2016年08月の記事 (1/1)

球面波効果

いよいよ点駆動スピーカーの理論構築も大詰めです。
もし、人の耳が片耳でも方向感があるのなら、点駆動スピーカー理論もあながち間違いではないという事になりそうです。より詳しくは後の人間工学、物理、の学者の方にお任せしますが、今の段階では仮定論ですが、球面波効果という自然現象、これがもしかすると人が立体感を得る事の出来る一つの理由かもしれません。と、話が急に大きくなってしまい、ちょっと戸惑っていますが、皆様もぜひ考えてみてください。これは本当なの?あり得ますかね?
点音源における球面波効果
《理想的な振動源の大きさが「0」の点音源から出る球面波の特徴》
~理想的な振動源の大きさ「0」から出る音は、どこで聞いても左右の耳には異なる音が聞こえる。音に立体感、存在感があるのはこの球面波効果があるから。

例えば左右の耳の位置が図のように中心からずれている位置にいる時に点音源から球面波が拡散する場合、最初にt1の方向へw1の波が右耳へ到達します。この時右耳の全面にほぼ瞬時に波は伝わります。続いてt2の方向へw1の波はw2として左耳の右端へ到達し、続いてt3の方向にw2の波がw3として左耳の左端へ到達します。すなわちこのような特別な配置に限らず、どの様な位置で聞いたとしても、音源に近い方の耳へくる音より、遠い方の耳にくる音の方が、音の滞在する時間が長くなり、右と左の耳では同じ音が単なる位相のズレなどではなく複雑にズレています。このような音の性質を球面波効果とします。これは不思議でも何でもない単なる机上の事実です。

問題は、マイクだとボイスコイルは平行往復運動しかしないのだから球面波効果をデータとして録ることは出来ないのですが、人ならどうでしょう?すなわち、音が来る方向が片耳でも聞き取れるのでしょうか?もしできるのならこの球面波効果は聞き取る事が出来る事になり、立体感を感じる事の出来る現象の最大の項目ではありませんか?となりますよね?どうやらそれが出来るかもしれません。

それは、人の耳は外耳の音の反射を利用して上下を判断するらしいです。という事は少なくとも上下方向は判断出来る訳ですから縦横上下の方向判断能力差はあるにせよ実は片耳でも人は方向を判断できるのですね。耳の構造を見ると振動を受け取る場所は鼓膜の端の方にありますもの、マイクの振動板の真ん中にボイスコイルがあるのとは違います。ぜひ皆様も自分の耳で確かめてみてください。前と後ろもどうやら片耳で聞き分けられそうですよ?
点音源における球面波効果2
でもこの事はおそらく知る人は知っている事実なのでしょうね。それをオーディオ好きが気が付いたこと、の筈ですが、どうでしょう?

という事でどうやらここまでの論理には間違いはなさそうです。そう考えてもう一度このスピーカーの音を聞くと、そんな気がします。本当にクリアーなのですよね。これも球面波の音だからなのでしょう。

取り敢えず、世界中のオーディオメーカーが目指している点音源、球面波、の良さは球面波効果があるから、というのが本質なのでしょう。

因みに、このような球面波効果は、理想的な振動源の大きさが「0」の時に最大で、振動源が有限の大きさを持てばその分この効果は少なくなって且つ音は平面波に近づいていき、震動源の大きさが無限大になった時、球面波効果は「0」となり、完全な平面波となり、完全な単一位相の音となります。

詳しくは、(球面波効果)へ。
耳で上下の聴き分けについてはイベントデザイン社へ。

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ジャズマンは真の意味での「点音源スピーカー」なのでした。

ここ2年近くジャズマンは何故クリアーな音がするのかの論理的説明を試みてきましたが、何のことはない私のやっていたことは、点音源スピーカーはなぜ音が良いのかの説明を試みていたのと同じことだったことが判明しました。私がああだこうだという前に点音源スピーカーはスピーカーの理想の形、というのが定説だったのですね。ですから、わざわざこのスピーカーの論理を構築するまでもなく、「ジャズマンは点音源スピーカーです」とさえ言えば良かったのですね。すなわち、世界が望んでいた理想的な点音源スピーカーがジャズマンなのかも知れません。

