸の特性を改善し、変調機と送信機を組み合わせたときに満足できるフラットな特性が出るように作り込んでおかなければなりません。
このように特性を整理することは重要なことです、単なる自慢ではなく。。。　なんとならば、こういう風に作り込んであってこそ、作りたい音が思った通りに自由に作れるから　です。

それで、この目的には、オーディオの知見、機器が役に立ちます。何より歪み率計が要るでしょう。こっちの世界でフル活用（アンプ3台を、夏／冬ごとに調整）している機材が役に立ちます。PPアンプは、ＡＣバランス調整で歪み率ががらっと変わります。。。
それで、現状で、８１１Ａpp の私の変調機は、１ｋＨｚ、１００Ｗで、実測歪み率1.8％くらい。チョークインプットなので、プレートのレギュレーションも結構良く、実は混変調歪みもそこそこ良いのではないかと期待！
ちなみにオーバーオールでは、検波器にゲルマラジオを活用！ して、送信機を含めて全体で見たとき２％行くかどうか　なので、なかなか直線性もよく、良い線行っていると思います。ｆ特は送信機含め、１４０Ｈｚ～５ｋＨｚくらいがほぼフラット（±０ｄＢ！）です。

----

さて、

SSBで言うところの平均電力とかトークパワーとかと同じような問題がAMでもあることは十分承知しており（たとえば、ここに書いてあるピークの問題も含め）、もともと普段でも、若干のイコライザをかけて コンプレッサーも使い、さらに帯域制限フィルタを通して、、、　云々と最低限のことはやってます；　平均的な、コマシな音ではあるつもり。それに加えて常時トラペゾイドを描きながらおしゃべりしてるので、ネガティブ側で過変調にならないよう、つまり目一杯まで使うよう、いつも注意を払って監視しつつ運用している　つもりです。
そういう状態なので、さらにもうちょっと何とかしようとすると、無線家なら、マイクコンプレッサーの時定数を変えるとか、ハードクリップをさせるようなリミッティングアンプを活用して、ピークの値をできるだけ揃えて、ちょっとでも平均を上げよう　と努力するわけであります。で問題は、了解度は上がるかもしれない一方で、トレードオフとして音質が劣化する；　これはＡＭの場合でも同じで、これも分かっている。それと、ＡＭの特殊事情として、過変調・スプラッタがこわい。

ＡＭに特化したこのあたりの話し； 変調の話しは、アメリカのホームページにいっぱい記事があって、読んでみると（全部英語ですが）なかなかおもしろい、奥が深いと気づきます。例えば これ は基本。あるいは上でも引用した、この日本語のページの図はわかりやすい; 超基本。 このへんはとらえ方によっては発展的でいいかも(解釈はこちらに)。　また これなどは、読み物価値が高そう。　さらには、変調率メーターなるものも売られている。例えば これ や これ。高そうではあるけれど、かっこ良いし便利そうに見える。放送用かな、これらは？　　目盛りが100％以上まで振ってあるのは？　（答えはここに）

さてそれで、このページでは、そういった一連の操作を、無線用の機器ではなくオーディオ用の機材を使ってインスタントにやってみよう　というのを目標にします。

どんなものを使うかというと、例えば私が導入している世界でいうと、オーディオroomに入れている「ベリンガーDEQ2496」 など。これにはコンプレッサやグライコが搭載されていてそのまま使えそう。さらにちょっとホームページを繰ってみると、MDX2600などという、いろいろな機能を持った製品も出てきます； これらを積極的に使いにいきます。

　　

左：DEQ2496　　　　　右：MDX2600

こういったものは、我々無線家にはあまりなじみがありませんが、成田のこの店をみると、当たり前のごとく平然と取りそろえられています（買うとなった際にはここで買うのが手っ取り早いでしょう）。また、クラシックプロなどというブランドもあり、よりどりみどり状態です。どれもこれも、お手頃なのがいい！
そして、しかもこれらは皆、基本的にステレオ構成なので、左右2チャンネル同じ回路を持っている。もちろん独立に制御できるので、２つ直列にすることも、別々の機器に異なるチューニングであわせこむことも可能。なかなか便利そうです（接続ケーブルはいっぱい要る）。あまりなじみがなく、知らないだけといえそうです。

