安いスピーカーと高いスピーカーの違い

質問

数百円の小型USBスピーカーや、ケータイのスピーカーなどの、安くて小さいスピーカーは雑音の混じったような変な音が聞こえます。
一方、オーディオコンポなどの、高くて大きなスピーカー（システム）はクリアな良い音がします。
僕はオーディオにこだわる方ではないですが、これらの違いは僕にも歴然です。

この違いは一体何によって生じるのでしょうか？
物理的・電気的な観点から、ご教授お願いします。
（高級オーディオ同士の比較ではなく、数百円クラスvs１万円以上クラスの比較で、違いを教えてください。）

特に気になるのは
１．スピーカーの大きさ（直径、体積）やワット数がどのように関係しているのか？
２．スピーカーに入力される信号の時点で、決定的な違いがあるのか？
　　もしそうなら、安物の小型スピーカーを高級アンプにつなぐと音質が大きく向上するのか？

よろしくお願いします。

回答No.10

John_Papa · ベストアンサー

No.6です。

振動板の前後の気圧差は当りです。
軽い素材は、音声信号に対する追従性を良くする為です。
強い素材は、振動板の全面が同一の動きをする為に必要です。今回はこれらについて掘り下げてみましょう。
振動板の全面が同一の動きをする。これがなかなか作れなくて腰砕けになりやすいのです。全面同一の動きができきない場合を分割振動と言います。ボイスコイルに対してリニア（直線的／正確に　という意味です）に追従して運動ができる振動板って少ないです。No.6で逆転発想と書きましたがスピーカーの数からすれば分割振動するほうが圧倒的多数です。分割振動はボイスコイルの動きに共鳴（共振）しているので、刺激に対する共鳴で音を生み出す楽器を連想していただければ理解しやすいでしょう。楽器と違うのは共鳴する時間が短い素材や構造が選択されていることです。楽器と違ってスピーカーは様々な音に対処しなくてはならないのでいつまでも鳴り続けられると困りますからね。楽器の演奏が難しいように分割振動をリニア風にコントロールすることはなかなか難しく、この方面のメーカーノウハウの差はかなり開きがあります。
また、人の可聴範囲上限といわれる20KHzでは一秒間に二万回も前後運動する事になりますが、大きな振動板は当然重く慣性力も大きいのでこのような素早い変化に追従することが困難です。現実に行われている事は、振動板が軽く小さくい高音専用のスピーカーにするか、分割振動を利用するかです。
高級オーディオを含めてスピーカーは程度の差は大きいですが、リニアな部分と分割振動の両方を持っています。高級オーディオスピーカーはリニアな部分が多い、分割振動も程よくコントロールされている、周波数音域を別のスピーカーユニットに分割して良い部分を組み合わせる、などで対処されますが、ローコストスピーカーではもっぱら分割振動に頼っている、と言えるでしょう。

運動場のスピーカー
トランペットと呼ばれるホーン（楽器のホルンと同義）により、音の到達方向を限定すると共にアナウンス音声には不要な大きな振幅を要する低音を切り捨てている事と、ホーン構造の特質により振動板が非常に小さく軽くできる事、また高級スピーカーに匹敵する強力で大きなマグネットが使われる事により高い効率が実現されています。

＞振動板が移動距離を超えて、ケースにぶつかるなんてこともあるのですね。驚きです。
ケースといっても二つあり、一つはスピーカー磁気回路のハウジングと、もう一つはスピーカーキャビネットです。スピーカーキャビネットの場合は、サランネットと呼ばれますが前面に張ってある目隠しの布とか金属のネットやパンチングメタルなどのガードですが、充分に距離がとられてない為に結構ぶつかってますよ。
スピーカーの可動部はコイル（ボイスコイル）と振動板ですが、振動板にはエッジ／コイルにはダンパーと呼ばれる構造物で、前後方向には動くが上下左右には位置を保持できるようになっています。これらにより前後の可動範囲が制限されたり、一種のバネですのでリニアな動きを張力で妨害するといったマイナス面も発生します。それよりエッジやダンパーで起こる問題はエッジやダンパーですら分割振動を起こし上下左右の位置が保持できず、コイルが磁気回路の狭い隙間の壁面にこすれてしまってノイズになるという現象です。
これは、設計や工作精度の問題でしょう。