なんで誰も教えてくれなかったの?とは思いますが、私自身も気が付かなかったのですし、そう、思い出すと数週間前、球面波が良い、というのが分かったのですが、今のスピーカーが球面波を出す、という事を言う方(平面波スピーカー)がいたので、少しこんがらがってしまいました。しかし、その後改めて点音源について考え直した結果判明したのは、今ある点音源スピーカーは点音源風とは言えますが、真の点音源とはかけ離れたものだったのです。これが分かるのに数日かかってしまいました。考えてみれば、このように振動板が平行往復運動するスピーカーを「点音源スピーカー」という説があったからこそ「点駆動」と「点音源」が、結びつかなかったのでした。(チェックしたら前々のブログで初めて気がついたのでした。苦笑。ほんと紛らわしい話でした。)そう、そしてあらゆる点音源スピーカーのどこが点音源なのかをチェックしました。

そんな中で一つ面白いのがありました。
縦に細長い筒状の先にユニットが上向きに設置してあり、振動板に面して、逆円錐状の反射板が設置してあり、音が360度周りに放出される構造の、点音源スピーカー、と称するものです。これはもしかしたら凄いのかな?と思い、今日一日考えていました。

確かに振動板から出た音は逆円錐状の反射板に反射して90度方向が変わり水平状に周りに出ていくので、上から見ればあたかも中央点から放射状に出ていくようにみえ、点音源スピーカーに見えます。しかし、よく見てみると振動板上のある一つの点から出た音が反射して点音源風に聞こえてくるのですが、実は聞こえてくるのはその一点だけではなくて、それ以外のあらゆる振動板上の点からも音は聞こえてきます。

勘違いしやすいのでもう少し詳しく見ると、即ち架空の中央点からすべての音が出ているように見えますが、実はその点から少し外れたところからも音は出ているのです。でも本当の点音源だったら少し外れたところからは音は出ていないのです。もちろん球面波、正確には円柱波?は出ますのでそれなりの利点はありそうですが、焦点はバッフルに設置したのと同じように振動板の大きさにボケている事には変わりがないのでしょう。~ちょっとややこしいですね。皆さんもじっくり考えてみてください。

これ以外のもいろいろありますがどれも現在の平行往復運動する振動板のユニットを使っている以上、どんなことをしても点音源の大きさを振動板より小さくは出来ないのでは?と思います。同軸と点音源を混同しているスピーカーもありますね。でもそれだけみなさん何とかして「点音源」と言われたいんですね。

さて、ではそこまで世界中のメーカーがこぞって目指している「点音源」とは、何故理想的なスピーカーなの?というと、どうも明確な説明は見当たりませんでした。真の意味での大きさが「0」の「点音源」のスピーカーは理想的な架空のもので実際に聞いた人は誰もいなかったからでしょうか?

そこで、当サイトで大きさ「0」の点音源とはどの様な性質があり、なぜスピーカーの理想形というべきものなのかを、「点駆動スピーカー」の場合として説明いたしました。

すなわち真の意味での「点音源」で再生される音はモノラルでも立体的に聞こえるのです。(前の記事参照)

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《点音源オーディオシステム》 ~ これからのオーディオはこれでしょう!

点音源に向かって音を聞く場合、左右の耳に同じ位相として聴こえる場所は例えば2次元平面上とすれば自分と点音源との間の直線上となります。もしこの線上から少しでも的が外れれば左右の耳へは異なる位相の音として聞こえますが、理想的なモデルとして点の大きさが「0」線幅が「0」だとすると、左右の耳に同じ位相の音として聞こえる場所はない事になります。すなわち、理想的な点音源の音はどこで聞いても左右の耳には異なる位相として聞こえ、立体感があります。

この結果、ある一点の場所の立体感のある音をマイクが録って立体感の無い音データにしたものを、点音源で再生すると元の音に似たような立体感のある音として再生できます。モノラルなのに立体感がある!?これが《点音源オーディオシステム》で、これを目指していると理解出来得る《点音源》をシュミレートしたいくつかの製品が既にあります。

