マイク、スピーカーの指向性について

質問

ボーカルマイク、楽器用マイクなどでは１万円前後で品質のよい指向性マイクがありますが、
スピーカーでは、業務用の美術館案内用などでしか聞いたことがありません。

スピーカーに指向性を持たせるのは難しく音質や価格面で問題があるのでしょうか？

回答No.4

HAL2（@HALTWO） · ベストアンサー

>指向性のスピーカーで聞いたことがないので分かりませんが、ヘッドフォンやイヤフォンは自分の耳に合うのを探すのが難しいので、
フリーの状態で回りに迷惑をかけずに音を聞けたら結構需要がありそうだと思いますがないのですかね。
長時間着けていると疲れますから。
当たり前の事ですか複数人で聞くためのものではなく、個人利用を考えてです。

確かに業務用 (というか研究用) ではパナソニックが可聴帯域外の高周波をキャリア信号とすることによって極めて鋭い指向性を持たせ、２基のスピーカーから出る音波が交差した空間で干渉波が可聴帯域の低周波を発生させることにより、地下鉄のホームに整列する人達の頭上だけに「降車する人を待ってから順序良く御乗車ください」みたいなアナウンスを流すシステムを研究していましたね。

聴集者がちょっとでも動いたら途端にステレオ感が崩れるばかりか音自体もなくなってしまいますのでステレオ再生システムとしては無意味なものですが、電車の音にかき消されることなく頭上から音が聞こえるというのは面白い発想でした。

御質問者さんの希望に沿う製品としては SONY MDR-F1 というヘッドフォンはどうでしょうか？

http://www.sony.jp/headphone/products/MDR-F1/

指向性スピーカーとは全く異なりますが、どちらを向いても常に耳のそばにスピーカーがある状態をヘッドフォンで実現させたもので、他のヘッドフォンとは違って耳を覆いませんので耳が蒸れることがなく、耳のそばで鳴っているのでかなり大きな音量にしても部屋の外にまで音が響くこともありません。

音色は SONY 製モニター・ヘッドフォン・シリーズとは異なる、長時間の使用に適した耳あたりが良く聴き易い音色となっており、周波数バランスも高域を抑えて耳あたりを良くするといった安易な手法を採らず、重低音域から超高音域までフラットなバランスを持っています。・・・モニター・ヘッドフォンと較べると解像感が足りないとも言えますが、解像度を高めると聴き疲れるものですので、長時間聴集用としては良くまとめた音質だと思います。

回答No.6

John_Papa

ホイヘンスの原理（←検索で調べてください）を駆使すれば音の指向性（ビーム）コントロールも可能と考えられます。
実際、ヤマハのデジタル・サウンド・プロジェクターYSPシリーズのスピーカーはホイヘンスの原理の応用です。

ただ、可視光線の波長は380nm～750nmで波長が２倍の範囲に入っていますが、
音は20Hz～20KHｚなので、その波長も17mm～17mと１０００倍の差になり、波長ごとに小分けして制御しないとコントロール不可能です。
これもホイヘンスの原理で説明されるのですが波長が長いほど回折が大きくなるからです。
また、音の波長は我々の生活空間と交差する長さなので環境から様々な干渉を受けてしまうのがオーディオにおける最も困難な課題でもあります。（←脱線しました。）
デジタル技術の無いオーディオ機器が使われ始めた当初からホーンを工夫して指向性をコントロールしていました。優秀な指向性のホーンスピーカーは有ります。ホーン利用の限界もあり開発費も高額になり当然高額です。
また、最小波長の半分（約8mm）以下のスピーカーは現実的でないので全音域での位相を合わせる事もコンデンサ型とか圧電型を除いて構造上無理です。

マイクは、小ささが位相上有利に働くので、ホイヘンス・フレネルの原理を使った干渉による指向性をなんとか利用できています。

解析効果の少ない超音波を使ったパラメトリックスピーカーや、
http://www.hssjapan.com/
美術館のインフォメーションなど印刷できる平面スピーカーも、http://research.yamaha.com/transducer/tlf-speaker/
ホイヘンス・フレネルの原理の応用です。
研究してみてください。

回答No.5

tetsumyi

指向性スピーカと言えば平面波スピーカがあります。
http://ai-shop.info/
津波のように１方向に音を発生する特性を持ちますが、低音域は物理現象として回り込みが発生するので充分な指向性を持たせることができませんし音圧が下がります。
可能性として、低音域の波長と比較して充分大きい面積（縦横１０ｍ以上）の平面波スピーカーを作れば指向性が出ます。

回答No.3

uruz

オーディオという世界でのスピーカの理想は無指向性です。
無指向性の方が音場再現には良いからです、そのため各メイカーはより音を拡散させるための技術開発を行っています、ツイーターの前にディフューザーを付けたり、背面にもスピーカーを付けたり、スピーカーを上向きに取り付け反射板で360度に拡散させたり、エンクロージャー(箱)を球体にしてその全面に沢山のスピーカーを取り付けたりと実に色々な工夫がされています。

