指向性マイクは近接効果で低音増大の原理を教えて

質問

無指向性マイクには無い効果ですが、
単一や両指向性マイクなどの指向性マイクには音源に近づくと低音が増大する近接効果がありますが、分かりやすい平易な説明記事を見つけられません。

　近接効果があるのは分かりますが、なぜ低音だけ大きくなるのでしょうか？
平易な説明で教えて欲しいのです。
又記事などありましたらお願いします。

回答No.1

chiha2525_ · ベストアンサー

無指向性マイクは、音を拾う振動版の裏側が密閉されているのですが、指向性マイクというのは裏が少し（？）開いていて、後ろから来た音に対して、回り込んで振動版を表から押す波と裏の開いてる部分から来た波が丁度同時に振動版にあたるように（裏からの通路が工夫してあり）調節されている。

なので、前からきた音は拾うが後ろからきた音は拾わない、ということができる。
ところが当然、前からきた音もその一部が振動版の裏にまわって（工夫されている分遅れるものの）振動版の動きを抑えるように働く。この抑える働きは、周波数によって効果が違ってくる。簡単に言うと、低音は抑えられ出力が小さくなり、中高音はそれほど変わりない。さて、低音が小さくなるマイクの出力をフラットにするためにはどうすればよいか、といえば、低音を持ち上げてやればよい。

ということで、無指向性マイクは（出力をフラットに近づけるために）低音を持ち上げ（中高音はやや下げ）られている。
が、どの程度持ち上げるのかというのは、前方から来る平面波を基準に決めてある。音源に近づくと音の波は球面波に変わる、球面波に変わると簡単にいえば裏に回りこむ音の量が少なくなる。つまり”低音が小さくなる”のが少なくなる。低音を持ち上げる量は変わらないので、これにより音源に近づけると低音が大きくなる効果が生まれる。

１０分程度調べただけなので、間違いがあるかも。

お礼

調べて頂いて大変ありがとうございます。
無指向性マイクは、振動版の裏側が密閉されていて音圧に応じて感知しますが、
指向性マイクは裏が開いていて正面から来た音がそのまま振動板を動かすので音の速度に応じて感知するのは分かります。

　裏からの通路は高音が通りにくくても低音は容易に侵入するので低音は抑えられ出力が小さくなるので出力をフラットに近づけるために低音を持ち上げられているや、球面波に変わると裏に回りこむ音の量が少なくなるなどと言う説明はどうしても理解できません。

　単一指向性、両指向性などの速度形マイクは音源に近づくと低音が大きくなる近接効果があることはカラオケマイクなどで皆実感しているのに、
解明されていないのでは？音響工学書を探しても見つけられないのです。

　まだ納得できる記事が探せませんので今までの検討を述べます。
無指向性である圧力形は（スピーカー密閉形近似）で圧力を感知し、
指向性である速度形（スピーカー後面開放近似）は速度を感知する。

　音源から離れている場所はほぼ平面波で、音響インピーダンス実部範囲であって、圧力と速度は同じであり、低音ほど2倍/octで振幅（変位）して、圧力形マイクも速度形マイクもフラットな周波数特性が得られる。

　音源に近いところは球面波であって、低音ほど4倍/octで振幅が大きい音源が多いので速度形マイクでは音源に近づくほど高音よりも低音が非常に大きくなるのを感知するが、
振幅が大きくても低音は周囲に音が逃げて圧力が低いので圧力形マイクでは変化ない。

　共鳴管実験で、節と腹は圧力と速度の関係であり、速度がゼロの時に圧力が最大であるとの記事を参照しての思いつきでの考察です。

　又、スピーカー振動板には負荷質量Ｍａがあって振動板の質量にプラスして周囲の空気を動かします。
振動板は低音ほど4倍/octで振動しているので近くでは速度が大きいのですが、圧力は変化しないのです。
これと同様な効果がマイクにも出ているとの思いが強くなっています。

　簡単に言うと、空中で音を出す楽器、声などは低音ほど振幅（音圧と速度）を大きく出しているので遠くでは周波数特性がフラットであっても、
音源の近くでは低音の速度が大きいので速度形は低音を大きく感知するが、圧力形では低音が逃げているので圧力が上がらずに変化が無い。
近接効果の原因は、音源近くでは低音の速度が大きいのを速度形では検知できる。
この仮説は間違いでしょうか？

補足

まだ理論を見つけられないので、音響工学の振動板と一緒に動く空気の質量である負荷質量が関係しているのでは？と自分なりに考えてブログに掲載しました。
http://sirasaka.blog.bbiq.jp/blog/2015/04/post-a81f.html
確信がありませんのでご意見頂けるとありがたいです。