グラフィックEQの周波数の計算方法について (再掲載)

今日はちょっとグラフィックEQの周波数のお話しをちょっとしてみます。難しい原理や、解説はウェブにたくさんあるので、ここではなるべく具体的なお話をしてみます。(一例として、ここの「インピーダンス変換器 - その2」を見てみてください。)





例えば、GE-7, GEB-7はほぼ中の同じ回路なんですが、その理由はこのグラフィック周波数のイコライジングする周波数帯域が違う(キャパシタと抵抗の値を変える)だけなので同じでいいということなんです。

乱暴な言い方をいうと、GE-7とGEB-7は共振させる周波数の帯域が違うだけです(共振させることで、その付近の周波数帯のみを強調します)。例えば、詳細はこちらエフェクターの基礎知識 ~グラフィックイコライザ~を見て頂くとして一般に人間、各楽器、GE-7、GEB-7が扱う音の帯域は下記のようになっています。その中でも、人間は3KHz付近の音が一番聞きとり易く、一方で120Hz以下の低音や5KHz以上の高音は聞き取り難い帯域とされています。

人間の聴覚 (20~20K Hz)
女性ボーカル (200~700 Hz)
男性ボーカル (1000~500 Hz)



ギター (60~2K Hz)
GE-7  (100~6.4K Hz)     100,200,400,800,1.6K,3.2K,6.4K

ベース  (40~300 Hz)
GEB-7  (50~10K Hz)      50,120,400,500,800,4.5K,10K


~50Hz 低音の振動に近い帯域。ほとんど耳には聞こえないが、下げすぎると迫力に欠け、上げすぎると圧迫感が出る。
50Hz~80Hz 音に重みを出す帯域。強すぎると透明度がなくなる。
80Hz~250Hz低音の輪郭を出す帯域。下げすぎると低音がぼやけてしまう。
250Hz~500KHz 中音域の安定感を担う帯域。下げすぎると薄っぺらな印象を与えてしまう。
500Hz~800Hz中音域のアタック間を出す帯域。音域のほぼ中心で芯になる。
800Hz~5KHz中音域の高いアタック間を出す帯域。人間が一番聞き取りやすく、下げすぎるとシャープさを失う。
5KHz~10KHz金属的なシャリシャリ感を出す帯域。下げすぎると鮮やかさを失う。
10KHz~華やかさを出すのに必要な帯域。ほとんど耳には聞こえないので、少なめでもあまり不自然さを感じない。


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もう少し具体的に見ていくと、下記がGE-7の7バンド帯域を決める回路の箇所になっていますが、赤の破線で囲まれた部分が周波数共振用の回路、青の破線で囲まれた部分がブースト用の回路になっています。

GE-7_circuita.jpg

もう少しざっくり言うと、周波数共振の回路に、ブースト回路を足し合わせたような形になっています。そして、7バンドの負荷の部分には3つのデュアル・オペアンプを使っており、6ライン分はオペアンプを用いた周波数共振用の回路にし、最も高周波な部分はオペアンプなしのCR定数による周波数共振による周波数の選択がなされます。この部分がGE-7と、GEB-7で定数が違うということです。
GE-7_circuitb.jpg
また、まあこれからのちょっと応用で、よく巷にあるGE-7のハイゲイン化MODは似たような考えで入り口付近にあるR31(4.7KΩ)を適当なハイゲインになるように弄ってあげればOKということになります。

じゃあR25(3.3KΩ)やR26(10KΩ)は弄っちゃいけないのか?ということですが、R25(3.3KΩ)はEQ回路のブースト用、R26(10KΩ)はボリューム用なのでこれらのゲインをあまりあげると、EQ回路のブーストや、ボリュームの利きが急激になりすぎるためあまりここのゲインは程ほどにしか上げることはお薦めしません。(但し、実はハイゲイン化の時にはR26を10kΩのトリマーポットにしてクリッピングダイオードを並列接続して各自の好みでトリマポットを調節するやり方を私はお薦めします。)

では、どういう風に定数が違うと周波数が変わるのか見てみましょう。というか、周波数共振は下のように一部の周波数のみ持ち上げるのですが、難しいことは分からなくても所定のキャパシタや抵抗の定数を入れれば機械的に出てくるプログラムを下記にスクリプトで作ってみましたので、計算してみてください。

ちなみに、上の回路の定数を下記の計算式に入れると、低いの周波数から狙いの周波数が出てくるのが分かります。

GE-7 100, 200, 400, 800, 1.6K, 3.2K, 6.4K (100~6.4K Hz)
計算値 96, 204, 394, 790 1.6K, 3.3K, ~6.4K

GEB-7(現行モデル)
EQ周波数 50, 120, 400, 500, 800, 4.5K, 10K (50~10K Hz)
計算値

GE-7B(日本製)
EQ周波数 62, 125, 250, 500, 1K, 2K, 4K (62~4K Hz)
計算値 65.2, 122.9, 272.4, 539.2 1.66K, 21.8K, ~4K
C0 2.2 1.5 0.47 0.22 0.15 0.068 0.068
CL 0.082 0.047 0.22 0.012 0.0056 0.0033 なし
R0 330 330 330 330 330 330 なし
RL 100K 72K 100K 100K 330 72K 560


グラフィックEQの周波数の計算方法


C0: uF
CL: uF
R0: KΩ(330Ωなら0.33KΩ)
RL:





共振周波数 f0 = 1/(2*π*√(C0*CL*R0*RL))
共振周波数 f0=Hz

共振の鋭さ Q0=√((CL*RL)/(C0*R0))
共振の鋭さ Q0=

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