クロスオーバー帯域

質問

クロスオーバー周波数の意味は知っていますが、クロスオーバー帯域とはどういう定義なのでしょうか？

「クロスオーバー帯域の位相差を無くす（少なくする）必要がある」とよく言われますが、どこからどこまでを指すのか分かりません。
例えば2ウェイの場合、LFとHFの振幅が同程度であれば、なんとなくこの辺からこの辺までかな?!とは思いますが、LFのほうがHFより振幅が大きい場合はどこを指すのかよく分かりません。

よろしくお願いします。

回答No.3

John_Papa · ベストアンサー

クロスオーバー帯域(crossover spectrum)ではなくクロスオーバー領域(crossover region)ではないでしょうか？
気になったので””でくくって少し厳密にGoogole検索してみました。
"クロスオーバー領域"　17,200 件
"crossover region"　74,700 件
"クロスオーバー帯域"　12,700 件
"crossover spectrum"　848 件
これを見ると、crossover region圧勝ですが、日本語においては何故か"帯域"という表現も多く使われています。

region(リージョン)はDVDのリージョンコードにも用語として使われていますが、元々前提として明確な境目が無い場合に使われます。
クロスオーバー帯域がクロスオーバー領域の誤用だとすれば、領域　をもっと日常的な言葉に置き換えてクロスオーバー周辺　あるいはクロスオーバー一帯と解釈すれば良いでしょう。

定義は、”明確な境目が無い曖昧な範囲”という事です。
カットオフ周波数は-3dBと定義されています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%81%AE%E6%96%AD%E5%91%A8%E6%B3%A2%E6%95%B0
理論上ではクロスオーバーはハイカットローカットそれぞれのカットオフ周波数が一致するように設計されますが、ワザとカットオフ周波数を一致させなかったりフィルター特性を-6,-12,-18dB/Octではなくしたりで音作りするスピーカーシステムも多く存在します。
これらはカットオフ周波数＝クロスオーバー周波数　ではありません。
カットオフ後の低音用スピーカーと高音用スピーカーをそれぞれ測定して、周波数特性カーブが交わる辺りを実質上のクロスオーバー周波数とします。ここでも「辺り」という曖昧表現を使いましたが、能率の高い方にアッテネーター（減衰器）を入れてレベル調整する事になりますが、どの程度減衰させるかによって交差する周波数は変わります。クロスオーバー周波数付近でスピーカーユニットの特性が凸凹なら交差は１点だけでなく３点交差５点交差もあり得るでしょう。

また、位相差についてですが、ユニットの位置が違うのですから２次元の机上の計算では位相差が無くても３次元では位相差が発生します。
2KHzだと波長が17cm、8.5cmで半波長　つまり180度位相がずれます。測定用マイクから低音用のスピーカーと高音用のスピーカーの距離が8.5cm違う地点で測定すれば低音用と高音用で逆位相となりマイクの振動板上で打消しが発生してしまいます。このようにカタログ等に添付されるスピーカーの周波数特性というのは測定点での特性でしかないものです。人の耳は幸いな事に２つあり両耳が同時に同じ位相干渉を受けることは先ず有りませんし、固定されたマイクと違い、ほんの数センチの動きで状況が変わりますし、さらに僅かに遅れて到達する壁などからの反射音を利用して本能的に　より良く聞こえるように脳内で修正を掛けていますのでカタログデータ通りの特性で聞く訳ではありません。多点測定という方法もありますが、人間の耳を信頼して調整される方が普通です。
理論的な事は大いに利用すれば良い。ただ、振り回されてはならない。また、測定については現状と食い違う問題が多々有り、一例としての参考にしかならない。それを踏まえて人（自分）が決める。スピーカーシステム、特にクロスオーバーとかレイアウトについては、そうだと思います。

お礼

詳細なご説明ありがとうございます。帯域＝spectrumというのは違う気もしますが…

いずれにしても、crossover regionという表現が適切で、曖昧でしかないということですね。

回答No.2

Yorkminster

>> クロスオーバー帯域とはどういう定義なのでしょうか？ //

厳密な「定義」があるのか知りませんが、「クロスオーバー周波数の意味」が分かれば、大ざっぱには理解できるかと思います。

>> 「クロスオーバー帯域の位相差を無くす（少なくする）必要がある」とよく言われますが //

クロスオーバー周波数というのは、（たとえば2ウェイなら）LFとHFが現にクロスしている周波数、あるいはクロスさせるべき周波数、という意味ですね。フィルタの次数やカーブによって多少異なりますが、だいたい3dB～6dB落ちのポイントを指します。すなわち、実際に減衰が始まる周波数は、LFではクロスオーバー周波数より若干下、HFでは若干上になります。

これは、「同じ音を足すと音圧が2倍 = 3dB上昇する」からです。「同じ音」というためには、位相が揃っていなければなりません。言い換えれば、「位相がズレた音」を足しても、音圧は（少なくとも3dBピッタリは）上昇しません。逆相（180度）だと完全な引き算になるので、かえって音圧は低下します。

つまり、

(1) 位相が同じ音を足せば音圧が3dB上昇する
↓
(2) クロスオーバー周波数付近ではLF、HFの音が足されるのだから、3dB落ちのポイントをクロスオーバー周波数と定める必要がある
↓
(3) これが成立するのは、LF、HFの位相が同じ場合である
↓
(4) クロスオーバー周波数付近では位相が揃っている必要がある

ということです。逆説的、あるいは一種の循環論法ですが、「位相がズレていると周波数特性が乱れる範囲」がクロスオーバー「帯域」とも言えます。

実践的には、「HFを正相接続した場合と、逆相接続した場合とで、周波数特性が比較的フラットになる方と、比較的乱れる方とを比較して、現実的に問題となるレベルで差が生じる範囲」ということになるでしょう。

お礼

> 逆説的、あるいは一種の循環論法ですが、「位相がズレていると周波数特性が乱れる範囲」がクロスオーバー「帯域」とも言えます。

この説明で納得しました。
ありがとうございました。

回答No.1

adenak

http://www.dynavector.co.jp/lecture/crossover/crossmain.html
これ等参考になる後思いますが。

お礼

素早いご回答ありがとうございます。