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平面波理論を応用したスピーカーセッティング

日記・雑記
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低音の再構築を進めるにあたり、ウェルフロート外しの効果で低域の質感の向上に満足しましたが、平面波の理論をスピーカーセッティングに応用することで更なる向上を図りたいと思いました。

【平面波理論からの応用検討】

音は通常、自由空間においては全方向に広がり球面波として伝達する

この場合、距離の二乗に比例して音圧は下がっていく

音の発生源に対して隔壁などがある場合は、広がりは壁面で抑え込まれて平面波として進行する

この場合、距離が離れても音圧は下がらない(空気の粘性を無視すれば)

線音源のラインアレイスピーカーでは音は扇形状に広がっていく

この場合、距離に比例して音圧は下がっていく

◆平面波理論の応用とは、スピーカーから出た音を効率的にリスナーに届けることであり、指向性が弱くスピーカー後方や上方に回り込みやすい低音のエネルギーを効率よくリスナーに向かわせることが狙いとなる。

更に壁面の作用を考えると、反射波の重ね合わせによる低域の「平面波」補助が考えられる。

スピーカーから出る音と壁面からの反射波が一波長ズレると圧力の重ね合わせで「増幅」し、半波長ズレれば圧力の打消し合いで「減少」する。実際の音の干渉は、このように綺麗な状態で重ね合わせが起こるわけではないが、音の「増幅」や「減少」は間違えなく起こる。

【自宅での活用検討】

①  スピーカーが出す音の平面波活用

・スピーカー(B&W802D)がダブルウーファーなので、若干の線音源効果はありそうだ

・左右のスピーカーから出る音はスピーカー間隔(約2.2m)から320Hz(半波長)以下は平面波化の効力がありそう

②  壁面からの反射波を有効活用したい

・壁からの反射波を重ね合わせて、定在波の影響を減じたい

拙宅の定在波はStndWaveソフトで計算すると上記となる。(点音源と想定した定在波計算)

10数年前に友人にマイスピーカーソフトを使って計測してもらった結果は以下だった。

理論通りに、8畳の正方形な部屋では定在波の1次は約50Hzに起こる。2次は約100Hzである。その中間部分に圧力の節となる1.5次約150Hz、2.5次約250Hzがある。

◆以上から、拙宅のスピーカーセッティングの狙いは以下となる

1)1次の定在波(50Hz)を抑制するために、1.7mの半円が壁面に接する位置に配置したいが部屋が狭いため不可能である。

2)1.5次の定在波(75Hz)を増強するために、1.2mの半円が壁面に接する位置に配置することも考えられるが現実的でない。

3)2次の定在波(100Hz)を抑制するために、0.85mの半円が壁面に接する位置に配置することは可能である。

◇ここまで机上で検討してきたが、現状のスピーカーセッティングがほぼ同様な状態となっていた。やはり聴感で追い込んでいったものは理論とも一致してくるようだ。

と言うことで、強い興味を持った「平面波」であったがすでに応用済とのことで頭の体操に終わってしまった。興味が湧いた人がいたら試してもらいたいと思う。

◆今後は現状のスピーカー位置をベースに聴感で追い込んでいくこととします。

※ラインアレイスピーカーの情報を教えてくれた、TomyさんとAuro3Dさんに感謝いたします。

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