麻瀬憧庵                                 

H音が消える


図1



 
図2



 例えばこんな実験をしてみたとします。

 左右のスピーカーどちらからも3mの位置にマイクを
立て、周波数1,000Hzの音を出しマイクで拾って
みます。
 本来は 音速[m/s] = 331.5+0.6t  t:温度(摂
氏℃)で計算できますが、ここでは解りやすいように音
速 300mとして計算します。

波長λ[m] = 音速V[m/s] /周波数 f[Hz]の関係
式より周波数1,000Hzの音の波長は0.3m(30c
m)となります。

 従って、スピーカーから出た1,000Hzの音は、3m
先のマイクに到着するまで、10波長要するという事に
なります。 どちらのスピーカーからも等距離ですの
で、マイクに到達する時は同じ形の波になり、位相の
ずれはありません。
この様な状態を正相と呼びます。

 この場合、左右のスピーカーから出てマイクに到着し
た音の強さは、単純に足し算すれば求められるという
事になります。

 左の図の山谷の膨らみを振幅と言いますが、これが
音の強さを表します。

 左右チャンネルの音が正相の場合、合成された波
は振幅が2倍になった波として表され、これは音の強
さが2倍になったことを意味します。
 普通、ステレオ装置で音楽を聴く場合、このように
左右の音の足し算された物を聴いている訳です。

 今度は、右スピーカーからの距離は同じ3mでも、
左スピーカーからは3m15cm離れた場所にマイクを
立て、先ほどと同じ1,000Hzの音を出し測定して
みましょう。

 右スピーカーから出た1,000Hzの音は、マイクに
到着するまで10波長要するのは同じですが、左のス
ピーカーから出た音は、距離が15cm伸びている為、
あと半波長必要となります。

 この時の波形は、山と谷がちょうど逆になった形とな
り、位相が180度ずれる事になります。
この様な状態を逆相と呼びます。

 同じ強さの逆相の波を合成した場合、山と谷が重
なり合う事になり、それらが打ち消し合い結果的に
振幅ゼロという事になります。
という事でこの場合、何も聞こえないという事になり
ます。
(実際には、この場合は等距離ではありませんの
で、音の強さに差が生じることにより、完全に無音
になる事はないでしょう。)

 以上の事はあらゆる周波数で起きます。完全に逆相にはならない場合でも位相のずれはほぼ必ず起き、センターからずれた位置では、左右の波の干渉により音源と同じ波形の音を聴いている事にはなりません。

「D定位の良さとは」 で左右の周波数特性は同一にしなければいけないという事を書きましたが、以上のことから、聴く位置も左右スピーカーから等距離の場所をきっちり確保しなければいけません。

 スピーカーの調整を行う場合、まずリスニングポイントの正確な位置決めを行い、その上で実行する必要があります。
という訳で、座った位置がいつも同じになるように、部屋は対象に使い、スピーカーを対象に置き、対面の壁にセンターを示す目印を付けておくことが必要かと思います。
そのセンターに音がきっちり留まるよう左右の周波数特性を調整していく訳です。

 音源が複数ある場合、必ず音の干渉が起きる訳で、部屋で音楽を聴く場合、左右のスピーカーから出る音が干渉し合っているという事ですが、さて、部屋の中でスピーカー以外に音源に成り得る物は他にはないのでしょうか?

 スピーカーから出た音は放射状に広がって行き、部屋の壁、床、天井に何度も反射しながら減衰し消えて行きます。
仮に残響時間が0.5秒の六畳間で考えてみますと、いったん出た音は50回程も反射を繰り返すという事になります。 それらの反射音は一旦コーナーに集まり、そこからまた空間に向かって放射されて行きます。このコーナーに集められた音はエネルギーが凝縮された状態で、その放射方向はそのコーナーの空間の中心から放射状に、すなわちリスニングポイントの近くに向かって行くのでしょう。

 音のエネルギーの強さは距離の2乗に反比例しますから、反射を繰り返した音のエネルギーはスピーカーから直接出た音のエネルギーに比べるととても小さいはずなんですが、このコーナーから放出される音は再生音に重大な影響を及ぼしているようです。
あたかも、それがスピーカー以外の音源になったかの如く。つまりは、部屋に都合10個(2個のスピーカーと8個のコーナー)の音源が存在しているかのようです。

 それら10個の音源から出る音の合成音を私たちは聴いている訳で、つまりCDに録音されている音は、今聴いている音とは全く別の物であるという事が出来ます。

 部屋に存在する八つのコーナーのうち、特に大きな影響を及ぼすのは、スピーカー後方の左右の、床と天井の四つのコーナーだと思われます。

 このコーナーからの放射音がスピーカーから出る音にどんな風に影響を及ぼすのか考えてみます。
左の図でAがスピーカー、Bが耳の位置、コーナーは4
ヶ所ありますが、スピーカー裏のコーナーCについて話を
します。