《点音源オーディオシステム》
点で録った音を点で再生するオーディオシステム

従来のスピーカーの振動板は面積のある「面」が平行往復運動しているのでここで言っている厳密な意味での「点音源」にはなり得ません。振動板面積が大きいので点音源としての焦点がぼけてしまい、スピーカーの正面では左右の耳にはほとんど同じ位相の音が聞こえるので特に立体感もなく文字通りモノラルの音として聞こえます。

しかし、振動板を小さくするとどうでしょう?実は点音源により近くなり立体感が出てきます。
実際にこのデモを某所で聞いたときは本当にびっくりしました。正にスピーカーの間に商店街の雑踏が3Dの映像の様に音が聞こえていました。その理由の一つはこれなのかも知れません。

それと最近ある卵型のスピーカー、これもより球面波に近い音になるので現実の自然界にある音に近く聞こえるのでしょう。(あ、上記のも卵型でした。よくランキングの途中で宣伝広告しています。)

12面体スピーカーというのもあります。これは球面波の音をシュミレートする文字通り点音源スピーカーです。

もう一つ、音展で隣のブースで展示されていたNSE社の八角形スピーカー、このスピーカーは低音も良く出るのですが、とても低音は出ないと思われるような容量の小さい箱に、少しづつ音が出る方向がずれるように八個のスピーカーユニットが円形に配置してあります。すると出る筈のない低音が十分に出るのです。社長の話によると、色々計測してもまったく理屈がわからない、と言っていました。
これも、スピーカーユニットが円形に配置してあるので、音がより球面波に近くなりこのような効果が生まれているのでしょう。

この様に《点音源》を目指しているといえるスピーカーが既にいくつかあります。
そう、きっとこの流れこそが未来のスピーカーが目指す方向なのではないでしょうか?

すなわち、マイクはある場所の点の位置へ集まってくる音をデータとして録るので、このデータを点音源から周りに音として放出再生するのが理想的なオーディオシステムなのでしょう。もしこのような理想的な点音源が実現したとしたら、その音を聴きながら目をつむれば目の前に広大な音世界が広がっているのでしょう。オッと、もともと理想的な点は目に見えませんでしたね。

大きさが0に近づくほど音度(おとど)は無限大になっていく、そんな性質が点音源にはありそうです。(座布団一枚)

しかし上記に挙げた《点音源スピーカー》は、あくまで従来のスピーカーで《点音源》をシュミレートしたものですが、ジャズマンの《点駆動スピーカー》は、従来のものとは別の方法で真の意味での《点音源スピーカー》を実現し、理想的なオーディオシステムであろう《点音源オーディオシステム》を形成するものなのです。

点音源として空中に超磁歪素子を浮かす必要はありませんでした。
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単一位相の音について

jazzmanの点駆動スピーカーとはどの様なものなのか?というのをこうして言葉で説明しているのですが、なかなか難しいのです。第一「アタック低音」と言っているのはどんな音のことなのか?は、このスピーカーから出ている低音のことなので、このスピーカーを聞いたことがない人には、どんな言葉で表現しても、どんな音なのかの想像はつかないと思います。

おそらく物理的にはこうであろう、という確信はあるのですが、なの分にもプロじゃあないので適当なことを言っちゃうと、例えば歪振動、とか勝手に言葉を作っちゃうしか説明ができないんですね。多分、位相が移動しながら音がしている、っという文学的表現になっちゃうので、この辺はまた後で考えます。

それに近づく前に、「単一位相」という言葉を作りました。
これも点駆動スピーカーを説明するために作った言葉ですが、これ前には「平面波」と言ってました。
単一位相、と平面波は、すごく似ているのですが、微妙に違うのですね。平面波は単一位相なのですが、単一位相は平面波には限りません。楕円波、四角形波、球面波の場合もあるからです。球面波と平面波は全く違うのですが、ここでいうどちらも「単一位相」とします。球面波の場合は、点音源を真ん前に見て聞いた時に単一位相になります。ただし、厳密な点音源ではなく、焦点のぼやけた点音源です。最後に追加の説明参照。