それで、こういった機器を使いながら、なるべく音質を保ちつつ（いわゆる、「RFスピーチプロセッサー」 をかけたような、ザラザラした音ではない、綺麗な音）、安心してAMでQSOが楽しめるよう、色々工夫をしてみたいと思います。

帯域カットには、少し前に作った SCAFフィルタ が登場。60dB/octでばっさり切れます。チェビシェフです。。。

一方この記事の目的であるオーディオ用でいくと、マルチシステム駆動用の帯域分割フィルタ（いわゆるチャンデバ； チャンネルデバイダ）を使うのが簡単で良いです。私は、今は、CX3400というものをSCAFフィルタと併用しています。これは、24dB/oct.のリンクウィッツライリーフィルター（バタワーズの親分？　のようなイメージ。帯域間のつなぎが非常に良くなる（つまり、ＬＰＦもＨＰＦも同じ周波数であれば位相の回りが同じとか、足し合わせるともとに戻るとか）特長を有したフィルタ）を３チャンネル分（高音、中音、低音）有しており、個別に上下のカットフやゲインが調整可能という優れものです。中音用のひとつ（ステレオなので２つあるが）のみを、ローカット、ハイカットでこの目的に使えばＯＫ。

もちろん DCX2496も使える。これだとデジタル接続できるし、バラワーズ、ベッセル、Ｌ－Ｒなどの 各種フィルタを自由に選べる。バタワーズの48dB/octなんていうのも可能。しかも、ボリュームを回してカットオフを変える　といったアナログチックな調整ではなく、数字でばっちり特性を定義できる利点もある。もっとも値段は、CX3400に比べると3倍も高い。（CX3400が安い ともいうでしょうが）

　　　

左：DCX2496　　　　右：CX3400

さて、今ここで議論したい問題は、すでにやっている、こういった帯域カットではなく、１ｋ～３ｋを有効活用したい　ということです。つまり、ある成分を持ち上げたり落としたり、いろいろ調整して、DC～３ｋに綺麗に（濃密に）音声成分が分布しているようにしたい　というわけです。　この目的には、いうまでもなく、DEQ2496などに搭載されているグラフィックイコライザやパラメトリックイコライザがぴたりはまります。グライコは±15dB コントロールできますし、パラメトリックもなだらかな位相特性で調整できそうです。いいんじゃないかと思えますね。

んっ？？　位相？　　そうです、、、　振幅で何ややればよいということだけではなく、実はフィルタリングに伴う位相の回りを考えないと大変なことになる；位相の回りの影響を知っておかなければ大変なことになる。イコライジングも同じ。

例えばSCAFフィルタでもバタワーズでも、帯域外をすぱっと切るのはＡＭ変調された電波の波自体の帯域を制限するという意味では良いのですが、一方そんなフィルタに音声を通すと、位相回りに起因するオーバーシュートが付く。あるいは、グラフィックイコライザで高い音を強調するように作るのは良いが、その際にもオーバーシュートがつくでしょう、、、　これらはどうなるか？　うまく考えないと、今度はそのオーバーシュートのピークで過変調になって帯域が拡がってしまう　というジレンマに陥ります。

オーバーシュートが付かないのはベッセルフィルタですが、帯域外の落ちはすっきりしませんし、第一高域を持ち上げたいという元々の目的にも合致しませんし。だったらここはハードクリップすれば良いかというと、そんなことをするとまた帯域が拡がってダメ。
まあ、、、、　位相等価など、このへんがうまく処理できれば、オーバーサンプリングは要らないかも　とも言えそうなので、ここでは深追いは止め、最終的にオーバーオールでどんなことになるか、周波数ドメインと振幅ドメインの両方で見ながら追い込む　ということに留めるとしましょう。

で、もうひとつ。

こういったことを、周波数ドメインで見ながら調整したい、調整した結果を数値化して確認したい　などと考えると、どうしても周波数ドメインの測定器が要る。とにかく耳で聞く　以外に、何か客観評価手段が要ります。

実は、これこそ、YZ OMからいただいたご指導のポイント。

この目的にはスペアナ。JARLのページにも随分お手軽になったものが宣伝されているようですが、しかしそれでも、私にはまだ（まだ）エイッと買える値段ではない。あるいは、オークションをマークしておけばオーディオ帯域のものは中古でも結構出ている。しかし、置く場所にも困りそうだし、壊れたりしたら悲惨なことになりそう。。。

