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指向性の高い音を出せるスピーカーのコーン
お世話になります 音の指向性について 興味が湧きました 指向性の高い、 音がより拡散しないスピーカー 此のコーンの形って どういうのになりますか？ 出来れば絵で教えてください お願いします。
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- John_Papa
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No.5,8です。 捕捉ありがとうございました。 良くわかりました。我々の大きすぎる夢の実現に向かっているわけですね。 私も、明け方と夕方にリングを見たいです。 お役にたてませんが、頑張ってください。
No.10です。 書き忘れましたが、音の周波数を高くすればするほど、指向性が鋭くなります。 これは波長が短いほど、音が回折しにくくなるためです。 （電波も同じような性質があり、短波帯より超短波帯のほうが光の性質に近くなるのはそのためです） 超音波スピーカーを利用するのはそういう理由です。
既出の回答ですが、超音波を可聴周波数で変調して出力すると、非常に指向性の高い音を伝達することが出来ます。 ２０年以上前にパチンコ屋で採用されているという報道を聞いたように思います。 パチンコ台の正面でないとその台から出る効果音やBGMが聞こえないため、他の台の効果音と混じらないという特色がありました。 秋月でも売っています。 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-02617/
お礼
有り難うございます
- yama1718
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＞１平面で振動させるのではなく平面上に一定規則の元、 ＞均一に並べた多数の同一形状面を同期させて振動させる此が必要と、いう事ですよね？ そうですね、そういう仕組みのラインアレイスピーカーというシステムもあります。 http://www.toa.co.jp/otokukan/otolabo/theme2/at2.htm http://panasonic.biz/it/ramsa/plus/ws-la100/feature.html
お礼
有り難うございます
- John_Papa
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No.5です。 捕捉恐れ入ります。 『日本語で解るものは ありますでしょうか？』 個々に調べて行くしかないでしょう。漏らさずというのは不可能かも知れません。 また、機械翻訳を使ってでも海外から情報を得る必要が有ると思います。 漏れは有ると思いますが、大雑把に列挙してみました。 1, 発音方式で分類すると主に５種類あります。 また、何れも同型式で入力デバスイス（マイクロフォン）が作れます。 a.静電型（electorostatic speaker） b.リボン型（ribbon speaker） c.圧電型（piezoelectric speaker） d.イオン型（ionophone speaker or plasma speaker） e.ムービングコイル型(moving coil speaker) aは電界内に振動幕を挟む構造で全面駆動しますので、基本的に平面型です。忠実度は高いですが振幅が大きく取れない為、低音域は苦手とします。 bはaを磁界内に置き換えたもの。振動幕を折りたたんで間の空気を絞り出す方式等で効率を上げる工夫も有ります。一般にaより高い音域が得意です。 cは、振動ではなく、電気信号により物理的に膨張収縮する素材を使います。帯域はaと同じかやや高音寄りです。形を限定されないという特徴を持ちます。振幅に限りがあるので大音量は期待できません。 dは、空気分子を帯電させて、直接空気を駆動するタイプです。数メガHzの超音波を発生させる事も成功していますが、一般音響では高音域でしか実用化されていません。電極の寿命が短い等の課題もあります。 eは最も普及したタイプです。a～dまでは全面駆動型ですが、eは電気的駆動部と空気のプレッシャー部に場所が分かれます。実際に音波になるプレッシャー部を完全に制御する事は物理的に不可能で、歪みを許容する事が前提の構造ですが、人間の可聴帯域を網羅できる唯一のタイプです。またブランド名は忘れましたが振幅２インチのものまで製品化された実績があります。 