VU meter

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年12月2日

秋葉原をブラついてると、ジャンクで結構VUメータを見かける。300円とかそのくらい。

初っ端から脱線するが、高価な音響機材の大きな価値と言うのは、そのパネルに据え付けられたカッチョいいアナログ指針式のメータに対してあると思ってる。勝手に。例えば古いコンプ(含む、その復刻版)なんかだと顕著で、中に使われてる中核の仕組みそのものは別段値が張るもんじゃないし、コンパクトに収められる。

勿論、「その機構を実用的に実現する為には値が張らない」と言うだけで、何かしらの理由で高価な部品であるとか高価な部材であるとかを用いてる場合は値が張る結果になる。それが如何なるネラいなのかは設計者以外には知る由も無いけど。。

これが3Uとか4Uのサイズを占領し、40万とか言う値段が付き、尚且つそこにお金を払う人が居るという理由の一端は

だって「全く同じ音が出ます」、と第三者から証明されても、恐らくフットコンパクトと言うパッケージに収められていたら、そこに同じような値段を払おうと言う人は居ないだろう。

なので、アナログ丸出しのイカすメーターなんかを自分で作れると、様々な自家機材に対してより高い値打ちを与える事が出来るようになると思ってる。勝手に。

蛇足な註釈ではあるがココで言う　値打ち　とは、誰かに売る為の値付けではない。自分で作ったものに対して自分の中で抱ける価値の事に他ならない。

でも、ネットでVUメータに関しての製作記事は意外と見つからない。やっと見つけたとしてもイマイチ狙いも仕様も不明瞭で、よしコレをコピーして終わり、と思えるものも無いようだった。しょうがないから自分で考える。結果、他人様から見ればやっぱり同じく真似する気になれないモノが出来たとしても。

で、VUメーターに限らないけど、こう言うアナログ指示器は罷りなりにも測定器であり、動けばいいとか、鳴ればいいとか、大きければいいとか、余裕が有ればいい、ってもんじゃないので、その気安く無さから今まで敬遠してきたんだけど、LTSpiceも段々憶えてきた事だし、勉強しぃしぃ作ってみることにする。でも、多分厳密な物は力が及ばないので、気持ち的にユルユルで。悪しからず。

だって買えば何万何十万の品物なのに、おいそれと簡単にカンペキな物が作れるとは思えないのだ。殊にこう言う指示器は。

そもそもよく解ってないので、とりあえずVUメータとは何なのか調べてみる。

・インピーダンス600Ωの回路において1khzの正弦波を加えて1mWの電力を消費したときに0VUとする。
・VUメーターの指示範囲は-20から+3で単位はdBである。信号が発生してから針が既定値に達するまでの時間は300msecである。

感度　　　　　　　　3600オームの外部直列抵抗を通して1ＫＨｚ、1.228Ｖ（ｒｍｓ）の
　　　　　　　　　　　正弦波を加えたとき0ＶＵ（100％）を示す。
インピーダンス　　1ＫＨＺの正弦波を回路に加え、0ＶＵを示した時3600オームとなる

構造　　　　　　　　1ＫＨｚ，0ＶＵを示す正弦波を0から突然加えたとき、指針が3秒で
　　　　　　　　　　　99％に達し、振れすぎは1～1.5％以内

挿入損失　　　　　ＶＵ計を接続することにより回路へ挿入損失を与え、ＶＵ計に0ＶＵを
　　　　　　　　　　　指示させるレベルは1.228Ｖ（＋4ｄｂｍ）である。

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と言うことのようである。

余談だけど、音響においてよく出てくる0.775Vrmsとか600Ωとかその辺の話はこのページを読むとよく解る。

なるほどなぁ。

2年程前から部品棚に納まってる。どこで買ったかはもう忘れた。

ググってもこれと言った資料が見つからないので実測してみる。

MicroSoftOfficeを持ってないのでOpenOfiice使ってるけど、表計算ソフトは何かと便利。

どうやらちゃんと対数目盛りになってるようだ。と言う事はここに全波整流した音声を突っ込めば指示スケールとしてはVU指示器として動作すると言う事だと思う。…思う。

おお、規格通り3.6kΩがお出ましになった。こう言うときはキブンいいね。

とは言えVUメータ自体の規格は上記の通り結構うるさいので、まあ自分なりに仕様を決めておく必要がある。

・音声信号本線には影響を与えないようにする。
・指示域全体に渡る高い精度は求めないが、せめて0VUは一定の基準を以って狙いを決め、再現可能な表示をする。
測定指示器として見た場合+4dBm=0VUとして表示する事が最大の意義だろう。
・現物は+5VUまで目盛ってあるので、そこまでは追従する事。
・針の動きは見た目重視で、時定数は厳密でなくて構わない。

