床置きスピーカーdeバッフル効果
みなさんこんにちは、スガノです。
前回の瓶スピーカーの記事はご覧になりましたか？もう作ってしまったという方は、その行動力を少し私に分けていただけると助かります。。
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こちらは以前の試聴会で紹介した、床置きスピーカー（ユニットはAlpair5v3）です。2L弱の小ぶりな箱ながら、厚みのある音に驚いた方もいるのではないしょうか。
さて、「なんで床に置く必要があるの？」という疑問が出ると思いますが、簡単に言うと「中低域の厚みを出すため」です。
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ご存じの通り、スピーカーには指向性があり、高域ほど鋭く前方に強く音波を放射し、低域ほど前にも後ろにも満遍なく音波を放射します。
スピーカーの指向性は、振動板の直径や形状・バッフル板のサイズなどによって変わるので様々ですが、通常のブックシェルフサイズのスピーカーであれば、（極端にいうと）約1kHzまではスピーカーの前後（4π空間）に音を放射し、それより上では指向性が狭まり前方のみ（2π空間）に音を放射するのが一般的です。
つまり、ユニット単体の周波数特性がフラットだったとしても、それをエンクロージャーに取り付けたとき、1kHz以下の周波数の音圧は高域の音圧に比べて徐々に目減りしていき、100Hz以下では6dB減少します。これを「バッフルステップ」と呼びます。
オルソンの実験として有名な実験結果がありますが、これは上記の指向性の変化による「バッフルステップ」と、バッフルの角や形状による回折波干渉の「エッジディフラクション」の両方の影響をを示しています。
この「バッフルステップ」と「エッジディフラクション」は混同されて使用されている場合が多いと感じますが、
実は別々の現象です。詳しくは「自作スピーカー エンクロージャー設計法 マスターブック」をご参照ください。
（自作スピーカー マスターブック 公式HPはこちら）
上記の画像は、Tozzi Oneのバッフル形状による影響を簡易的にシミュレーションしたものです。（VituixCAD2というソフトを使用しています）
あくまでシミュレーションなので推測でしかありませんが、Tozzi Oneの妙にハリがある明るい音質は、この1k~2kHzにかけての音圧の盛り上がりが一因となっているのかもしれませんね。
この結果からも、1kHzから音圧が減少し、100Hz以下の周波数が高域に比べて6dBほど減少しているのが分かると思います。
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ここまで解説した理論は、4π空間（無響室や、壁や床・天井から十分に離れた空間）の場合の理論です。
それが2π空間になると、事態は一変します。
商業施設などにある天井スピーカーを想像するとわかりやすいと思いますが、ユニットが天井や壁に埋め込まれたときに壁は無限大バッフルとして機能します。
2π空間ではスピーカーの前方にしか音波は広がらないので、バッフルステップはおきませんしバッフルの角もないのでエッジディフラクションもなくなります。
つまり中低域の音圧が減少することもないし、周波数特性の乱れも最小にすることができるということです。
繰り返しになりますが、「なんで床に置くの？」という疑問に対しての回答は、「中低域の音圧減少を防ぐため」になります。（天井や床がベターかもしれませんが、設置が難しいという現実的な問題があります）
上の画像を見ると、2π空間の特性と4π空間の特性が一目瞭然です。床に埋め込んでいる訳ではないので完全な無限大バッフルではありませんが、それでも中低域の音圧の減少が無いことが分かります。
1kHzの音圧を基準にして-6dBとなる周波数を見ると、床置きは45Hz、バッフル効果なしでは65Hzです。低域における20Hzの差は皆さんもよく理解していると思いますが、バッフル効果だけでここまで変わるとは意外ですよね。
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ちょっと話は変わりますが、ユニットを上向きに設置したことでAlpair5v3のモノサスペンションの効果が最大限発揮されているように思われます。
通常、スピーカーユニットは振動系を「エッジ」「ダンパー」の2つで支えています。しかしAlpair5v3は信号への反応を極限まで高めるために、ダンパーを使用しておらず、フロントのゴムエッジだけで振動系を保持しています。
ダンパーのないユニットを横向き（通常の向き）で使用した場合、振動板やボイスコイルの重さで振動系の位置が本来の位置から横にズレてしまい、歪やノイズなどを発生してしまいます。もちろんMarkaudioのユニットはそれが起きないように設計されており、製造の際も誤差が出ないように精度よく組み立てられているため通常の使い方では問題になることはありませんが、重力の影響を完全にゼロにできているわけではありません。
この床置きスピーカーの様にユニットを上向きに取り付けた場合は、重力によって振動系の位置が横にズレることはないので、モノサスペンションによる微細信号の再現性とリニアリティの高さが十二分に発揮されるのです。
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ここまで偉そうに理論を語ってきましたが、肝心の音はどうなんだというと、非常に厚みのある濃密な音がします。
重心が低く、繊細な音と腰の据わった音が部屋全体に広がり、なんだかライブ会場で聴いているような雰囲気が漂います。Markaudioのユニットは全体的にコーンが浅く、特にAlpair5v3は小口径ということもあり高域の指向性が比較的広くなっているので、床置きの無指向性スピーカーにマッチしていると思います。
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さて、このスピーカーの作り方について簡単に説明します。
まず適当な木製ボウルをご用意ください。（私はニトリで1000円くらいのを買いました。上の直径が23cm,底の直径は10cmでした。）
あとは底に穴を開け、上にボウルの直径に合わせ丸く切った板を貼り、Φ20mmのダクト用穴、内径20mm長さ5cmの塩ビ管を接着したら完成です。
木製のボウルはウレタンなどで仕上げされている場合が多いので、ヤスリで塗装を剥がしてから接着すると良いでしょう。
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長々となってしまいましたが、案ずるより産むが易しです。理論なんて置いておいて、皆さんも是非部屋全体に響く無指向性スピーカーを作ってみてはいかがでしょうか？
次はOM-MF4Micaを複数使用したアレイスピーカーを考えています。上手くいったらまたご紹介させていただきますので、是非ご覧ください。では。
Posted by admin on 7月 30th, 2022 :: Filed under 未分類