プレッシャー部（振動板）の形や材質により、コーン（円錐）型・ドーム型・逆ドーム型・平面型・多共振型など多数の方式があります。多共振型は「歪みは楽し」という楽器的発想です。持ち歩いて机等を発音体にする駆動部だけの製品（振動スピーカーなど）が販売されています。次に歪が多いのは当然平面型ですが、振動板の強化や振動板は一つでも電気的駆動部はパラメトリックにする等の対策で良好な特性を得たものもあります。一般的なコーン型は最も安易な振動板強化策です。自分の発した音同士がぶつかって干渉するのが欠点です。指向性は平面型よりやや広くなります。ドーム型はその干渉を避けより指向性を広げる意図がありますが、低音用は構造的に困難です。逆ドーム型はコーン型の亜種でもありますがパラボラの焦点を外して音の拡散コントロールを意図したものです。これらのタイプで最も指向性が狭いのは平面型です。 そこで、拡散を抑制する為の囲い、ホーンを使う事も有ります。ホーンには音波の位相を調整し平面波や球面波に近づけて拡散方向を制御する役目があります。定指向性ホーンと呼ばれるタイプです。ホーンにもいろいろあるのですが個人的事情で割愛します。 パラボラの底に高音用スピーカーを配置する方法も今世紀には普通に見られるようになりました。これは一般的に狭い高音の指向性を広げる意図があります。側方に逃げる僅かな音を前方に反射して脇方向の音を増強する狙いでしょう。 一般音響では、狭い事より広い事を求められる場合が多い為です。 しかし、指向性が広すぎる低音では後ろ向きに逆位相を作り出して後方から側方の音を打ち消して前方指向性を狭める技術（マイクロフォンでは一般的です）が、業務音響の分野では使われています。これは割合新しい指向性制御の方法です。 遠くまで音波のまま伝達する方法は、他にも幾つかあります。 一つは古代フェニキアの技術、伝声管です。医療器具の聴診器にも使われています。外気から隔離されたエアーチューブの中を通すという特殊性を要します。 二つ目は、パラボラの反射を使う方法です。パラボラを向かい合わせにして、それぞれの焦点で発声・聴取する方法です。また、パラボラは目標に焦点を合わせる事ができ必ずしも両側にパラボラを必要とする訳ではありません。自然界の巨大パラボラ地形の結果はヤマビコとして聴く事ができます。 パラボラは音響兵器では重要な構造になります。しかし、音響兵器も風には勝てません。石を投げた波紋が川の流れに持って行かれるようにね。 未開発だと思いますが、強力な気流に音声を乗せて狭指向性の変わりにするなんて方法もあるでしょうね。 ああ、未開発じゃなくて狭指向性の代表である空気砲はこの典型的な例でした。 2. 解りません。特にバブル崩壊後の様子が知れません。バブル崩壊１０年前頃からオーディオ不況と言われ各社合理化で真っ先に縮小閉鎖された部門でしょう。主力が自社開発からOEM販売へ（つまり製造業から商社へ）と変化しました。聞く話によると海外に活路を求めた人も居ますし、ブランドごと海外に売られた人も居ます。日本へ帰ってきたものの再就職口など無く、年金も掛け年数足らずで僅かしか貰ってないなど耳にした事はあります。 私にも、３０年前からの非公開ビジョンが有るのですけれどね。関連企業が無くなるし製品化する資金が集まらないのですよ。 多くの元エンジニアも同じ思いをしてるんじゃないでしょうか？いつかその力を結集してみたいという夢はありますが、それらは日の目を見ないで墓に持って行くことになるでしょうね。 何の分野か解りませんが、平和に貢献する物でお願いします。
お礼
重ね重ね、有り難うございます ＞平和に貢献する物でお願いします。 ご安心ください 既にあるももの改良案です でも、改良が劇的ならば 無理矢理にでも 軍事面に転用される 悲しい事ですが、 ね… どうしたものでしょう… ＞拡散を抑制する為の囲い、ホーン つい最近、目指す先の其の先をされている方が ホーン型とも言えそうな枠を用い 劇的な効率改善を、示されていました メディアで紹介されていました 理論的に同じか は、解らないのですが… 私が抱えるものの内 一つが実現すれば エネルギー問題はなくなり 貧富に関わらす誰もがエネルギーの恩恵に預かれます 今私こそが貧乏人ですから (^_^;) しかし其は 乱用すれば 逃れる統べなく 地球環境を破壊します 逃れるには、 地球規模での団結が必要です。 逆を言えば、争えばみな道連れです マッドサイエンティストでしょうか？ 私が後世、どう言われるか こんな事はどうでもいい 地球が団結せざるを得なくなり 等しく恩恵を享受する 平和が来る ならば良し そう思っています まあ と、いっても 概算では 人口70億人が 全員、日本レベルの生活をして尚 其の千倍位は 日々エネルギーが降り注いでいます 地球破壊は、訪れないかも 知れません 幸せなのでしょうか？ 不幸せなのでしょうか？ 筆末ですが 重ねて申します 有り難うございます
