スピーカーの周波数帯域の拡大について教えてください

質問

超音波発信子を扱ったスピーカーの周波数帯域の拡大について教えてください。

超音波発信子を扱ったスピーカーの音質向上についての質問です
現在扱っている超音波発信子を扱ったスピーカーの音質向上は可能なのか？と悩んでいます

一つの案として現在、周波数帯域を広げられないか？と考えました。
しかしどのように超音波発信子を扱ったスピーカーの周波数帯域を広げればよいか悩んでいます。

意見・アイディア等を聞かしてください
よろしくお願いします。

補足下のアドレスは使用しているスピーカーのページです
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-02617/

回答No.3

HAL2（@HALTWO） · ベストアンサー

超音波 (可聴音波を超える帯域) で可聴音波を出すには Modulation (変調) を行っている筈ですが、Modulation には
AM (Analog Modulation)：Radio の AM 放送に用いられている Modulation 方式
FM (Frequency Modulation)：Radio の FM 放送に用いられている Modulation 方式
PCM (Pulse Code Modulation)：Digital Audio で用いられている Modulation 方式
などがあり、どの方式を用いているかの情報が先ず必要になります。

一度、可聴音波に変換された (Demodulate された) 音波振動は Enclosure (Speaker を入れる箱) の構造によって低音域を共鳴増幅させることなどが可能ですが「無い音を創り出す」方式では「周波数帯域を広げる」ことにはならないでしょう。

例えば 100Hz の音に共鳴して 100Hz の音響 Energy を何倍もの大きさに増幅できる Bass Reflex Enclosure、或いは 1kHz の音に共鳴して 1kHz の音響 Energy を何倍もの大きさに増幅する Horn Radiator などはいずれも 100Hz や 1kHz といった原音がなければ共鳴現象を起こしませんが、原音があれば 2 次 (或いは n 次) の高調波共鳴を起こします。

このことから 1kHz の原音に対して 2kHz (2 次) や 4kHz (3 次) の共鳴を起こさせて 2kHz や 4kHz の音を出させることは可能でしょうが、元々の原音には無い音ですので周波数帯域を拡大させているわけではありませんね・・・この手法は PIONEER の LEGATO LINK といった Music CD Player の技法として用いられています。

原信号の周波数帯域を拡大するには Modulation Software Program 自体を書き換えるしかありません。

このため御使いの超音波発信子を制御している Software がどんなものであるのか (どのような Modulation を行っているのか)、Modulation の改造 (Software に手を入れること) が可能なのか、超音波発信子がその改造に対応しているのか、といった情報が必要になります。

Power Amplifier からの Analog Audio 信号で駆動する Speaker Unit ではなく、AM なり FM なり PCM なりの駆動方式に変調されてから駆動される Speaker Unit ですので、駆動制御系に手を入れるしかありません。

超音波変調駆動素子は最終的な音波帯域とは無関係の周波数帯域で駆動されていますので、もしも手を入れられるようでしたら面白い実験ができそうですね。

例えば Class D Amplifier と呼ばれる PCM 駆動の Amplifier は PCM Carrier 周波数さえ出力できれば良いので素子そのものの周波数特性は非常に狭いものなのですが、音波変換された音は殆ど直流に近い低域から PCM Carrier 周波数の半分まで理論上は Flat な Response を有する驚異的な周波数特性を持っていますし、Class A や Class B の Transistor 式 Amplifier では低音再生能力向上に電源 Condenser の特製が大きく影響するのに Class D Amplifier では Pulse 発振に必要な容量さえ確保されていれば良いので驚異的な低音再生能力を持っていたりします。

超音波発信子も最終的な周波数特性とは無関係の発振周波数域で動作しているのでしょうから制御 Program 次第では驚異的な性能を発揮することができるかも知れません。

発音源からは音が殆ど聞こえないのに反射壁や超音波が干渉する空間域にひょっこりと音源が浮かび上がり、しかも発音素子の大きさから信じられない極低音域から超高音域まで低歪率で楽々と再生する・・・なんて魔法のような Speaker System が将来出てくるかも知れませんね。

そんな Program の第一人者になっていただけませんか？

お礼

回答ありがとうございます。
とても参考になりました。

もっと勉強したいと思います。

回答No.2

angkor_h

資料を見ると、回路は特許出願中、とあります。しかし、これだけでは特許の範囲が解かりません。
個人的な遊びであれば問題ないでしょうが、これを改変して他人に聞かせたり、自分でアセンブリして組み立てたりすると、その侵害になるかもしれませんが、そのあたりはご自分で対処してください。

直感的ですが、変調速度範囲を広げる、同調回路のQを下げる、Qの低い発振子に変える、などで対処できると思います。なお、感度とQは相反する特性かと思います。
なお、このシステムは、超音波を音声でFM変調しているようです(素子数は音圧稼ぎかと)。であれは、そのような回路を組んで、大口スピーカーのコイルを軽く(巻きなおし)すれば、一個のスピーカーでも可能なようです。そこまでやる気はありませんか?

お礼

回答ありがとうございます。
回路の方面で音質向上を考えてみようと思います。

回答No.1

sailor

パラメトリック・スピーカーですね。この製品がどのような変調方法をとっているか判りませんが、超音波トランスデューサー自体の発生する超音波の周波数によって大方の限界が決まってしまいますので、帯域を広げるのはかなり難しいでしょう。

変調方式のひとつとして決められた周波数の超音波と、音声信号でFM変調した信号を同時に出し相互の干渉で音声を再生する方式では、トランスデューサー自体が基準周波数からどの程度ずれた周波数まで発信できるかということで特性はほぼ決まってしまいますし、他の方式AMやSSB変調などではトランスデューサーが発生する超音波の正相側と逆相側で空気の振動が非直線性を持つことを利用するため、DSPによる波形補正が必要不可欠になりますので、DSPもどうにかしないと無理でしょう。

私もこの方式について得に詳しいわけではなく、動作原理を知っている程度ですが、オーディオ用スピーカーのような広い帯域でフラットな特性を得るのは相当難しそうです。

お礼

回答ありがとうございます。