 エコニック､ボードスピー カ、パネルスピーカ 壁全体が音源となる新しいＳＰ エコニック・サウンドトランスデューサ エコニック・サウンドトランスデューサの特長と性能 面音源を実現させた 新しい 振動ユニット 壁自体が音源となる４チャンネル音場再生に適した ボードスピーカについて 音づくりの新しい可能性を示す 全面的に改良された ＧＴボードスピーカ ボードスピーカを応用した製作 ポスター・パネルスピーカの作り方 写真を振動させて音を出す パネルスピーカ PS-5 EWI 技術開発の先駆 エレキサックス    |
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音づくりの新しい可能性を示す 全面的に改良された ＧＴボードスピーカ 小松 明 1971年３月 ラジオ技術4)
はじめに このＧＴボードスピーカは、壁板や天井板（ボード）などを振動させて壁や天井そのものから音響を発生させる、ユニークで画期的なスケールの大きい音響再生方式です。 コーン紙を振動させるスピーカがコーンスピーカと呼ばれていますので、壁板や天井板などのボードを振動させる本器を「ボードスピーカ」と呼ぶわけです。 筆者はこのボードスピーカに関して、昨年本誌４月号251頁～254頁で面音源を実現させた新しい振動ユニット、エコニック・サウンドトランスデューサとして発表させていただきましたところ、たいへん反響をよび多くの読者諸兄よりお問い合わせやご意見をいただきました。その後、ボードスピーカの研究もさらに進み、後述する周波数特性に示すような、すぐれた特性を持つDS-8000シリーズの開発に成功しましたので、前回発表しましたものと比較しながら技術的進歩の様子を説明します。 １．ボードスピーカ誕生の背景 現在、音響再生技術は、よりよい音場効果を追求して４チャネル・ステレオ時代を迎えました。どんなに再生装置の特性を向上させても、モノラルでは音場効果におのずから限界があり、それを克服するために２チャネル・ステレオが生まれ、さらに４チャネル・ステレオ時代を迎えたわけですが、よりよい音場効果を得る方法として、チャネルを増すことが効果的であることは言をまちませんが、ここで現在のスピーカの音源というものを、もう一度考えてみたいと思います。 現在、主流を成しているコーンスピーカにしてもホーンスピーカにしても、その振動板はせいぜい数cm～数10cmにすぎず、こうして得られる音源は「点音源」となってしまいます。 ある音響空間を作る場合、特にステレオとして、ある音の広がりを求める場合、ふたつの「点音源」の組み合わせによるよりは、もっと面積のある「面音源」による方が、より自然に音響空間を形成できます。大きな面積を持つ「面音源」は本質的に無指向性ですから、指向特性の面でも非常に有利です。 このような利点があるために、「面音源」は、はやくから注目されていました。そして、壁面など広い大きな面から音を出し、音に包み込まれるような音響空間を得ようという考えが、一部の音響屋さんの夢として、かなり以前からありました。そして一部では実験もなされましたが、決定的な結果は得られないままになっていました。 筆者もそんな夢にとりつかれた１人です。「壁全体、壁そのものから音響が再生され、機械臭いホーンや、ものものしいスピーカボックスなどないのが、未来のリスニングルームだ」と考え、未来のリスニングルーム実現のための、新しい音響再生方式の研究を続けてきました。 大きなスピーカボックスを目の前に置いて、それとニラメツコをしながら音楽を聴くという形が「常識」になっていますが、よく考えてみますと、何か妙な気がします、スピーカボックスなどは、本来舞台裏のものであって視界に入らないところにあるべきだと思います。未来のリスニングルームはあまり舞台裏をさらけ出したり機械を意識させたりするようなハ－ドなものではなく、もっと音楽的なムードを重視したものであるべきだと考えます。