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DTM 宅録用にアナログキャビネットシミュレータを自作

自作ギターエフェクター インデックス

エフェクタ自作 歴代作品自作したエフェクトペダルの一覧ページです。基板のタイプ(万能基板、スルーホール/面実装プリント基板)や、ケースのサイズ(ノーマル、ミニ)ごとに、どのように自作したかの記事が見られます。

好きなエフェクターの自作記事を探してみてください。

【関連ページ インデックス】

調整範囲の幅が広いアナログキャビネットシミュレータを自作しよう
キャビネットシミュレータ回路探し
ミニサイズのケースに入るようにプリント基板を設計
プリント基板は「PCB gogo」で製造
チップ部品を基板に手ハンダ(Hand-soldering)
動作確認
調整ポイントの特性の変化
(参考)「MOORE Micro Preamp 006」の特性
ケースの穴あけ
ケースに組み入れて「Cabinet Sim」完成
サウンドサンプル
まとめ

調整範囲の幅が広いアナログキャビネットシミュレータを自作しよう

今まで宅録には、ペダルボードの最終箇所に「MOORE Micro Preamp 006」を使ってきました。このエフェクタは、Fender Blues Deluxeのシミュレートをしているそうです。プリアンプ部の歪を使うことはなく、もっぱらキャビネットのシミュレータとして使ってきました。

このシミュレータのクリーントーンは、良く言えばクリアな音ですが、悪く言えば細い音だと思います。実物のアンプは使ったことがないので、似ているのかどうかはわかりません。

宅録時には、ギターのTONEをフル10で使うと、高域が出すぎるためか音が細くなってしまうため、ギターのTONEを絞って使うか、録音後にDAWでハイをカットするEQをつけたりしています。

最近は、IR(インパルスレスポンス)の畳み込みでキャビネットの特性を再現するデジタル機材が普及していますが、周波数特性のシミュレーションであれば、簡単なアナログフィルタ回路で実現できます。私はアナログにこだわってペダルボードを作って来ましたので、この際、調整範囲の広いアナログキャビネットシミュレータを作ってみようと思いました。

キャビネットシミュレータ回路探し

回路はMarshall系のキャビネット特性に似せたものが多く見つかります。例えば「Condor Cab Sim」は、Marshallスピーカーに似せているそうですが、100Hzと3kくらいに山があり、400Hzくらいに谷があり、3kHz以上は-12dB/octくらいでカットされます。

この回路に4つの調整ポイントをつけたMODに、「Multicab Sim」が見つかりました。EQとは違うのですが、TOP(HIGH)、BOTTOM(LOW)、FLATNESS(MID)、GAIN4つのポットで特性を変えられるように設計されており、調整範囲が広そうなので、この回路で作ってみることにしました。

回路図

「Multicab Sim」を基にして、回路図を書き起こしました。入力インピーダンスを高くしたいのと、1段目のHPF特性(C4、R12+VR4)に影響を与えないように、入力にJFETのバッファを追加しました。また、出力には、470Ωの保護抵抗を追加しています。

また、Q3のゲインアンプは、オリジナル回路は+12dBのゲインがありますが、この定数では歪みやすいため、+7dB程度に定数を調整してゲインを落としてあります。その他はオリジナルのままです。


ミニサイズのケースに入るようにプリント基板を設計

面実装部品を使用

MOOERと同じミニサイズのケース(HAMMOND 1590A)に入れるために、今回も面実装部品で作りました。ポッドについても、基板実装用のポット(ALPS社製 RK09Lシリーズ、千石電商で購入)を使用しました。

ポットの直付けが難しい場合や、部品が入手できない場合は、万能基板とL字ピンヘッダを使って作る方法もあります。(こちらの記事を参考にどうぞ。→ Keeley 4 Knob Comp 4つのポットを基板直付けに

私はギターアンプに接続して音を出すことは無く、常にペダルボードからオーディオ・インタフェースへつないでいるため、フットスイッチはつけないことにしました。その代わりに、入出力フォーンジャック(CLIFF社製S4/MBB/PC-C)を基板上に実装しました。

KiCADを使用してプリント基板を設計

今回も、面実装チップ部品を実装するプリント基板を制作しました。「KiCAD」を使用して両面プリント基板を設計しました。ポットやフォーンジャックは、KiCADのライブラリには用意がないため、自分でフットプリント(部品の形状データ)を作成して使っています。


両面のパターン


KiCadの3Dビューイメージ

KiCad基板設計データ

「KiCad (Windows 64-bit) Version: (6.0.4), release build」を使用して作成したKiCADデータです。回路図と基板デザインデータ、自分で追加した部品データが入っています。このデータの利用規約については、添付の「readme.pdf」を御覧ください。