スピーカーの一般的構造のイラストは、参考URL

参考URL：

http://www.diy-sound.net/contents/speaker_01.html

お礼

再度回答いただき、ありがとうございます。

確かに、共振をうまくコントロールできないと、特定の周波数の音だけが音量が大きくなったり、長く続いてしまったりしますね。
音域ごとにスピーカーを分けるのは、これをコントロールしやすくする理由もあるということですね。

運動場のスピーカーが、それだけ（？）の違いで１０００倍もの効率を実現できることは、驚きです。
ホーン構造ってすごいんですね。

興味深い話をいくつも教えていただき、後学のための貴重な足がかりとなりました。

回答No.9

iBook 2001（@iBook-2001）

再び iBook-2001 です♪

お礼の書き込み戴きありがとうございます。

お礼に書いていただいた前半はそのとおりなのです。が、しかし、、、

「ちなみに」で始まる部分からの「リニア」に関する部分がこちらの表現が足りずに誤認されているようですので、、、

言葉自体は辞書等に任せますが、今回の場合は、アンプからの電力に正しく動いて音に変化出来ると言う部分と言う事で、正確性を意味していました。
さすがに１００Khzはすでに音とは言えませんが、１００Hzで例えますと、電気信号でスピーカーは１秒間に振動として前後に１００回動きます。
しかし、振動板は動ける範囲で柔軟性を持たせて固定されているので、動ける範囲と言っても動きにくく成って正確な動きが苦しい部分がでてくるものなんです。
全体的な状況でなんとか動いていますが、ドコカに無理な力が加わって変形による不要な空気振動を伴って来ます。これが歪み。
100Hzの信号で、大抵は整数倍の不要振動を発生させてしまいますが、程度問題で不要振動の方が多く成る範囲は信号に対して正確な動きでは無いと言えます。この状態がリニア（信号に対して直線的な動作）対応出来ていない言うのです。
実際のドラム演奏で、バスドラは大きな面積を力強く叩いて多くの空気を揺さぶりますが、それより小さいスピーカーでは空気を動かす為により大きな動きをしませんと空気振動として同じ量を動かす事が出来ません。　そのため　小さいスピーカー程、振動板の前後に動く範囲が求められるのですが、それは物理的になかなか難しい物ですね。

結果的に好ましく無い部分の変形を伴って動く為、主に整数倍の不要な音を伴ってしまいます。
これが音が良く無かった主な原因です。実際には整数倍以外の不要な音部分も多く成ってしまって、最後は「雑音のような異音」と感じられるように成ります。

他にも「音が割れる」とか「音が崩れる」など、いろんな表現が有ります。

良いはずの部分を超えてしまった状況なのですが、このような「歪み」をあえて利用するのが電子楽器で言うデストーションとか言う音の効果です。（エレキギターではどうやって好ましい強度な歪みを得るかで音色を変化させるエフェクターを多用したりします。）

音を造る側と、出来上がった音を聞く側では違いますので、ミュージシャンが意図した音を出来るだけ正しく再現するのが聴く側の前提ですね。

あくまで個人的な考えですが、スピーカーの振動板は一つで済ます場合、手のひらサイズが好ましいと思っています。赤ちゃんの指を考えない手のひらから、大人の手で指先までのサイズですよ。

赤ちゃんは手を開かず握った状態が多いので、奥行きも重要です。

地デジ化して液晶の薄型テレビに成った事で、音はかなり悪く成りました。
（まるで、別売りのホームシアターセット買え！と言わんばかり。）
廊下や隣室でもニュースを聞きたいと思ってボリューム上げたら、全く同じように聴きにくい苦痛な音に鳴ったりします。あらかに、リニアに再生出来る範囲が狭いと言えますね。

だらだら書いちゃいましたが、リニアの意味、伝わりますでしょうか、、、

お礼

再度回答いただき、ありがとうございます。

リニアでない、とは不要振動が多く発生して正確な音を出せていないことをいうのですね。
いわれてみれば、振動板全体を等しく正確に振動させるのは難しそうに感じます。
安物スピーカーから聞こえる雑音の正体もこれだったというわけですか。