再生装置そのものは、よりよい音楽を再生するための手段であって、目的はあくまで音楽そのものの筈なのですから…… 性能的には音場効果の良い面音源を！ ムード的にはスピーカボックスを視界からなくす音楽的なリスニングルームを！ こんなビジョンを画きそれを実現する手段として、壁そのものから音響再生を行なう駆動ユニットを作る道を選びました。 ２．面音源の特長 さて壁面を音源にした場合、その最大のメリットは、何といっても振動板面積が桁違いに大きいものが容易に得られることです。そして、この振動板面積が大きいということがいろいろな効果をもたらします。それらを以下に列挙してみましょう。 ●少ない振幅で低音が出せる スピーカの振動板の振幅は、面積に逆比例して大きくなります。これをスピーの直径で考えますと、直径を２倍にすると振幅は１/４ですみます。つまり2乗で逆比例します。普通のコーンスピーカの直径が、数cm～数10cmであるのに比し、壁面は文字通り桁違いに面積が大きいので、振幅は、ほとんど問題にならないほど小さくてよいことになります。 ウ－ファ設計者の悩みである大振幅により起るひずみの問題からは、開放される感じになります。 ●すぐれた音場効果、指向性 壁面を駆動して音響再生を行なうと「面音源」が得られ、音に包み込まれるような音場（ある意味で４チャネル・ステレオの求めているもの）を得ることができます。また、広い面積の面音源は室内空間内では本質的に無指向性です。このため、ステレオのリスニングポイントを大幅に広げまず。 ●心理的効果 ものものしいスピーカシステムとニラメッコしながら音楽を聴くという異様な形から解放され、壁面全体から音響が再生されるユニークさと、前記リスニングポイントが広がったことと合わせて、よりリラックスした音楽鑑賞ができます。 ●最低共振周波数がほとんど現われない どんなスピーカにもそれぞれ「音色」というものがあります。筆者はしばしばナマの演奏会に足を運びますが、ナマの演奏会の音とスピーカから出る音とでは、大きな音色の違いを感じます。特性の良い再生装置で、良い音であっても、なお、音色の違いを感じます。特に無音時に、何か息詰まるような圧迫感のある異様な雰囲気とでもいうような音色を感じます。それは多分、ＡＭＰから出る熱雑音やヒスノイズなど、連続スペクトルを持つ雑音に、スピーカの共振で色づけされることによる音色の違いなのだと思います。 これは、スピーカボックスに入ったコーンスピーカにおいて特に著しく、ナマの演奏会場では絶対に存在しないものです。 この犯人は、どうも最低共振周波数f０およびそれと関連するスピーカボックスの問題のように思われます。 ホーンの音はぬけきっているといわれますが、その理由の１つとしてホーンの場合f０の影響が少ないからであろうと思われます。大きな振動板を持つボードスピーカを測定してみますと、ほとんどf０が現われません。したがって圧迫感を感じさせるような音色にはあまりならないのです。 以上のようにすぐれた効果がある反面、これを実現するのには多くの技術的困難がありまずが、その駆動方法さえ適当であれば、実験データの上では数10Hzの重低音から20kHz近くの超高音まで再生することができ、ベニヤ板などの壁板は、すぐれた振動板であることが経験的に分かりました。 ３．ボードスピーカ ＧＴ の構造 ボードスピーカの性能を決める重要な点は、壁を如何に駆動するかということです。壁板は、コーン紙と異なりかなり独特なクセがあります。ボイスコイルが発生したエネルギーを、いかに能率よく歪みなく、かつフラットな周波数特性になるように伝達するかが問題です。   ボードスピーカはそれ自身では単なる駆動ユニットに過ぎず、壁面に取付けることによってはじめてスピーカとしての機能が完成されます。このため、ボードスピーカの壁面への取り付けは、単なる取り付けだけの問題ではなく、取り付け → 振動エネルギの伝達という、性能上の重要な役割をもっています。従って如何に壁板に取り付けるか、その構造と方法のメカニズムが、特性を決定するといっても過言ではありません。 第１図にＧＴの構造を示します。