そこで手軽に実現できそうな方法は２つ：

1. 実際に送信し、ゲルマラジオなど（帯域が十分広いから。こんなことを考えられたページもあります）で受けた出力を、PCのスペアナソフトに直に喰わせて解析、調整する
2. オーディオのベースバンド特性について、オーディオ用のスタジオ機器がもつRTA（real Time Analyzer）を活用して解析、調整する（＊）

どっちも、実際やってみると面白いです。何か、ピクピク画面に現れ、いかにも高度なことをやって、正しいデータを表示してくれているように感じます。
が、色々注意が要ります；　例えばi)は、リアルタイムに声の帯域を見たいので、難しいはず。スペアナと言っても中身はＦＦＴだから、必要な数のサンプルをきっちりそろえる必要がありますが、一方自分でしゃべる声をターゲットにしたいわけで、ゆっくり時間をかけてサンプルを揃えて　云々　というわけにはいかない。。。　時間をかけられる、機器のｆ特測定では便利なのですが、こういう用途には向かないと思われます。（**）
一方ii)は、各フィルタがオクターブバンドで定義されていて各バンド内のエネルギーを縦軸に持ってくるから、ピンクノイズのように3dB/octで高域が下がった信号を喰わした状態でフラットに表示される特徴　があることに注意が要ります。

----
（＊）もちろんゲル検してから解析しても良い。
（**）http://www.ne.jp/asahi/fa/efu/soft/ws/fresp/meas_fresp.htmlの（１）にそのものズバリの記述を発見。教科書を探すまでもなく、最近は便利になりました。しかしそれでも、例えばここで述べた危険を察知することとか、最低限知っておくべき事柄は知っておかねばならない。。。　

それでも、ともかくi)は原理的に釈然としないので、ii)でやってみるしかない。そうすると、変調機以降の特性は別途処理する必要があります（送信波を見るのではなく、オーディオベースバンドでしか見れないから）が、便利なオーディオ機器を活用してii)でやってみよう　ということになります。
そこで、またしてもDEQ2496の登場と相成ります。実はこの機材は、グラフィックイコライザだけでなく、何を隠そうRTAがついている。（コンプレッサやリミッタもついている。。。）。
ということで、まずこれを一発購入（私にとっては2台目です）。

変調音、「声」　

先に述べたオーディオ用の機器をグッとみまわすと、"無線家" にはほとんど知られていない様々な機能があることに気づきます（私が知らなかっただけかも）。
　①コンプレッサー、
　②クリッパー、リミッター
は一般的なところとして知っている前提でよいと思われますが、次はおわかりでしょうか？
　③エクスパンダー
　④ノイズゲート
　⑤ディエッサー
　⑥フィードバックデストロイヤー
　⑦ローカットフィルター

全般的な話しは、早坂ＯＭの このページを参考にしていただくとして、私なりにまとめると、

①コンプレッサーは、無線用と同じ。ある閾値以上の信号が入ったときに回路ゲインを下げる。fastアタック、slowレリーズで、声のダイナミックレンジに対し、出力のダイナミックレンジを押さえて、頭が極端に大きくならないようにします。音質的には、あまり押さえ込まず（コンプレッションを大きく取らず）、かつ、ソフトkneeにして平均値を押し上げてやることがポイントでしょう。もちろん時定数も大事。
それで無線用の機械では、このへんの調整は固定（メーカーが最も効果があると思うところに固定されている）されているものがほとんどと思いますが、たとえばDEQ2496などのオーディオ用の機器では、アタック時間、レリーズ時間、アタック時にどの位ゲインを下げるか、など、自由自在に調整できます。

②クリッパーは、無線用とは少しニュアンスが違います。無線用のクリッパーというと、まさしくピーククリッパーで、ピークをちょん切るものですが（ちょん切って、その分レベルをあげることで平均を押し上げる。当然ひずみの固まりになるから、帯域制限フィルタが要る）、オーディオの世界では、ある閾値以上の信号が入ったときに、回路のゲインを（クリッパ回路のゲインを）入力のピークに応じて低下させるもの　をクリッパーと呼ぶようです。要は、ハードなkneeがかかった超高速コンプレッサーのこと。ゲインを低下させておく時間を調整可能です。
AMでは、このkneeのレベルを100％変調がかかるレベルに設定しておけば、絶対に過変調は起こさない　という使い方ができます。ちょん切るわけではないから帯域も広がらない。
が、リミッターだけれども、無線用とはちがってトークパワーは上がらない（音質はひどいことにはならない）。よって、事前にコンプレッサーを併用して平均値を押し上げる必要がある。
と話しが拡がります