- iBook 2001（@iBook-2001）
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再び iBook-2001 です。 補足を頂、ありがとう御座います。 さて、『其の周波数帯の音速の倍を越える』 という解釈は、少々誤解が有ります。 音速ではなく、波長の意味に成ります。 また、振動板を平面にした、というのと、得られる音が平面波 というのも、また微妙に違いますので、ご注意ください。 通常のコーン型ユニットから発せられる音（音波）は、おおむね球面波として拡散して行きます。しかし、実際には波長が短い高域程、直進性が強くなり、指向性が狭く成るのです。 理想モデルに依る理論解析等は、しつこく探せば見つかるかもしれませんが、こういう学術論は1960年代1970年代にはチョイト話題にもなったが、現実とはかなり違うため、いつの間にかメジャーな話題にならなく成ったようで、さらりと検索しても見つからなかった（汗） 球面波状態から平面波に近く成るのが、おおよそ波長よりも振動板直径が大きく成った周波数以上から、というのが実情です。 コーン形状や素材、コルゲーションを設けたり、センタードームに工夫したり、ダブルコーンとか、様々な工夫により、理論におおむね沿っていは居るが、個々に大きな違いも有る。と言うのが現状なので、理論だけでの話題が減ってしまったのでしょう。 そもそも理論上の完全な球面波は存在しませんし、同様に完全な平面波も存在しません。 ほぼ球面波からおおよそ平面波 という間で、ドッチに近いか、という「程度」問題でもあります、しかしこの「程度」による影響も大きいのです。 この他に、振動板を直接空間放射とせず、一旦圧縮し、その後滑らかに空間放射とする、という「コンプレッションドライバーとホーンの組み合わせ」という方法で、指向特性を有る程度コントロールする事も有ります。 （現代のPA等に、良く利用されている手法。この場合はコーン形状と指向性、という話とは違って来ますね。） あまり上手に説明出来ず、申し訳有りません。
お礼
有り難うございます。 ＞平面波に近く成るのが、 ＞おおよそ波長よりも振動板直径が ＞大きく成った周波数以上から、 有り難うございます 何故そうなのか 此を除けば 理解できたように 思います ＞…振動板を平面にした、というのと、 ＞得られる音が平面波 とい… はい、解りました １平面で、ほぼ平らな音圧面を得る 此は不可能 承りました ＞コンプレッションドライバーとホ… もし、此が 平面圧力面を作り 此を用いて 此に作用を加えて 平面音圧面を作る 振動面形状は関係なく 圧力面形状こそ大切 と、いう事で 合っているなら 望ましい方向性です 想定通りの答えです 後は ＞おおよそ波長よりも振動板直径が… と、なる此の理由の把握 どの形か検証済みで、 どの形か未検証なのか知り 理論、検証、 此等に穴がないよう、埋める 空気の揺らぎが 起こる原因について得た 思考実験解を 実地で検証し、まとめる 此等を終えれば 恐らく完成すると思います。 出来れば 気体の挙動解析環境が 欲しいところですが 個人では、まず無理ですね (涙) 其れにしても こんなに非常識なものが 自然を司る方が示す答え とは、驚きです (^-^;
- yama1718
- ベストアンサー率41% (670/1618)
既にパラメトリック・スピーカーの話が出ていますが、立命館大学からそれを発展させた研究が発表されています。 ＮＨＫの科学情報番組「サイエンスZERO」でも紹介されていました。 http://www.nhk.or.jp/zero/contents/dsp473.html http://www.ritsumei.jp/topics_pdf/admin_12e9d9f5b8c78a95c3f8ae1976e90f42_1401711782_.pdf http://www.ritsumei.ac.jp/rgiro/common/pdf/public/issues/QR17/R-GIRO_QR17-03.pdf http://jstshingi.jp/abst/p/14/1433/ritsumei06.pdf これらに使われている超音波を発生させている素子は超音波トランスデューサーと言って平面のセラミックなどの振動子を使って圧電効果で振動させています。 他には更に長距離でピンポイント、大音量化した防災用スピーカーや対テロリスト、暴徒鎮圧用などに実用化されているＬＲＡＤなどもあります。 http://www.marubeni-sys.com/si/atc/ http://www.jimmanage.co.jp/products/lrad.html
