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Kurizz-Laboのホームページに連動する私的日記です。

聴覚心理学概論-No.6

パンドラの箱」第6回。
今回は「聴覚心理学概論」-その6、C スピーカーの2回目です。
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 (前説)・・・・[掲載済み]
 A 物理特性の解釈・・・・[掲載済み]
 B アンプ・・・・・・・・[掲載済み]
 C スピー力
   その1.能率と周波数特性(勝手にタイトル)・・・[掲載済み]
   その2.位相応答(勝手にタイトル)・・・・・・・ 今回
   その3.指向特性とドップラー歪み(勝手にタイトル)・・・・・・次回
 D カートリッジ(Pickups)
 E ターンテーブル(Turntables)
 F カセットプレーヤとレコーダ(Cassete players and recorders)
 G コンパクトディスクプレーヤとディジタルオーディオテープデッキ(DAT)
 H スピーカケーブル(Loudspeaker cable)・・・・[掲載済み]
 I 結   論
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(文字を大きくするには「Ctrl」キーを押しながら「+」キーを何度か押して下さい。「Ctrl」+「0」で標準。)
C スピーカー編は大変長いので「勝手にタイトル」を付けて、3回に分けて掲載します。
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C スピー力ー編-その2

 位相応答(勝手タイトル)・・・・今回

最近までほとんど無視されてきたスピーカの性能の一つの側面に、位相応答がある。
波形を正確に再生するためには全ての周波数成分の相対振幅を正確に再生するばかりではなく、成分間の相対位相も保持すべきである。
これは、聴取者の耳のところですべての周波数成分の時間遅れが同じになるべきであるといってもよい。
各成分の相対位相が変化すれば、波形は大幅に変化することがある。
スピーカのメーカーは、位相応答についてはあまり関心を払ってこなかった。それは、耳は相対位相の変化には純感であると一般に考えられてきたからである。


耳は「位相聾|であるという説は、基本周波数を含む八つの連続した高調波からなる調波複合音で実験を行ったHelmholtz(1863)に起因するといわれている。
実のところ、Helmholtzは6~8次以上の高次倍音の位相変化が、検知できる可能性があることを否定しているわけではない。
そして、より最近の研究は、位相が変化すると、音色(Plomp and Steeneken、1969 ;Patterson、1987)と音の高さの明瞭性(Bilsen、1973;Moore、1977)の両方が変化することを示している。
しかし、定常音については、位相変化の効果は比較的小さい。これは特に驚くには足らない。
つまり、定常音については室内の反射によって、成分間の相対位相は顕著に変わるが、先に論じたように室内音響が再生された音の知覚的な質に与える影響は比較的小さいからである。
 音楽の中で、当然、普通に見られる過渡的な音や短い音の場合、室内音響が音質に与える影響はかなり異なる。
多くの実験結果によれば、音の持続時間がたとえ2~3msであっても、われわれは成分の相対位相の違いだけで(各成分の振幅ではなく)音の識別ができることを示されている(Patterson and Green、1970)。
もし、聴取者の頭が部屋のどの表面からも60~90cm離れており、スピーカが壁にあまり近くなければ、そのように短い音がスピーカから再生された場合、それがどんな音であっても反射音(echo)が耳に届く前に終わってしまう。
したがって、成分間の相対位相が異なる短い音の違いを識別するわれわれの能力に、室内の反射はほとんど影響を与えない。これはHansenとMadsen(1974)によって確認されている。

これらの結果は、スピーカの位相応答が、再主音の聴感上の品質を決定する上で重要な要囚となる可能性かあることを意味する。

各周波数成分の相対位相の変化は、各周波数成分が広い周波数範囲に分布しているときよりも近接して分布しているときの方がはるかに検知されやすいので、周波数軸上で不連続に起こる位相変化は、広い周波数範囲にわたってゆるやかに起こる変化に比べて、主観的にはより大きな影響を与える。あいにく、前者の方がより普通の状況である。

最新の「高忠実度」なスピーカは、異なった周波数範囲を取り扱う二つあるいはそれ以上のユニットから構成されている。つまり、「ウーフア」が低い周波数領域に、「トゥイータ」が高い周波数領域に用いられる。
スピーカヘの電気的な入力は、ネットワークという電気的なフィルタによって高い周波数領域と低い周波数領域に分けられる。
そして、高い周波数領域と低い周波数領域の間の移り変わりの周波数が、クロスオーバー周波数と呼ばれる。