さて、③～⑦などの新しい機能は。。。
③エクスパンダは、レベルの低い方でコンプレッサと反対の機能をします。つまり、コンプレッサが、ある閾値「以上」の信号が入ったときに回路ゲインを下げる　のに対し、エクスパンダは、ある閾値「以下」の信号しか無くなったときに回路ゲインを下げる。ある閾値以下の信号のレベルが下がりますから、つまり、ダイナミックレンジが拡大したように見える。だからエクスパンダ。
これがどういう風に効くか？　想像してみてください。。。　小さなノイズを一層小さくする　とか、Ｆａｎの騒音をおとなしくする　とかに使えます。もちろん、アタック時間やレリーズ時間は調整できる。どの位ゲインを下げるかとか、ソフトkneeとか、自由自在です。参考ページはここ。

④ゲートは、コンプレッサとリミッタの関係をエクスパンダに持ち込んだもの。ある閾値以下の信号しか無くなったときに、回路ゲインをいきなりゼロにする。よって、ちーさなノイズを一気にゼロにする、といった使い方ができます。ゲインゼロでホールドする時間を調整できます。

とここまでは何となく想像できそうですが、de-Esserは？
⑤ディエッサーは、シュッとか、シャッ　とか言うような、歯擦音を低減するものです。要はSの音の低減処理； だからde-S’erという。どういう動作原理か知りませんが（ここがわかりやすいか。。。）、シュッとかシャッとかは、周波数が高くレベルも高いので、AM変調の観点からは困りもの。これが有効に減れば、それはそれでありがたいかも　と思えます。 例

⑥フィードバックデストロイヤーは、ハウリングキャンセラです。要するに、ハウリングの周波数を自動検出して深い鋭いノッチを入れる。本家的には、ボーカルマイクとラウドスピーカーのハウリングを消す仕組みなのでしょうけれど、ボーカルは舞台上を動き回るから、リアルタイムで全自動でハウリングキャンセルがなされる。非常な優れものです；　うまく使ってやると、受信のビート除去にも使えるかもしれませんｈｉ。
さて、ＡＭの送信ではこれは非常に実用効果が高いと期待できます。変調トランス2次側に直流を流すと（要は普通に使うと）、コアが直流磁場で励磁されるから、そこに巻かれているコイルはスピーカーのボイスコイルと同じようなことになる（ハイシングリアクタを使った変調でも同じ）。よってコイルの固定（普通はピッチとかで）がゆるんでいたりすると、マイクとの間で盛大にハウリングする。このハウリングは、2次側に電流を流さないと起きない。。。　こういう症状はＡＭ'erはよく経験されると思いますが、これを気持ちよくカットできましょう。

⑦ローカットフィルターは、ローカットフィルタです。数10Hz以下をカットするものとか、周波数可変フィルタを搭載しているものとかいろいろ。これも便利で、人の歩き音とか、車の音とか、そういったものの気配、なんか騒々しいといった　雰囲気のようなものを消せます。。。

ということで、ディエッサー以外は全部DEQ2496に搭載されている！　イヤ待てよ、DEQの "DEQメニュー" の中からディエッサー機能が実現できるかもしれない。しかし、使ったことなく想像するにも難しいので、一旦はリファレンスがほしい。。。　　というようなことでとにかく探してみましたら、MDX2600以外に、VX2496と呼ばれる製品にも搭載されていたことが分かりました。これはマイクアンプと銘打たれており、48Vのファンタム電源から、それこそディエッサーまで、グライコ以外てんこ盛り状態。それでもって、これはマイクアンプだから、こいつを導入できれば、プリアンプ、トランス無しで、ストレス無く市販のマイクを使えそうな気配。しかもデジタル出力まで付いている（光でないのが残念）。。。　デジタル出力なしのVX2000というのもあるらしい。中身はデジタル出力以外まったく同じ。

