雑音を一定の距離に置くと音が合成される?

質問

二台のラジオから聞こえる雑音を、一定の距離を置くと、中間地点で二つの音が合成され、声となってメッセージを伝えられる。というのを本で読みました。第一次か第二次の世界大戦中に使われていたとのこと。これってどういう周波数で，どういう状況（距離）なら可能なのでしょう?今現在でも可能ですか?特に自分でミニ放送局を作った場合。ラジオ３台の場合はこれも可能でしょうか?ド素人なので、噛んで含むように懇切丁寧に詳しくお教えいただくと有り難いです。よろしくお願いいたします。

回答No.4

ymmasayan

ご質問には２つの解釈方法があります。
（１）雑音にかき消されそうな弱い放送を聞くのに２台のラジオを使う。
（２）１台で聞いても全く聞こえないが２台使うと聞こえる１種の暗号放送。

（２）のほうが面白そうですが、そんな話は聞いた事がないので（１）と推測して話を進めます。

次に、２つの放送とノイズの関係ですが、
（１）信号の合成による単なるＳ／Ｎ比の向上。
（２）ステレオ放送受信もどきの放送の定位によるＳ／Ｎ比の向上
の２つが考えられます。

ご説明から察するに（１）と（２）を同時に使った巧妙な巧妙な、ノイズ軽減受信法のようですね。

少し、判りやすく説明しましょう。左右から同じ音がでると、正面からでているように聞こえます。（ステレオ放送の原理です）ところが雑音は左右のスピーカから勝手気ままにでますので、左からの雑音、右からの雑音としてしか聞こえません。
しかも、中央の音は左右のスピーカの合成ですから２倍に強まっています。

というわけで、中央の音だけを聞くように精神集中すれば、ノイズの中から放送が浮かび上がって聞こえるというわけです。（と思います）周波数や距離条件は関係ないと思います。

この場合ラジオのアンテナも離して立てるようにしたのだと思います。

現代での応用ですか。そこまでする必要はないと思いますが、２台、４台、６台と偶数台数を左右に振り分ければいいでしょう。
３台ではちょっと目的どおりにならないですね（３台くっつけて並べるならいいですが）

お礼

回答ありがとうございます。私の質問の語彙不足ですね。

回答No.3

noname#1457

まったくの余談ですが

この物って、松下電器（大阪門真市）の本社にある「技術館」にあった記憶が・・

「その場所」に立つと「声」が聞こえるんですが、直ぐ横（隣の人も）ではまったく聞こえないんです。（音がしない・・）

比較的小規模な装置でしたが,なにぶん古い話なので現在もあるかどうかは定かではありません。
http://www.matsushita.co.jp/exhib/

参考URL：

http://www.matsushita.co.jp/exhib/

お礼

回答ありがとうございます。サイト覗いてみました。

回答No.2

motsuan

間のある１点で情報として聞こえるということですよね。となると逆向きの波を重ね合わせたときにできる振幅の時間変化が情報を持っているということですよね。以下、全くもって予想です。
原理的には、Ｆ(t) = ノイズＮ(t)＋信号Ａ(t)＋信号Ａの位相をずらした信号Ｂ(t)を送り出します。ここで、Ｂ(t) = Ａ(t＋τ)となっているとします。音が伝わる時間差差を利用して、２つのラジオから音が耳に届くまでの時間差をτだけずらしてやると
　Ｆ(t)＋Ｆ(t-τ)　（マイナスは時間の遅れに対応します）
これに
　Ｆ(t)= Ｎ(t) + Ａ(t) + Ｂ(t) = Ｎ(t) + Ａ(t) + Ａ(t＋τ)
を代入すると
　Ｆ(t)＋Ｆ(t-τ)
　 = ２Ａ(t)
　 ＋｛Ｎ(t)＋Ｎ(t-τ)} + {Ａ(t＋τ)＋Ａ(t-τ)}
となります。このときノイズはでたらめなのでずれた信号の足し算は均されて０になります。音声信号もτだけ時間が離れたときにはお互い似た信号にはなりにくいのでほとんど０になります。したがって、２Ａ(t) だけが良く聞こえるようになります。というのがその方法ではないでしょうか。（！！Ｆ(t)－Ｆ(t-τ)だったらどうするんでしょうか？雑音しか聞こえなくなってしまいます。しかし、高い音であれば、少し位置をずずらせばこうい得条件から抜け出せるようになるということなのでしょう。）だとすると、真中で聞くというのはちとおかしいような気がします。（そもそも、真中で聞くのであれば耳への到達時間は同じになるはずなので、距離を置かなくてもいいですよね。あるいはτがとても小さな値なのかも知れません。）