お礼
有り難うございます 鋭い指向性を示すスピーカーを 小さくするには 結論として 超音波帯に限らず １平面で振動させるのではなく 平面上に 一定規則の元、均一に並べた 多数の同一形状面を 同期させて振動させる 此が必要 と、いう事ですよね？ 私の目指す分野では なだらかな１面の物のみが採用され 上記のようなポイントを加味したものは皆無です ただ 自然界にある形状から 作り出されたもののみには 上記ポイントが見られます が、 何故、其れに優位性があるのかは 未だ、残念ながら 皆目解ってないようです。
- John_Papa
- ベストアンサー率61% (1186/1936)
こんにちは。 『其の周波数帯の音速の倍を越える 此の径があるコーンの場合の』 ↑意味不明です。 「音速の倍」ではなく「波長の倍」なら話は通ります。 音圧分布図が御所望なので、どこかのオーディオメーカーの嘘っぱち概念図ではなく、実際の製品の実測データをリンクしておきます。 http://www.ast-osk.com/kado/siryou/LFD_3.html Polar Patternとか見方は解りますよね。 ここには100Hz（波長3.4m）に対して、46cm口径の振動板を何個重ねるとどういった音圧分布になるかが計測されています。1個を50cmとして換算すれば良いでしょう。 一番下が16個重ね、約8mで100Hzの波長の倍7mを少し越えます。 ここで注目すべき点は、Horizontal（水平方向）の音圧分布は殆ど変化しないという事と、 スピーカーを並べられる方向、つまり振動板面積が増えるVertical方向は増えるに連れて音圧分布が狭い範囲に集中する事です。 このように縦方向にスピーカーを連ねて指向性（サービスエリア）をコントロールする（ラインアレイ方式と言います）のは現在のライブコンサートでは普通になっています。観客は多くの場合垂直方向ではなく水平方向に広がっていますから。 製品例 http://japanese.alibaba.com/promotion/promotion_professional-line-array-promotion-list.html 縦方向と同じ狭い指向性を得るには、横方向も8mにして8m×8mにぎっしりとスピーカーを並べれば良いのです。このようなスピーカーの集合体をパラメトリックスピーカーと呼びます。 超音波用のスピーカーなら波長も1cm程で小さいのでパラメトリックスピーカーが作りやすいのですけどね。 単一のスピーカーで人類が作りえたのは直径1.6mです。 http://audio-heritage.jp/DIATONE/diatonesp/d-160.html これが無事正常に鳴ったかどうかは知りません。100Hzを出したいのに勝手に200Hz,300Hz,400Hz,500Hz・・・と高調波で分割振動する歪みだらけのスピーカーならもっと口径の大きい物も作れるでしょうけど。 逆に広い指向性を得るためには、もちろんスムーズな指向性になるかどうかは、振動板の形にも左右されますが、波長に対してできるだけ小さい振動板にすれば良いのです。 『平面でも指向性を狭くできる』のではなく、できるだけ平面状で広い面積でなければ指向性の狭いスピーカーは作れないのです。蜂の巣状にスピーカーを並べるパラメトリックは、歪み無く振動する広面積スピーカー製作の現実的回答でもあるのです。 こんなことで面食らわれるようでは、お解かりいただけるかどうか、いささか心配です。
補足
凄いです、私が着想した分野は 今も、此からも、 凄まじい額の予算がついて 旺盛に研究されるだろう分野で 其れが こんな形で 既に研究し尽くされていた… なんて しかも 私が想定した着想に 沿った内容 あぁ、興奮が… 失礼しました もし、許されるなら お会いして、 師と仰ぎ 指導を賜りたい そんな位です ですが、先ずは 此の二つから お教え願いたい １、 単体のスピーカーにおいて どの様なバリエーションが 過去試され、 どの様な結果が 得られたか 日本語で解るものは ありますでしょうか？ ２、 此を完成された研究者の方は 次にどの様な分野に 進まれたのでしょうか？ 私が目指す分野において 此の結果を持てば 凄まじいブレイクスルーが 既にもたらされた筈、 其の設計において 誰も異論を挟む余地なく 現行を捨てざるを、得ない 私が転用しようとする分野に進まれず、尚 もし、全くの異分野に 進まれていたなら 否、 研究そのものを 止められていたなら 社会が被った損失 其れを思うと、 計り知れないものを 感じて止みません くらくらします 此を成された方々は 次にどの様な事に 着手されたのでしょうか？ お教えください、 宜しくお願い致します p.s. 因みにどちらも素人です が、 見れば設計が 同じか、違うか、 解れる位 簡単な範囲ですから