ドラムの話を読むと、それと同じだけの空気振動を発生させるのが大変であるということを、具体的にイメージできて、とても納得できました。

とても勉強になりました。

回答No.8

iBook 2001（@iBook-2001）

はじめまして♪

スピーカーはアンプから送られた電力で動く物です。
その動きによって、空気を振動させて音になります。

振動板の面積が大きい方が効率よく空気を動かせます。
振動板サイズなどに適した箱の容積がアリ、小さ過ぎたり大き過ぎたりすると低音感に影響が出て来ます。

ワット数は、アンプから入る電力値で、ここまでなら壊れないよ、と言う指標。
実際の音量や音質とは直接結びつかない部分です。

スピーカーに入れる信号、アンプの出力ですが、ワット数等の部分は機器の能力次第で大きく違いでしょう。
音の信号として、質の部分も影響は有るのですが、普通に聞き流す程度ならさほど違う物ではありません。

「安物の小型スピーカーを高級アンプにつなぐと音質が大きく向上するのか？」
ほとんど変わらないでしょう。すでにスピーカーの能力を超えてますから。
逆に、スピーカーだけ大きめの効率が良い物にする事で、当たり前の音が得られます。

「数百円の小型USBスピーカー」でも、音量を小さくして、ヘッドホンの様に耳にあてがうと、わりとマトモな音が聞こえます。
そこから数センチ離すと、音が小さいのでボリュームを上げてしまうと、いきなり音が崩れてしまうんです。電気的なワット数としてはまだまだ余力が有るのでしょうけれど、音の質としては既に限界を超えているんですね。

「雑音の混じったような変な音」
ご指摘は正しいですねぇ。御質問者様の聴感が正確だからでしょう。
実際には雑音ではなくて、振動板がリニアに動く範囲を超えて動かされている為に、多くの部分で歪んだ振動音が混ざっています。

振動板を動かせば必ず反動も有るので、よりリニアに動いて奇麗な音を得る為には、反動に負けない頑丈で大きくて重い方が有利に鳴るものです。

お礼

回答ありがとうございます。

強力な信号でドライブすると、多少のノイズ要因をものともせず、いい音を出せるんじゃないかと考えていたのですが、実際にはどの安物スピーカーも音を大きくすると音質が悪化していくのを疑問に思っていました。

振動版は、弱い信号に対しては正確に振動して、強い信号だと歪みが発生して意図しない振動が発生してしまうんですね。
ちなみにリニアな振動とは、入力信号の周波数に比例して振動板が振動することをいうのでしょうか？
（つまり非リニアな範囲では、100kHzの信号を入力しても90kHzでしか振動しない、とか）
それとも単に、余計な振動の発生しない振動をすることをいうのでしょうか？

回答No.7

nijjin

３としてスピーカー本体の作りもあります。
たとえば、振動版（コーン）に防弾チョッキで使うアラミド繊維を使ったり
表面をコーティングしたり、数種類の素材を組み合わせたり
高い磁力を持つ磁石を使ったり、ボイスコイルの導体に高価なものを使ったり
フレームを頑丈にしたり振動対策したり
と、ただ紙の振動版に極細のエナメル線を巻いただけのボイスコイルの安いスピーカーとは何もかも違います。

また、４としてネットワーク回路にも良いパーツが使われクロスもスピーカーの特性に合わせて決められるなどスピーカーの大きさや入力信号以外の部分も大きいのです。

安物のスピーカーを高級アンプに繋げればスピーカーの限界値まで能力を出し切れると思います。
しかし、本当に良いスピーカーと比べるとその差は歴然と出るでしょう。

餅は餅屋、極端な価格差にならないよう良いスピーカーには良いアンプ、安いスピーカーには安いアンプが一番バランスが取れると思います。

お礼

回答ありがとうございます。

入力信号を正確に音として再現するために、スピーカー内のパーツにも随所に工夫がされている、ということですね。

調べたところ、ネットワーク回路というのは、バンドパスフィルタを使って低音用スピーカーや高音用スピーカーに振り分ける部分、ということであっていますでしょうか。
たしかにここでソースの信号に含まれるデータを、周波数域ごとに正確に抽出できなければ、正しい音が出せないですね。