まず音声ラインから分岐してボルテージフォロワのバッファに入る。これは省略する事も可能だけど、次段の全波整流回路を正しく動作させる為にはあった方がいいだろうと言う判断。4回路入りOPAMPを余らせない処置とも。3.6kΩの入力インピーダンスを持ち、600Ωのインピーダンスに接続した時、1.228Vrmsで0VUを指す、と言う規格からこの時点で既に外れてる。

次に絶対値回路。教科書通り。速度も精度もそこそこでいいのであまり拘らない。が、抵抗の精度はある程度考える必要がある。4.99kΩが一個使われてるが、ここをE6系列に従って4.7kΩなんて使うと全波整流とは言い難いガタガタな波形が返ってくることになる。10kΩを並列して作るのも現実的だろう。我が家にはたまたまストックがあったが4.99kΩと言うのはE96系列と言うかなりイヤげな規格だ。

その値を積分するCR。ここで針の動きが決まる。時定数は0.3秒付近が出るようにはしてある。

最後にバッファ。これが無いと、入力インピーダンスは3.6kΩ+メータインピーダンスとなり、とてつもなく大きなCを用いないと目的の時定数が確保出来ない事になる。

こう言うものを手探りで組む上で欠かせない+４dBuの基準信号をどうするか。ファンクションジェネレータの自作も考えたが、お手軽に目の前に転がってる大仰なハコを利用することにする。各種基準信号発生源についてはいずれ必ず取り組みたい課題だが、宿題として取っておくことにしよう。SIN波一個発生させるのはアナログだと結構大変。

どちらも定番だけど、何度でも取り上げたい素晴らしく素晴らしいツール。

大雑把だけど、いちいち電卓を叩かないでも大体の目安になるよう作った表。

ウチのオーディオカードはEGOSYSのMaya相当品。韓国製。2000年前後にCubasisと言う入門向けDAWセットに付属してたものだ。古く安くW2k/XP用ドライバはベータ版で時が止ってるヒドい代物だが、ASIO対応だしなんとか現役で使えてる。音質は悪くないが、デジタル系のノイズは結構出る。ウィンドウを開いたり閉じたり、何か処理をやらせると「ピーキュゥゥゥーｷｮﾘｷｮﾘｷｮﾘ…」と言うあれ。再生系のボリュームが常識的な範囲では殆ど聞こえないが、フルテンだと聞こえる。そして機能は果てしなく何も無い。

これの出力を0dB(設定できる最大値)にして実際にカードの出力端子にテスタを当ててみる。

テスタは秋月で売ってるMetexのP-16。2100円程度だけど非常に便利。その前に買った980円のMASTEC MAS830Lに比して、とても千円ちょっとの差とは思えない実力と機能を併せ持った名器である。高校時代に初めてデジタルメータを買ったが確か1万円ほどしたもので、オッサンライクな見方だがやはり隔世の感がある。

誤差と言うコトも考えられるが、一応この値は何なのか考えてみる。

出しやすそうな2Vp-pのSin波は0.707Vrmsで、これを基準に+4dBすると

と言うのが、このカードから出るmaxだ、と思われる。これを0VUの基準としよう。あんま考えるのもめんどくさいから。

本来なら1.228Vrms = 3.473Vp-pのSin波でゼロ指さないといけないんだけど。

+4dBm1.2245Vrmsだと思ってたんだけど1.228Vrmsと定義されてる。この辺よく解らん。

まではきちんと振れる必要がある。全波整流段があるので両電源が必要となるから、ロスを見込んで±7V程度以上の電源を用意する必要がありそうだ。今回は秋月の15V/１AのSW電源アダプタを使う事にする。

電圧的には10倍のゲインを持たせればいいので、回路図はこう。

尚、業務用のホンモノのVUメータは8dBの減衰PADが付いてたりした気がする。