このクロスオーバー周波数こそが、急激な位相変化がよく起こる領域なのである。したがって、このネットワークこそが位相ひずみの原因である。加えて、ある種のキャビネット、折り曲げ型エンクロージャーや反射型キャビネットは特定の周波数領域で著しい位相変化をひき起こす。

周波数軸上で急激に位相が変化しないようにつくられているスピーカ、例えばQuad社の静電型は位相変化が急激であったり不規則であったりするスピーカに比べると、より明瞭で現実感のある音を再生すると判断される傾向にあることは注目に値する。
残念ながら、スピーカの間で見られる位相応答の違いを他の性能の違いから分離することは難しい。このため、あるスピーカが他のスピーカより位相特性が優れているために、より良い音で再生するとは、はっきりとはいえない。
BlauertとLaws(1978)は、語音、音楽、雑音、短いパルスなどを含む多くの複合音を用い、周波数成分の一部だけを残りの成分に対して遅延させ、位相ひずみの検知閾について検討した。
彼らは、遅延する周波数が1~4kHzの範囲にある場合、遅延時間の検知閾は約400μsであることを見いだした。
また、彼らは、いくつかのスピーカやヘッドホンについて実際に生じる遅延時間を測定した。
ヘッドホンについては、最悪のもので遅れ時間が500μsに達した。この値は検知閾よりもわずかながら大きくなっている。
スピーカについては1500μsに達するものさえあった。
この値は、検知閾よりはずっと大きく、スピーカから再生される音の知覚的な品質に重大な影響を与えるものと思われる。位相応答は知覚的には重要な側面であり、将来、より明確になることが期待される。
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以下は私の個人的な感想ですが・・・

◆ スピーカー再生における「位相」の問題は私自身長い間あまり重視してきませんでした。
 7年前にDEQXと出逢い、補正後の音を聞いたとき、位相特性の重要性に気付かされました。
 音響理論からではなく、実際の音の違いから位相や群遅延の影響を知ることになりました。
そして、今は・・・・
 LCネットワークよる位相の急激な変化を取り去ることで大幅な定位感の向上が期待出来る。
 バスレフ方式には位相の問題と併せて原音にはない余韻が付帯する可能性がある。
 再生周波数特性の平坦化は最優先課題だが、これは位相が変化しないデジタルEQで解決できる。
 こうした基本的な問題をクリヤーして初めて次の高音質化に向けた展開が考えられるのではないか・・・
 あえて指向特性の悪い(狭い)ホーン型も使い方次第では大きなメリットが・・・
 
懐具合と相談しながら自由にユニットを組み合わせて自分の部屋で自分の趣向に合ったシステムを・・・

DEQXとの出逢いから7年。
とにかく実践で、肌で感じてきた音質上の様々な謎や現象がたまたま出逢った「聴覚心理学概論」の中で、かなり明快に指摘されていたことを知り、大きな励ましとなりました。

今回、初めてこの「パンドラの箱」シリーズで理論とDEQXの関係を述べましたが、完成されたかに見える再生オーディオの世界にもまだまだ解決すべき基本的な問題が山のように存在することに気付いたとき、何だか、改めてワクワクしてきました。

自分でつくる「夢のスピーカーシステム」や、自作派ならではの「超簡単にして理想的なアンプの製作」等々・・・・
それらが信じられない値段でできるとしたら、余ったお金でCDやレコードを沢山買いたいと思います。

内緒ですが、
間もなくDEQXユーザーとなられる広島の西」さんが素敵なスピーカーBOXをデザインされています。
完全密閉型、内部の定在波問題をクリヤー、超大型積層楕円タイプ・・・・

完成したら私の第3のふるさと、広島に駆けつけますよ、西さん。
(ちなみに第1のふるさとは生まれ故郷-鎌倉、第2は四国-松山です。)


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2012-05-16 : ホンネトーク : コメント : 0 : トラックバック : 0
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プロフィール

栗原信義

Author:栗原信義

クリズラボの店主です。

自家焙煎のこだわり珈琲と、

何も足さない何も引かない

正確なサウンド!

あと10年、オーディオを中心に

感性と科学の両面から追求して

いきたいと思います。

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