回答No.6

John_Papa

一般的なスピーカーはマグネットとコイルで駆動部分（磁気回路）が構成されています。
コイルに流れる電流に応じてコイルの先に付けられた振動版が運動して空気を押すことで空気圧に波ができて、聞こえる音になります。
普段何も気にしていませんが、我々もスピーカーも１ｃm2あたり１トンの空気圧の中にあります。そのため振動板を動かすためにはその重量や面積に比例した大きなエネルギーが必要になります。これには磁石の大きさ・コイルを通過する磁力線の強さと密度・コイル振動板の移動可能距離などで対策がとられます。
日本のオーディオ業界では高級スピーカーでもコイル振動板の移動可能距離（運動域）に余裕が無い傾向がありますが、そのため許容入力内でもコイルや振動板がケースに激しくぶつかったり磁気回路を飛び出したりという事例を見受けます。ましてコンパクトなスピーカーにそのような運動域を充分に持たせる事はできません。安価なスピーカーでは運動域を超えることすら設計に盛り込まれていません。
また振動板が空気圧に負けて歪んだり勝手に振動（振動が治まらない）する状態では正確な音にはなりません※注１。軽くて強い素材が理想で、同じ素材なら面積が大きいほど問題も大きくなります。金属板／樹脂／ダンボール／コピー用紙など手に持ち前後に動かしてたわみ具合をみればどんな板が振動板に適しているか想像できるでしょう。振動板が円錐型やドーム型をしているものが多いのも強度を高める為です。
設計・素材・加工技術などメーカーの技術が発揮されます。

※注１）逆転発想で、正確で無くても良いから振動板の歪みや勝手な振動を利用して小さなエナルギー（小さな磁気回路、安価なパーツ、貧弱な外装）で、それらしく音を鳴らそうという考え方もあります。古くからテレビやラジオのスピーカーではこの思想で作られたものが使われています。この発想は、よりコントロールされた形で個性的な高級スピーカーにも取り入れられています。

１．スピーカーの大きさ（直径、体積）やワット数がどのように関係しているのか？
→同じ磁気回路の場合、振動板の面積×ワット数（入力）は音量（音圧ともいう）出力に比例します。
ちなみに同じ磁気回路と振動板（つまり同じスピーカー）の場合、音量はワット数の二乗に比例します。
スピーカーには、電流を音に変換する効率に非常に大きな違いが有ることも知っておいてください。例えば、
ＰＣ用のコンパクトスピーカーと学校の運動場に設置されているスピーカーでは同じワット数で出る音量に３０倍以上の音量差があります。
ＰＣ用のコンパクトスピーカーが壊れないと仮定して、運動場で使うには１０００倍程度の出力のアンプで駆動して同じ音量なのです。

２．スピーカーに入力される信号の時点で、決定的な違いがあるのか？
　　もしそうなら、安物の小型スピーカーを高級アンプにつなぐと音質が大きく向上するのか？
→こちらはアンプの品質が関与するかどうかという質問ですが、アンプの品質も大きく関与します。
高級アンプにつなげばアンプに関与する部分の品質は改善されるでしょうが、スピーカーの品質まで改善することはできません。
むしろ、もともと能率が低くて出てくる音量が小さいため、高出力の出せる高級アンプでは簡単にコンパクトなスピーカーの許容入力を超えて、ケースに接触するノイズだけでなく故障に直結することになるでしょう。

お礼

非常に詳しい回答ありがとうございます。

振動板が移動距離を超えて、ケースにぶつかるなんてこともあるのですね。驚きです。
振動板が空気に負ける、というのは、速く大きな振動をしたときに、振動板の前後に気圧差ができてうまく振動できない、ということなのでしょうか？
これだと、確かに面積が大きいと問題が大きくなりますね。

軽い素材がいいのは、軽いほど振動板の運動エネルギーが小さいから、前の信号による振動を抑えつけて、新たな振動を作り出しやすい。
強い素材がいいのは、強い張力をかけて振動板を作れるから、高周波振動をさせやすい。
ということであっていますでしょうか？

運動場のスピーカーがそんなにすごいなんて全然しりませんでした。
「振動板の歪みや勝手な振動を利用して」というのを、極限まで追求した結果、そんなに大音量を低電力で出せるようになった、ということでしょうか？
１０００倍もの大きな差が出る理由が非常に気になります。

とても勉強になりました。

回答No.5

yosifuji20

１．スピーカーの大きさ（直径、体積）やワット数がどのように関係しているのか？

高級スピーカーと安価なものの最も基本的な違いは、その作り方にあると思います。
スピーカー自体の原理は価格に関係なく同じです。電流に応じて振動するボイスコイル、その振動を音に換えるコーン、コーンを支えるエッジなどです。