プリント基板は「PCB gogo」で製造

今回は、標準料金で「24時間」以内に製造してくれる特急コースがある「PCB gogo」を使ってみました。

「PCB gogo」の発注方法はガーバーデータを登録するだけです。発注してみたところ、本当に24時間で製造が完了・出荷され、期待通りでした。今回の国際宅配便は「OCS」を使ってみました。この会社はANAと提携して国際宅配を行うサービスです。DHLよりも配送料金が安いのが魅力です。配送時間は、日曜の午後に発注し、同じ週の土曜の午前中に届きましたので、DHLでの配送と時間は変わりませんでした。

基板の品質は申し分なく、気になっていたシルク印刷も鮮明に印刷されており、まったく問題はありませんでした。

PCB gogoの製造費用は、10枚で$5です。OCS配送料金$15(DHLは$20)を含めても、$20で制作できました。

チップ部品を基板に手ハンダ(Hand-soldering)

面実装部品は本当に小さく、ピンセットを使ったハンダ付け作業になります。もう慣れてしまいましたが、私のように老眼持ちは、かなりしんどいですが、楽しい作業でもあります。

フォーンジャックは、上で説明したCLIFF社製の基板実装タイプですが、ケースの内側の幅にピッタリ合うようにハンダ付けする必要があります。HAMMOND社のケースは、蓋の方に向かって、台形に2mmほどサイズが大きく広がっているため、誤差を考慮してリード穴を細長く作っています。基板にジャックを挿し、実際にケースに当てて見て、ジャストの位置を決めてからハンダ付けしました。

動作確認

今回は部品が少ないため、ハンダ付け不良やパターンの設計ミスもなく、一発で動作しました。

調整ポイントの特性の変化

この回路図が持つ調整ポイントは、以下のとおりです。

TOP:HIGHのカットオフ周波数が2kHz〜4kHzの幅で可変
BOTTOM:LOWのカットオフ周波数が50Hz〜120Hzの幅で可変
FLATNESS:中央500Hzの谷の深さが、-12dB〜+6dBの範囲で可変
GAIN:レベルのコントロール

下のグラフは、今回のキャビネットシミュレータ完成後に、フリーソフトの「Room EQ Wizard(REW)」を使用して、スイープサイン信号で、実際に周波数特性を計測したものです。

すべてのポットを中央にしたもの(Marshall特性だそうです)を基準に、各調整ポイントを、最小、最大に変えて計測しました。

アナログ キャビネット シミュレータ - TOP 調整
TOP:HIGHのカットオフ周波数が2kHz〜4kHzの幅で可変(Marshallシミュレートは中央の3kHz)

アナログ キャビネット シミュレータ - BOTTOM調整
BOTTOM:LOWのカットオフ周波数が50Hz〜120Hzの幅で可変(Marshallシミュレートは中央の70Hz)

アナログ キャビネット シミュレータ - FLAT調整
FLATNESS:中央500Hzの谷の深さが、-12dB〜+6dBの範囲で可変(Marshallシミュレートは中央の0dB)

Marshall Cab 実物のインパルスレスポンス(IR)との比較

下のグラフは、Marshall Cab (4x12 gtr cabinet、AMPEG Bass amp)実物のインパルスレスポンス(参照:http://www.grgr.de/IR/)の周波数特性と、自作したキャビネットシミュレータの比較です。よく似ていることが確認できます。

 

(参考)「MOORE Micro Preamp 006」の特性

ちなみに、Fender Blues Deluxeのシミュレートを行っているらしい、今まで使ってきた「MOORE Micro Preamp 006」の特性(グラフ:赤)も測ってみました。TONEはすべて中央、GAINは0です。今回のシミュレータ特性(グラフ:青)と重ねてみました。MOOREはデジタルでIRを畳み込んでいると思われ、広域の特性が荒れています。空気感を出すプレゼンスの要素(スピーカーからマイクまでの遅延、反響)がIRに入っているかも知れません。

特性の差としては、MOOREのほうがHIGHが伸びていますが、音がクリアで軽い印象なのは、このせいかも知れません。LOWは50Hz以下が大きめに出ていますが、Fenderの実物のスピーカーでは、これほど低い音(重低音の領域)は出ないと思いますので、これはIRのサンプル数の短さから来る畳み込み演算の誤差だと思います。