原理としては２つの事柄から成り立っているように思います。
　１つめの原理は例えば、２つの電車がすれ違うとき、等速度運動をしている限り、１両目同士がすれ違う場所と２両目同士がすれ違う場所と．．．ｎ両目同士がすれ違う場所はみんな同じになるという性質です。つまり、上の強め合う点（音が聞こえる場所）はいつも一緒ということです。
　２つめの原理は信号の性質として意味のある信号は滅多にない、普通２つの信号を比べるとほとんど似ても似つかない、良く似た信号は意味のあるに信号に違いない、ということです。
電車の例にちなんで、例えば２つ紙テープを用意して一方に意味のある文字列を書きこんで、　もう一方にはその文字列を逆に書きこんですれ違わせます。例えば、１枚目（←に動かす）：「あしたてんきになあれ」、２枚目（→に動かす）：「あなにきんてたしあれ」という感じです。最初にあがすれ違った場所で、文字を拾っていくと上下とも「あしたてんきになあれ」となりますが、それ以外の場所たとえばそのすぐ横では上「あしたてんきになあ」、下「したてんきになあれ」となって、「あ」と「し」、「し」と「た」、・・・を同時に聞くことになリます。つまり「てにきたあれしんなあ」のようなでたらめな文字列をすれ違わせたのと同じようになります（しかし、実際に聞くとエコーが掛かったようにきこえるんでしょうね）。

というところなんですがどうでしょう。

※ちなみに、ここでいっているノイズとうのはnikaさんが言っているノイズとはちょっと違います。nikaさんが言っているノイズは増幅のときに発生するノイズで、私の言っているノイズは伝送中のノイズも増幅後のノイズもすべて含んでいます（つまり、必要であれば、他の人に分かり難いように、予め雑音を意図的に電波に乗せておいても良いわけです。）

補足

いまさらですが補足させてください。「広く使われなかったものの、第二次大戦中に味方のスパイと連絡を取るために考案された手口で、二つの無線チャンネルが使われ、それらは単独ではなんの変哲もないの雑音に過ぎないが、二台のラジオをそれぞれのチャンネルに合わせ、一定の距離だけ離して置くと中間地点で二つの音が合成され、声となって何らかのメッセージが伝えられる。この方法を応用し、音の代わりに画像を使ったものが一見ごたまぜのドットにしか見えないあの３Dイメージ。ウェブでも利用できる。」と、本にはこの程度しか載っていません。（私の説明は完全に言葉不足ですね。）素人のイメージでは、二つの放送局で別々の「音（雑音）」を流し、お互いの雑音が出合ったとき、足りない部分を補い合って、一つの「あ」という言葉に聞こえる。と読んでしまいます。私は数式も理論も分かりませんが、何となくmotsuan様が近いような・・・?。（必要であれば他の人に分かり難いように、予め雑音を意図的に電波に乗せておいても良い）という部分も含めて。

回答No.1

nika

マンガ「ガッチャマン」の中でも面白いシーンがありました。
音のうるさいメカニックが登場してガッチャマンたちは、困ってしまいました。そこでその音を録音して逆位相にしてメカニックに聞かせたのです。はじめは位相がずれていましたが、位相を調整した瞬間、メカニックの音が消えたのです。そしてガッチャマンたちは勝利しました。めでたしめでたし。
ここで位相という言葉が出てきましたが、おわかりでしょうか。位相とは、サイン、コサインでおなじみのＳカーブのことです。位相は、次ぎの特徴があります。
１）同じ位相なら（同じカーブ）強め合う
２）逆の位相なら（向きが反対のカーブ）打ち消しあう
さあ、ここでラジオのことを思い出してみましょう。
同じ放送を１台のラジオで聞いていましたが、ノイズにかき消されて聞こえにくかった（聞こえない）。そこでもう一台用意して同じようにセットしました。同位相の放送は強調され聞こえるようになりますが、ノイズも強調され結局ラジオは聞こえない、ではありません。
なぜかノイズは消えるのです。もちろんこれも位相に関係
しています。ノイズの位相カーブは一つとして同じものはありません。だからノイズなのです。つまりランダム（ガンダムじゃないよ）。たまたま１台のラジオから出たノイズの位相ともう１台のラジオからでたノイズの位相が逆向きになるとノイズが消えるのです。ガッチャマンの時と同じです。
そう考えるとラジオは２台よりも３台、４台と増やしていったほうがよりクリアな音を聞けることになります。
こういうノイズをホワイトノイズといいます。

この手の技術は、ラジオだけでなく、最近ではデジタルの画像技術でも良く使われます。
画像をメモリーに貯えて、重ね合わせて表示することでよりクリアな画像を得ようとするものです。

従いまして、周波数はあまり関係ないです。どちらかというと２台のラジオの受信周波数を合わせるほうが難しいかもね。

わかっていただけたでしょうか。

補足

私にはガンダムのほうが良く分かる・・・。果たして雑音を消して聞こえやすくするものだったのか・・・?そこでちょいとホワイトノイズのことを調べましたところ、『暗号録音アダプター』というものを見つけてしまいまして、再び新しい質問をすることにしました。題名「ホワイトノイズと逆位相」の予定。内容は「もし録音したホワイトノイズで聞けなくした音声を放送したら・・・」というものです。なぜ放送とラジオを使うかはnika様が一番良くご存知のはず・・・。なんて。しょうもない質問ですがぜひご覧ください。