高級品はこういうパーツの一つ一つに非常に精密な加工を加えて、音声信号をできる限り正確に音の振動に換えるように工夫をしています。
安価なものはその点では音さえ出ればよいと言う程度のつくり方です。
又ボックスなどの材料や加工も音響的に良いとされるものを使っています。
こういうことを意識していない千円台の製品で良い音を期待するのはまず無理です。

このことと直径、体積やワット数は直接ありません。構造を丈夫に作ればワット数は大きくできますが微妙な振動はできません。
直径を大きくするのもそれだけで音がよくなるわけではありません。やはりその大きさに見合う音響的な設計や材料になっているかが問題です。
体積も同じことですが、ただし低音尾で方は堆積が大きいほど出すのは容易です。予算と設置場所があれば大きい箱にしたほうが間違いはありません。、

２．スピーカーに入力される信号の時点で、決定的な違いがあるのか？
もしそうなら、安物の小型スピーカーを高級アンプにつなぐと音質が大きく向上するのか？

オーディオの音の違いは スピーカー＞＞アンプ＞＝ＣＤと言う感じでしょうか。
スピーカーごとの音の差異がもっとも大きく、アンプはそれに比べると機種ごとの違いはかなり小さくなります。
でもこれも程度問題で、やはり極端に安価なものが良いということはありません。
実用的にはアンプは5-10万円も出せば 十分かなとは思いますが。

現実には予算と、どの程度の大きさのものをおくことができるかと言う部屋の条件があります。
これらにあわせて適当なものを選ぶのですが、最初は雑誌や販売店で研究されたら良いと思います。

お礼

回答ありがとうございます。

＞高級品はこういうパーツの一つ一つに非常に精密な加工を加えて、音声信号をできる限り正確に音の振動に換えるように工夫をしています。

安物では、音声信号を正確に再現できないために、高音や低音が出なかったり、余計な雑音が入ったりするんですね。
安物で省略されている工夫が、どのように音質に影響を与えているのか興味があります。

回答No.4

hayasi456

弦楽器でたとえるならば
バイオリン、ビオラ、チェロ、コントラバスと大きくなるほど低音になります。
大きなスピーカーほど低音が出せます。
ワット数は音の大きさに関係します。低レベルのスピーカーは大きな音を出すと音が割れます。
（ちょっと良いスピーカーで大きな音で聞いていると家族に怒られます。）

スピーカーに入る信号は楽器の演奏者のようなものでしょう。
演奏が下手ならば高性能スピーカーでもたいした音は望めません。
（ちょっと良い中古のギターの練習をしていたらやはり家族に「うるさい。」といわれました。）

高性能アンプに低レベルのスピーカーを繋いだ場合、ハイレベルな演奏者は低レベルな楽器でもそれなりの演奏が出来ます。低レベルのスピーカー能力の限界に近い音は出せるでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。

分かりやすい例えですね。
「低レベルのスピーカー能力の限界」を引き出すことで、どの程度の改善が望めるのか興味がありますね。

回答No.3

haru13000

１．スピーカーの大きさ（直径、体積）やワット数がどのように関係しているのか？
音は振動です。低音は、大きな振動板がゆっくり振動する事により生まれます。高音は、小さな振動板が速く振動する事によって生まれます。
以上から、一般的に大きなスピーカは、豊かな低音を再現する事ができます。
ワット数は、多分、どれぐらいの入力を入れても壊れないか、という耐入力を言われていると思います。
これは、音質とは直接関係はありません。

２．スピーカーに入力される信号の時点で、決定的な違いがあるのか？
スピーカは、要するに入力された信号をどれだけ正確に再現できるか？が高性能のスピーカかどうか？になると思います。
つまり、ノイズだらけの入力信号を高性能のスピーカで再現すれば、ノイズを正確に音にします。