パラメトリックスピーカーで検索してもあまりにも技術的すぎて、 私にはわからないですが、断面図らしきものがのってあるURLを 貼っておきます。 http://astamuse.com/ja/published/JP/No/2013175935 http://astamuse.com/ja/published/JP/No/2014128019 このような実験用キットも1万円ほどであるみたいですね。 http://www.tristate.ne.jp/parame.htm このようなキットを購入してみるのが一番かもしれませんね。 私には難しくてさっぱり原理が解りませんが・・・（笑） パラメトリックスピーカーで検索すれば、もっともっと 色んなことが詳しくでていると思います。
お礼
有り難うございます 凄く助かりました
- iBook 2001（@iBook-2001）
- ベストアンサー率48% (4188/8705)
はじめまして♪ まず、「指向性が高い」と言う表現には、違和感が有ります。 指向性の「高い／低い」という基準が、、、 通常は「指向性が狭い／指向性が広い」と表現される方が、判りやすいのでは無いか、と思います。 スピーカーの「コーンの形」と言う事ですから、同じ口径であれば、奥深い、絞りが大きいコーン形状の方が高域程、指向性は狭く成ります。 コーン紙のサイズよりも波長が長く成る低域側は、周囲に拡散しますので、指向性は広く成って来ます。 １００Hzの低音域は、音速が３４０mとすれば3.4m、倍の6m以上の大口径であれば、１００Hzの音も拡散しにくく成り、直進しやすい「平面波」に近く成ってくれるでしょう。 高域側は、風波数に応じて波長が短く成るので、実用的な小口径でも指向性は狭く成って来ます。 多くのフルレンジスピーカーが、コーン紙が浅く造られるのは、出来るだけ高域側も拡散させたい、という理由もあるのでしょう。 振動板の形状に依る指向性への影響は有りますが、形状だけで指向性を完全にコンおロール出来る物でもない、というのが実情。 浅い絞りのコーン形状、深い絞りのコーン形状、ラッパの開口部に似せたカーブドコーン、逆湾曲のお椀型とか、平面型や、前に出っ張る円錐コーンやドーム型など、こういうのはオーディオ全盛期以前の前世紀に基本研究はすべて行なわれています。 オーディオ全般なら、まだまだいろんな隙間も多いと思いますが、科学と物理で百年以上も前から基本原理が変わらない、有る意味ではローテクなスピーカーに関しては、従来の方法からは特異な効果は、まぁ得られないのです。 超音波を利用し、特定範囲に干渉波として、人に音として感じられる、という超指向性音響技術は存在します。 レーザー光線の用に、特定のターゲット方向にだけ、人間が堪え難い大音量の音を発して、人の活動を止める、というような音響兵器、というのも、実験は１０年以上前に完了していたりします。 （この技術は平和的にも使われ、動物園や水族館、美術展示の場所等で、その展示前、作品を見ている近い人にだけ解説音声が聞こえる、という利用が存在します。） 一般的な「可聴帯域」を再生する、コーン型のダイナミックスピーカーに関しては、物理実験で、ほぼ全ての現象理論が解析済み。あとはヤジロベイのようにドッチに傾けるか、と言うだけで、メリットを活かしながらデメリットを隠す、という小手先の「技」とも言えます。 （と、言い切っちゃうと、大げさでしょうか、、失礼致しました。）
お礼
P.S. 言葉の誤用についても ご指導頂き、有難うございます。
補足
ご回答有り難うございます 何故、指向性の狭いスピーカーが 気にかかったか ですが、 実は、口にするにも 恥ずかしい程 非常識な着想に 別分野でとらわれまして 上手くいけば、特許ものです で、 見方を変えたら 音分野の研究が 其のまま転用できる可能性が あるもので 失礼かとは思いましたが 伏せて質問致しました ただ、平面でも指向性を狭くできる と、お伺いし ちょっと面食らってます。 出来れば、お示し頂いた 其の周波数帯の音速の倍を越える 此の径があるコーンの場合の 音圧分布図が 見たく思うのですが、 此はありますでしょうか？ 宜しくお願い致します
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お礼
もったいないお言葉 恐縮します ＞…リング… 嘘隠し無く解らないです 済みません