それにしても、スピーカーから出る音が球面波という人もいますけれど、本当の球面波は点音源ですからねえ。点音源には裏はありません。周りじゅうに同時に音が出るわけですから前も後ろもないのですけれど、スピーカーには前と後ろがありますからねえ、。
また、完全に周りに同時に球面波を出すには位相は同じで方向が違うのですから、振動板は伸縮運動する筈ですが、スピーカーの振動板は伸縮運動ではなく平行往復運動ですし、平行往復運動には焦点はないので点音源になるはずもないんですけどねえ。

でもそうだとすると、点音源、というのも現実にそうはあり得ませんね。空中のある点から音が周りに拡散いくのが正しい球面波でしょうが、そんなもの具体的にはなんでしょうか?まあ、花火ですか?それとも空中に浮いている真ん丸い超磁歪素子? やはり、球面波、というのも一部だけ、あるいは一時的にそう見えるだけですね。スピーカーも前面に出る一部の音が球面波風なだけです。もし周りに異なる位相の音を発声する球面波があるとしたらその音源は複雑な運動をするわけで、そうなったら面駆動になっちゃう、やはり純粋な点音源は存在しないですね。架空のものです。そういえば皆さん「もしこれが点音源だとしたら、」という言葉をよく使いますね。

そんなわけで、点駆動スピーカーに対する今のスピーカーから出る音の事を、単一位相、という言葉を作ったのですが、スピーカーの音の事を球面波という人がいるので、平面波、とは言えなくなっちゃったのです。これで危うくオカルトになるところなのでした。しかし、この文も読むのがややこしいですけれど、実際この辺のことは、すごくややこしい話なので間違えるのも当然だと思えます。

まあ、あえて言うと、平面波に聞こえる音、というのが正しい言い方なのですが、これを物理的にどう表現していいのか分からないのですよね。それで苦肉の策として、「従来のスピーカー(片ch)に向かって聞けば、両方の耳へは同じ位相に聞こえる音」を「単一位相の音」、「異なる位相が含まれていない音」としました。一様な位相、とも言えるかもですが、チョットこれ以上言葉が見つかりません。

すなわち平行往復運動する振動板の場合、必ずしも発音するときに同じ位相ではない音が同時に存在することもあり得るでしょうが、しかし、広い面積が平行往復運動するので、音が出た後は平面あるいは曲面で同じように周りに一様に拡散していき、この音を聞くときに左右の耳では同じ位相の音として聞こえる、と言う意味で、「振動板が平行往復運動する音」=「異なる位相が含まれていない音」としました。

まあ、スピーカーから出る音が球面波とあえて言えたとしても、球面波も少し遠くへ行けば平面波のようになりますから、結果どちらでも単一位相と言えることにはなります。おそらく物理的には位相の何かが単一なのでしょうが残念ながらそこまでの知識はありませんので、とりあえず以上にあげた例を「単一」として定義させていただきました。

なおこれに対するのは、どの場所からも同じ位相には聞けない、立体的に聞こえる音を「非単一位相の音」としました。
くどいですが、とするとこれには球面波も入るかもですが、もう少し詳細に見てみます。

完全な球面波の場合は同じ位相に聞こえるのは、例えば2次元では一つの線上にしかあり得ません。この場所はそう簡単には位置決めが難しく直線の幅が0とすれば単一位相に聞こえる場所は存在しないのと同じこととなります。すなわち完全な球面波は「非単一位相の音」となります。しかし、スピーカーの出す球面波は、面で駆動しているので完全な球面波ではなく、同じ位相に聞こえる範囲が広くなるので「非単一位相の音」には入らない事になります。

ホント、ややこしいのです。これほど、点駆動スピーカーの説明はややこしいのです。だから途中で嫌になって、今まで非単一位相のスピーカーをたくさんの人がトライしたのに未だ誰も成功してないのでしょう。
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そうそう、追加のメモを書いておきます。「点音源」と「点駆動」、何やら関係あるや?

!!!あ、閃きました!!!正に点音源ですよ、
大事なのは、
なぜ?
マイクが撮る音が点データではないですか!!!

どうやら、理論構築の長い旅もそろそろ佳境です。
後でまとめます。