録音と再生

質問

あまり科学的なことがわからないので、教えていただきたいのですが、たとえば、スタジオでもライブでも、なぜ録音時に使うマイクロホンはそんなに大きくないのに、再生時のスピーカーは大きいほどよい（低音再生の為）のでしょうか？同じく空気の振動をとらえるか、放出するかの違いだけなような気がするのですが。拡声（大きな増幅）ということではなく、近く（ニアフィールド）であれば、小さいスピーカーでOKとはならないのでしょうか。録音（マイク）はやはり微小信号で、そのままでは、＝ヘッドホン再生ということになるのでしょうか？人間の耳ではもっと大きい音として聞いている気がするんですが・・・。

回答No.1

yosifuji20 · ベストアンサー

マイクロホンは、音である空気の振動を振動体で受けてそのとおりに動き、それによる変化を電気信号に変える働きをします。この場合、微弱な振動にも追従するために軽い振動体のほうが良く音を捉えることができます。
小さな音の波で重たい鉄板を動かすことは難しけれども、軽い羽を空気で動かすのは簡単ですね。

一方、スピーカーは音声の電気信号で振動体を動かして空気の振動を作り出し、音とするものです。
この場合、大きな音を出すためには大量の空気を動かさなければなりません。これには小さな振動体で大きな距離を動かすか、大きな振動体で小さい距離で済ますかということがありますが、いずれにしてもその振動で前後に動かせる空気の量が必要です。

スピーカーの構造から前後に動かす距離は無限ではありません。というよりはせいぜい数mm程度です。この距離で特に低音域の音を大音量で出すには面積の大きな振動体を使ったほうが容易に大量の空気を振動させることができます。

高音域ではその空気の量もわずかになってくるのと周波数の共振の関係から小さな振動板でも実用になります。

マイクは他の物体が起こした振動に追従すればよいのですが、スピーカーはその振動をできる限り忠実に作り出さなければならない、この機能の違いがそのサイズの違いの原因です。

お礼

大変参考になりました。ありがとうございました。

回答No.3

iBook 2001（@iBook-2001）

はじめまして♪

マイクは空間の音を捉える道具で、例えてみたら耳穴の鼓膜の様な物。
スピーカーは音を出す道具なので、楽器の大きさが必要と言う考え方ではどうでしょうか？

ライブなどでは、楽器本体から実査に出る音より極端に大きな音量を必要としていますから、大型スピーカーを山積みして、広い会場に音が届くようにしています。

あんなスピーカーの１m以内に居たら、耳に障害が出る様な大音響でしょうね。

基本的に、音は距離の2乗に比例して減衰して仕舞うため、１mで必要な音量を、２mなら４倍のパワー、４mなら、８mなら、、、　そのため　あんな大規模になっちゃうんです。

これの逆が近接視聴のニアフィールドなら小型スピーカーで小さなパワーでも十分な音質と音量が得られる事に成り、極端な例がヘッドホンやイヤホンという小型振動板で間に合うという事です。

楽器も低音楽器程大型ですから、低音を諦めたトランペット型スピーカー（メガホン型）では、大きさの割りに遠くまで音を届けやすく出来ます。（ただし、正面方向のみですので、広範囲に音を出す防災無線のスピーカー等は多数個をあちこち方向を変えて取り付けていたりしますね。）

あの音量で数百メートル先まで十分な低音も届けようとしますと、巨大なビル並みに成りそうで、仮定の計算すら興味が出てこない非現実でしょう（笑）
なにしろ　半径数十メートルの人は健康被害が有りそうで、立ち入り禁止にしなくちゃ（爆笑）

ドラムセットの太鼓とトライアングルを考えてみて、大きさが豊かな低音に必要という事実を想像し、周波数による空気振動、ゆっくりに成れば成る程空気の押し引きが周囲へ逃げてしまい安いという物理的現象にも考慮してくださいね。

ちなみに、音を扱うオーディオは、科学と工業製品と聞いた人の感性、芸術論が混在していますので、有る程度切り分けて考えましょう。

地震を記録するセンサーは小型ですが、地震を発生させる為には非常に大きな物が必要に成ると言うのと、マイクとスピーカーの大きさ関係は、震動を扱うという一部で同じ様な考え方も出来ます。

ちなみに、この回答書き込み前から先ほどまで３回揺れました。東北の北側で日本海側ですから、揺れて気持ち悪かった程度の状況ですけれどね。（まだ、乾電池やカセットボンベは入手不可、太平洋側の方々に最優先ですから、当然でしょう。　ケータイは今は繋がりませんが、落ち着くまでメールも控えます。停電は無いので、PCから回答書き込みでしたよ～ん）

節電の為に、昔の様に大型スピーカーで高能率なら、アンプのパワーが数ワットで大音量が得られるのにねぇ。

お礼

大変参考になりました。ありがとうございました。

回答No.2

Yorkminster

>> なぜ録音時に使うマイクロホンはそんなに大きくないのに、再生時のスピーカーは大きいほどよい（低音再生の為）のでしょうか？ //

まず、マイクに関して。

音波というのは、一定周期での気圧の変化です。たとえば1000Hzなら、1秒間に1000回、高気圧と低気圧が入れ替わる訳です。これを電気信号に変換するとき、最も良いのは、「空気そのもの」を直接電気に変換することです。つまり、可能な限り空気と一体化するようなサイズ、重量、材質であるほうが望ましいと言えます。

ちょっと違う例を出しましょう。大海原に出たとして、人間が丸裸で海に飛び込んだら、おそらく「海と一体化したような感覚」になるでしょう。自分も波の一部になったと感じられるはずです。しかし、大型貨物船やタンカーだと、小さな波はまったく感じられないでしょう。それと同じです。

対して、スピーカーは、「大海原の波」を作りださなければなりません。それには、巨大な振動板を、大きく前後させる必要があります。低音の再生能力は、「同時に動かせる空気の量」と大きく関係します。現在は、比較的小口径でも振幅を大きく取ることでこれをカバーしていますが、昔は、振幅を大きくできなかったために押し並べて大口径が主流だった訳です。

ちなみに、マイクも、概して口径が大きいほうが低音をよく拾います。しかし、高音の波長は数mm～数10mmなので、口径が大きいと位相が狂います。そのため、小口径マイクのほうが（抽象的な表現ですが）きれいな音になりがちです。

>> 近く（ニアフィールド）であれば、小さいスピーカーでOKとはならないのでしょうか。 //

その通りです（もちろん、スピーカーの設計にもよりますが）。逆に、あまり小さな空間に巨大なスピーカーを押し込んでも、まともに再生できません。従って、部屋のサイズや用途に応じてスピーカーを選ぶのが良く、何でもかんでも大きければ良いという訳ではありません。

>> 人間の耳ではもっと大きい音として聞いている気がするんですが・・・。 //

人間の聴覚の限界は、音圧レベルで120dB前後と言われています。これを数10分間、毎日聞き続けると、難聴の危険があるとされています。マイクは、ものによりますが、最大で150dB近い大音圧にも耐えられます。生楽器でも、トランペットを耳元で吹かれると耳がおかしくなりますが、マイクは余裕で耐えます。

これは、音源との距離の問題です。一般に、音圧は、距離の2乗に比例して減衰します。従って、ジャズのようにかぶりつきでも演奏者から2m程度は離れているので、楽器から数cmの位置にあるマイクとは比べ物にならないほど小さな音で聞いているのです。

お礼

大変参考になりました。ありがとうございました。