ということで、このあたりをオークションであたるとしましょう；　MDXは現役ですが、VXは、残念ながら両方ともディスコンのようでしたので。

VX2496

と思って取説をダウンロードして見ていると（ここまでオーディオ用の機器を４機種紹介しましたが、どれもホームページを調べれば取説がダウンロードできますので、ご興味がおありの向きは一度確認されるとよいでしょう）、VX2496には、もうひとつ独自機能がついていることが分かりました。

それは、
⑧倍音付加　
です。
取説では tube emulation機能と呼ばれており、「オーバートーン（倍音）を付加することにより高音域信号のサウンド品質が向上する」とされています。要は高調波を付加する（歪ます）わけですから、私のように、１ｋ付近の基音をベースに１ｋ～３ｋに信号を入れたい用途にはぴったりかもしれません。「高音域」というのが気にはなります；高い周波数だけにしか効かなかったらダメですから。

そうそう、
⑨極性反転
もチョー大事。

冒頭に出てきたこれは読まれましたか？　単に極性を入れ替えるだけで、劇的にかわります、いやホント。一度やってみてください。詳細はこちら

----

今まで出てきた機能がそれぞれどの機種に搭載されているか、表に整理すると次の通りです。始めの2機種（赤地）がデジタル的な操作（数字を見ながらポチポチ入れていく。値の設定は正確に定量的に出来るが（アルゴリズムが分からないので何とも言えないのではあるが、、、）、直感的ではない）、あとの3種（青地）がアナログ的な操作（ボリュームで調整）になります：

さてそれで、このあたりの機械をうまく使って、レベル（と音質）を管理して、かつ、ＲＴＡで音声帯域を監視しつつ、グラフィックイコライザ使って３Kの帯域を有効活用し、それでいて不用意に拡がらないように、やはりグライコやSCAFフィルタを活用展開する　といったこと　で、やりたいこと（効率良く、しかも安心してＡＭでＱＳＯできるようにしたい）は満足できるようになるのではないかと思います。

そこで表をぐ～っとにらむと、VX2496（VX2000)－DEQ2496－CX3400　と並べてやればよいだろうと分かります。ここでCX3400は2チャンネルを縦につないでやって48dB/octにすればいいし（多分SCAFフィルタは入れなくても良くなる）、さらにその出力をDEQ2496の2つ目のチャンネルに入れてRTAで監視すれば最終状態が分かる　　といえましょう。

また、CX3400のかわりにDCX2496を使えば、VX2496からDEQをへてDCXにつながる一連のスピーチアンプ全てがデジタル接続が可能で、高周波の回り込み等も気にする必要がなくなると思えます。これは結構すごいことではないかと思えます！
もちろん、コンプレッサにつきもののしゃっくり現象（むかーしから、無線の世界でも言われている）を感じないようにすることや、子音の最初の処理をうまく行うことが　コツ　でしょう。
リミッターの設定はどうしましょうね。バタワーズのオーバーシュートのtopに設定せざるを得ない？　あるいは、電力は電圧の２乗だから、切れがダルいベッセルフィルタ（オーバーシュートは生じない）でもよいのかもしれません。（といったフィルタだけの議論より、実は各種のイコライザを通すとするとどんなことになるか分からないから、振幅特性が仕上がったところで、方形波でも入れて、そのオーバーシュートのピークをとらざるを得ないかも、、、　位相等価がきっちりできないので、あまりおもしろくありません）

--------

と言うことなのですが、機材の自慢をしたとてしょうが無い。こいつらを使って何がどう変わったか？　　このページの冒頭に、「帯域×電力」と仮に定義した音声の伝送エネルギーで見ると、813送信機が実力を出し切っていない、もったいない　と言う問題を提起してこのページを書き始めました。そしてこのページの目的は、それがどのように解決に向けて進み、今どういう状況にあるか　を皆様と共有すること　で、ここまで書いてきたのですが、DEQ2496のRTAで何かつかめるかとも思っていましたが、この表示は、見ている分にはおもしろいが、どうも定量分析にはもうひとつぴりっとしない。。。

それで、ＹＺ OMにご指導いただいて以来、実に1年半、ついに私も覚悟を決め、ＳＤＲを入手してしまいました（結局値段はDEQと大差なし。。。）。　ト キ に、 2014年6月頭であります。
これで、私の声のスペクトル写真を皆様と共有できるでしょう。ＳＤＲに、「乞う ご期待！」