アナログ キャビネット シミュレータ - Moore Micro preamp 006比較

ケースの穴あけ

今回はポット、LED、ジャックをすべて基板に実装しているため、その部品位置に合わせて穴あけを行う必要があります。確実に位置を出せるように、基板をケースの底に置き、穴位置の印をペンで書いて合わせました。側面のジャックの高さは、ポットの寸法図と基板の厚さ、ジャックの寸法図を参考に慎重に決めました。

取り付ける部品の中央位置が決まったら、穴位置をズラさないように、センターポンチで穴の中央を凹ませてから、凹みを中心に最初に1.2mmのドリルで小さな穴を開け、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm ... 6mm の様に穴を広げてゆきました。6mm以上はハンドタイプのテーパーリーマーで広げました。

LEDのハンダ付けは、ケースに穴を開けた後で行いました。高さを確実に合わせるために、LEDのリードを基板に通した状態で、ポット、ジャックをケースに仮止めし、ケースの穴からLEDの頭が出るようにしてからハンダ付けしました。

ケースの蓋のガイドレールが部品に当たってしまった

ミニサイズのケース(HAMMOND 1590A)の高さ方向の内側寸法は27mmあります。ポットを基板裏、ジャックを基板表に実装した場合、ポットの内側の高さと基板の厚さ、フォーンジャックの高さを合わせると約26mm のため、ギリギリで収まります。

実際に基板に部品を実装してケースに取り付けたところ、蓋の内側にあるガイドレールが、フォーンジャックとDCジャックの上の部分に当たってしまい、蓋が閉まらない状態になりました。これを回避するために、鉄ヤスリで部品に当たる部分のガイドレールを削って対応しました。ケースはアルミ製のため削ることはできますが、結構時間のかかる作業でした。

ケースに組み入れて「Cabinet Sim」完成

ケースの上面にデザインしたステッカーシールを貼りました。パワポで作ったデザイン画をインクジェットプリンタで、ステッカー用の用紙に印刷し、カッターで切り抜きました。ポットなどの穴は、ステッカーシールを貼ってから、穴に合わせてカッターで切り抜いています。ステッカーの作り方は、こちらのページにまとめられています。

サウンドサンプル

下記の環境にて、つまみの位置を変えて、オリジナル曲Thinking About Youのアウトロソロを録音したサンプルです。
感じ方は人それぞれと思いますが、私には、B)のTOP(HIGH)を若干上げた音が、最もギターアンプらしい音に聞こえます。

各ツマミの調整による音の変化は、以下のように感じます。

TOP:上げるとディストーションのチリチリ音が目立つようになり、小型スピーカーの音に寄っていきます。
BOTTOM:ヘッドホンでは、音の変化はあまりわかりません。Maxにしても低音がブーストされる感じはありません。
FLATNESS:上げると、音のコシ(ピッキングのアタック)が強くなります。
GAIN:音量の変化のみで、特性には影響しません。

 

録音環境:Gibson Les Paul(フロント/リアミックス)→ 自作EP Booster自作ISPノイズリダクション自作BB-Preamp自作CabinetSim → UR22mkII → DAW(Studio One 5)

A)Marshall キャビネットに似せた音

B)Marshall キャビネット(HIGH上げ)

C)MOORE Preamp 006に似せた音

TOP(High)のLPFカットオフ周波数をモディファイ

オリジナルの回路はMarshallの大型キャビネットを意識しているようですが、私の宅録用途では、もう少しHighが出てほしい感じがしました。特に、コンプのみのクリーンでのリズムカッティングでは、音弦の金属感が出てほしいと思い、TOPのLPF(ローパスフィルタ)カットオフを少し高域へ上げるモディファイを行いました。

抵抗値の計算は、このサイトのページを使用しました。

具体的には、最終段にあるオペアンプで構成されているLPF(2次 Sallen-Key Low-pass Filter)の抵抗値の一部(R18)を調整(33kΩ→22kΩ)し、カットオフ周波数を若干上げてみました。

ディストーションではチリチリ感が増すため、TOP(High)のノブを絞って使い、クリーントーンで金属感を出したい時に、TOP(High)のノブを上げて使うことにします。

つまみをすべて中央にしたときの周波数特性の違いを以下のグラフに示します。

アナログ キャビネット シミュレータ - TOPモディファイ

まとめ

いままで「MOORE Micro Preamp 006」をキャビネットシミュレータに使ってきました。宅録に使うには、若干ドンシャリで、高域が出すぎる感じがあり、線が細く感じるため、EQでHighをカットすることがしばしばでした。

今回のアナログのキャビネットシミュレータは、Marshall特性が基準ですが、使用目的は、宅録での使用で全体の音に埋もれず、抜ける音にすることが目的ですので、シミュレータの調整ノブとDAWのEQの組み合わせを探ってみたいと思います。

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