3.安物の小型スピーカーを高級アンプにつなぐと音質が大きく向上するのか？
オーディオはバランスです。また、アンプは、入力された信号を増幅しているだけです。
ソース・ファーストという言葉があります。つまり、どんな高級機器を用意しても入力信号がダメダメだったら音も酷い、という事です。
御質問を拝見するとあたかもアンプとスピーカで音が決定すると思っておられるようですが
アンプに入る前の段階は、もっと重要です。
酷い音の入力→高級アンプ（正確な再現）→高級スピーカ（正確な再現）→酷い音
と考えると分かり易いかな。
また、音の出口であるスピーカが安物であれば、再現性に問題がありますから安物のアンプにつなぐよりは良くなる可能性はありますが、限界もすぐ来るであろう事は言えます。

お礼

回答ありがとうございます。

ワット数が音質と直接関係しない、というのは知らなかったです。
調べてみたら、１Wや２Wでも十分大きな音が出るみたいですね。

ソースの音質が悪ければ、高級セットを使用してもダメだというのは理解しています。
２の質問では、「高級アンプが生成した信号と、安物スピーカーに内臓されているようなアンプが生成する信号では、品質に決定的な違いがあって音質に大きく影響しているのかどうか」、ということを意図しています。

回答No.2

Yorkminster

1.
一般的に、「どれだけ低い音まで再生できるか」は、「同時に動かせる空気の量」によって決まります。従って、スピーカーのサイズが大きいほど良く低音を再生できる、ということになります。

もっとも、面積を大きくするだけでなく、「振動板の移動量」を大きくすることでも結果は同じです。そこで、小型スピーカーで低音を欲張ろうとすると、振動板を大きく振動させることになります。この場合、中高音での歪みが増えます。

だからといって、面積を大きくすることにデメリットがない訳ではありません。要はバランスの取り方次第で、高級品ほどよく練り込まれているということです。

ワット数は音質には直結しません。ところで、スピーカーの構造は電磁石と一緒で、振動板の根元にはコイルがついており、これに音声信号が流れます。大音量で再生するときは、このコイルが大きく発熱し、歪みの原因になります。1万円程度のスピーカーでは特に対処されていませんが、数10万円クラスではこういった問題にも着目しています。

2.
USB接続のスピーカーはデジタル信号が入力され、内部でアナログに変換した上、増幅されています。これに対して、ミニコンポのスピーカーにはもとから増幅後のアナログ信号が入力されています。しかし、これは音質を考える上で決定的ではありません。

むしろ、スピーカー（の振動板などのパーツ）の品質、増幅回路の品質、デジタル/アナログ変換の品質などが重要です。つまり、「USB接続のスピーカーだから高音質」なのではなく、乱暴にいえば「値段が高いから高音質」なのです。

この中で最も影響が大きいのが、スピーカーです。極端に言って、ミニコンポと10万円以上するアンプとで劇的なクオリティの差はありませんが、1万円のスピーカーと10万円のスピーカーでは「月とスッポン」くらいの差があります。いわんや、ケータイのスピーカーは「比較すること自体がおかしい」というほどクオリティが違います。

もっとも、500円のUSBスピーカーを分解して、増幅器などはそのままスピーカー部分だけ高級品に買えれば、多少は高音質になりますが、さりとて変換回路や増幅回路もチープなので、たかが知れています。

従って、決定的なのは「スピーカー部分の品質」であり、コスト＝価格によって決まると言って良いですが、その他の部分とのバランスも無視できない、というのが答えになります。

お礼

回答ありがとうございます。

低音では振動数が小さいので、面積を大きくして振動させる空気の量を増やしたり、振動版の移動量を増やして振幅を大きくすることで、エネルギーを大きくして大音量を出す、ということでしょうか。

みなさんが言うようにやはり、スピーカーの質は非常に重要なんですね。

回答No.1

sp6m6cy9

1.スピーカーの箱の大きさが変われば反響する面積も増え深みのある音が出ます。
　またドライバの直径などにも左右されます。　
　出力(W)が大きいと重低音に特化します。

2.スピーカーに入力される信号の時点では変わりません。
　入力の仕方で差が出ます。
　デジタルかアナログかの違いですね。ノイズの影響を受けにくい分デジタルのほうが音質で優位に立ち　ます。
　あとは入力先のスペック次第です。

お礼

回答ありがとうございます。

確かに、重低音は周りの物も振動して、いかにもパワー使っていそうですね。
デジタルとアナログの違いは理解しています。
２で書いた信号とは、最終的にスピーカーの部品に入力されるアナログ信号のつもりでした。