一般的にツイーターの位置を耳の位置に合わせるよう
にセッティングしますので、このような書き方をしています
が、A―Bはスピーカー各ユニットからの平均距離とお
考え下さい。
 今、A−B間の距離をC−B間の距離をとします。
ある周波数f(Hz)の音をスピーカーから出した時、に到達するのに要する波長数をとし、コーナーからの反射音がに到達するのに要する波長数をとしますと
このxyを求める式は
A−B間の距離)÷λ(波長)    ここで λ(波長)=(音速)÷(周波数) ですので、
x=X÷V÷fで求められます。
同様に
y=Y÷V÷fで求められます。

今、A−B間の距離)=3m   C−B間の距離)=4.35mとした時のまでの波長数x, yと位相差を計算すると下の表の様になります。(ここでも便宜上、音速V=300mとして計算しています。)

周波数(Hz) 波長(m) x y 位相差(度) 備考
100 3.000 1.0 1.45 162
200 1.500 2.0 2.90 324
300 1.000 3.0 4.35 126
400 0.750 4.0 5.80 288
500 0.600 5.0 7.25 90
600 0.500 6.0 8.70 252
700 0.429 7.0 10.15 54
800 0.375 8.0 11.60 216
900 0.333 9.0 13.05 18
1,000 0.300 10.0 14.50 180 逆相(ディップ)
1,100 0.273 11.0 15.95 342
1,200 0.250 12.0 17.40 144
1,300 0.231 13.0 18.85 306
1,400 0.214 14.0 20.30 108
1,500 0.200 15.0 21.75 270
1,600 0.188 16.0 23.20 72
1,700 0.176 17.0 24.65 234
1,800 0.167 18.0 26.10 36
1,900 0.158 19.0 27.55 198
2,000 0.150 20.0 29.00 0 正相(ピーク)
2,100 0.143 21.0 30.45 162
2,200 0.136 22.0 31.90 324
2,300 0.130 23.0 33.35 126
2,400 0.125 24.0 34.80 288
2,500 0.120 25.0 36.25 90
2,600 0.115 26.0 37.70 252
2,700 0.111 27.0 39.15 54
2,800 0.107 28.0 40.60 216
2,900 0.103 29.0 42.05 18
3,000 0.100 30.0 43.50 180 逆相(ディップ)
3,100 0.097 31.0 44.95 342
3,200 0.094 32.0 46.40 144
3,300 0.091 33.0 47.85 306
3,400 0.088 34.0 49.30 108
3,500 0.086 35.0 50.75 270
3,600 0.083 36.0 52.20 72
3,700 0.081 37.0 53.65 234
3,800 0.079 38.0 55.10 36
3,900 0.077 39.0 56.55 198
4,000 0.075 40.0 58.00 0 正相(ピーク)
4,500 0.067 45.0 65.25 90
5,000 0.060 50.0 72.50 180 逆相(ディップ)
5,500 0.055 55.0 79.75 270
6,000 0.050 60.0 87.00 0 正相(ピーク)
6,500 0.046 65.0 94.25 90
7,000 0.043 70.0 101.50 180 逆相(ディップ)
7,500 0.040 75.0 108.75 270
8,000 0.038 80.0 116.00 0 正相(ピーク)
8,500 0.035 85.0 123.25 90
9,000 0.033 90.0 130.50 180 逆相(ディップ)
9,500 0.032 95.0 137.75 270
10,000 0.030 100.0 145.00 0 正相(ピーク)
10,500 0.029 105.0 152.25 90
11,000 0.027 110.0 159.50 180 逆相(ディップ)
11,500 0.026 115.0 166.75 270
12,000 0.025 120.0 174.00 0 正相(ピーク)
12,500 0.024 125.0 181.25 90
13,000 0.023 130.0 188.50 180 逆相(ディップ)
13,500 0.022 135.0 195.75 270
14,000 0.021 140.0 203.00 0 正相(ピーク)
14,500 0.021 145.0 210.25 90
15,000 0.020 150.0 217.50 180 逆相(ディップ)
15,500 0.019 155.0 224.75 270
16,000 0.019 160.0 232.00 0 正相(ピーク)

 この表からも解る通り、スピーカーから出る音はコーナーからの反射音の干渉を受け、常に歪んだ状態の波形を描くことになり、特に1,000Hz毎にディップとピークが交互に現れる事になります。

 周波数特性グラフのX(横)軸は対数表示されている事でお解りのように、高音になる程その間隔は詰まって聞こえてきますので、3,000Hz以上において、1,000Hzごとに山谷が現れる事は音質に相当な影響を与えることが想像できます。
                                                 この項「I音場の出現」に続く

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