回答No.2

HAL2（@HALTWO）

＞スピーカーに指向性を持たせるのは難しく音質や価格面で問題があるのでしょうか？

いいえ、オーディオファイル・スピーカーには初めから適度な指向性があり、これによって適切なステレオ臨場感が得られていますので、特に指向性を変える必要がないのです。

レコーディング・スタジオのモニター・スピーカーとは大きく異なる方向で良い音を追求したスピーカーとして 1968 年の初期モデル発売開始から 2004 年のウェストボロー (West Borough) まで 36 年以上も数百万円というケタ違いのハイ・エンド・スピーカー群に拮抗して常にハイ・エンド・スピーカー・カテゴリーのベスト・バイ商品に君臨し続けた Bose M901 シリーズは「楽器音の自然な臨場感を出すには直接音と間接音の比率を 1：8 にするべきである」という主張に基づいて前面 1 基、後面に 8 基のスピーカー・ユニットを配していましたが、オーディオに関してはイギリス人と並んで世界有数のマニアぶりを示す日本向の製品が最もエスカレートした 1980 年代には前面放射の指向性を制御するリフレクターを左右に配した M901SS なんて商品も発売されていました。

http://speaker.kir.jp/bose/901ss.htm

一方、1972 年に発表された Vicotor GB-1H のような無指向性型スピーカー・システムはステレオ定位感が妙な感じになってしまうもので、左右スピーカーを結ぶ線上に左右から音を放射する手法は勧められません。

ヘッドフォンも正確にはステレオではなくバイノーラルであることからステレオ・ソースでは頭の後方に楽器が定位してしまう特性があり、これを是正するためにバイノーラル録音を行ったり、位相補正を行った専用アンプを使うものもありました。

http://www.tommyjp.com/2010/11/blog-post_20.html

http://audio-heritage.jp/VICTOR/etc/hm-200.html

(位相補正を行った専用アンプを使うものはモデル名を忘れたので探せませんでした)

3D システムの SW (スーパー・ウーファー) が 1 本しかないことからも判るとおり、100Hz 以下の低音域は何処から発生させても発音位置が殆ど判らないもので、FM チューナーのカタログを知っている人ならば高域も 10kHz なんてステレオ感を期待できない帯域であることを知っているのですが、この 100Hz から 10kHz までの帯域の中でも最も音色や方向性を認識し易い 3kHz 付近ではコーンだけでなくホーンやドームといった様々なスピーカー・ユニットがあり、それらの構造の違いが指向性の違いを生み出していることは御存知でしょうか？

例えばホーン型ユニットは指向性が鋭いことから昔はホーン開口部を複数並べたマルチ・セルラー・ホーンという形式のものがフルレンジ・コーン・ユニットのセンター・キャップ部に取り付けられていたものですし、ディフューザーやリフレクターと呼ばれる拡散器を取り付けたホーン・ツィータも存在します。

一方、ドーム型ユニットは極めて広い指向性と低い歪率を持つ特徴があり、一時は Yamaha NS1000M のようにドーム型ユニットを多用したモニター・スピーカーも作られました。(名前は忘れましたが、アメリカには大型のドーム型ユニットを 4 基使ってフル・ドーム・システムとしたモニター・スピーカーがありました)

特殊な指向性を持たせたスピーカーは Bose 社が得意とするもので、現在では DSP (デジタル・シグナル・プロセッサ) の発達により AV アンプ側で音場感を変えることができるようになったことから M901 シリーズのように廃番になったものが多いとは言え、今でも 301V や 201V のようにツィータの向きを変えたものや、AM5-III のサテライト・ユニットや 161 のようにフルレンジ・ユニットの向きを変えたものが存在します。

Bose のスピーカー群を見ても判る通り、スピーカー・システムの指向性を変えること自体に音質面や価格面での問題は殆どないと言えるのですが、使いこなすにはかなりの手間を要しますので、大抵は初めから指向性を固定したシステムになっています。

回答No.1

ultraCS

別に難しく無いけど、そもそも、用途がない。民生用ではほとんど必要が無い技術ですからね。

テレビやオーディオのスピーカーに指向性があったら、視聴ポジションが限定されて逆に不便だし、視聴位置がちょっとずれただけで位相が狂います。
また、PAに指向性があったら、良く聞こえない席の観衆が反乱を起こします。

というように家庭用、PA(Public Audience)用といった用途では使いようが無い技術なのです。それ以外で、モニタなど限定して視聴したければ、密閉型ヘッドフォンを使えばいい話ですから

補足

指向性のスピーカーで聞いたことがないので分かりませんが、
ヘッドフォンやイヤフォンは自分の耳に合うのを探すのが難しいので、
フリーの状態で回りに迷惑をかけずに音を聞けたら結構需要がありそうだと思いますがないのですかね。
長時間着けていると疲れますから。

当たり前の事ですか複数人で聞くためのものではなく、個人利用を考えてです。