この構造はデュアルダンパ・センターセッテイング方式という形式で、その特徴は前面支持ダンパと後面支持ダンパの２枚のダンパによってマグネットなどの重い磁気回路を支えていることと、中心部を貫通する取り付けネジによって壁板に取り付けられていることです。これを前回発表したものと対比してみましょう。 昨年本誌４月号に発表したものは、シングルダンパ・プレートセツティング方式という形式で、第２図に示すように、１枚のゴム・ダンパで重い磁気回路を支え、アルミプレートで壁板に取り付けています。低音域を再生するためには、ゴム・ダンパのスティフネスを、小さくする必要があります。つまり、やわらかくしなければなりませんが、ある値以下にスティフネスを小さくすると、磁気回路の重みで第３図に示すように磁気回路が垂れ下って、磁気ギャップの中心からずれて磁気回路にボイスコイルが触れてしまい、スピーカとして正常動作しなくなってしまいます。これを避けるためには、ダンパのスティフネスを大きく（つまり固くする）しなければならなくなり、低音域の再生が困難になります。ダンパのスティフネスを小さくして十分底音域の再生ができ、かつ磁気回路が垂れ下るなどのトラブルが起らないようにしたのが第１図のＧＴです。  ここでシングルダンパとデュアルダンパの違いを、例え話で説明してみましよう。第４図ａのように磁気回路を１本の糸で吊り下げますと、かたむいてしまいますが、第４図ｂのように２本の糸で吊り下げた場合は、水平に保つことができます。第４図ａがシングルダンパに相当し、磁気回路が傾かないようにするためには、糸を非常に剛性の高いもの、つまりスティフネスの大きなダンパにしなければならなくなります。 これに対してデュアル・ダンパ方式は第４図ｂのように前と後を吊下げますので、糸はやわらかくても、つまりダンパのスティフネスは小さくしても、磁気回路は傾いたり垂れ下ったりしません。これがデュアル・ダンパのすぐれた点で、第１図の前面支持ダンパと後面支持ダンパが、第４図ｂの２本の糸に相当します。このため16Hzの重低音を楽々再生できます。 壁板への取り付けについてみますと、前回発表したプレートセッティング方式は、取り付け上は、なかなか捨て難い良さがあるのですが、性能上、ボイスコイルで発生したエネルギが壁板に伝わるまでの間で、プレートによって高音域が吸収されてしまう欠点があります。このため高音域の再生が困難です。 一方、ＧＴでは中心部の狭い面積にエネルギを集めて壁板を駆動するため、15kHzぐらいの高音域までフラットに再生することができます。 このようにＧＴは、デュアルダンパで低音域が伸び、センターセツティングにより高音域が伸びて、16Hzの重低音から16kHzの超高音までの広い周波数帯域の再生を可能にしています。  ４．ＧＴの特性 ではその性能を、各種振動板にＧＴを取り付けた場合のデータにより見てみましよう。 第５図ａ～ｆに周波数特性例を示します。壁面、板、パネルなど、その材質、面積、板厚など、いろいろですが、いずれも16Hz～16kHzぐらいまでの広い周波数帯域をもっています。前回発表したシングルダンパ・プレートセッティング方式では、取り付ける材質、板厚、面積などにより周波数帯域が変り、面積が小さくなると極端に低城が出なくなったり、板厚が薄いと高音域が出なくなったりで、良い再生音を得ることが非常に難しかったのですが、今回発売するＧＴは、どんな板に付けても、ある範囲の周波数帯域を再生するため、取り扱かいが非常に容易になりました。 これがデュアルダンパ・センターセッティング方式のすぐれた点であり、また技術的進歩でもあります。  ５．ＧＴ ＤＳ-8000 シリーズの規格と種頻 GT. DS‐8000シリーズには第１表に示すような４機種があり、使用目的により選ぶことができます。外形寸法は各機種とも共通で 86φ×38㍉×750㌘です。  この中でちょっとおもしろいのはDS-8080です。インピーダンスが80Ωのため、第６図のような電源トランスレスのアンプの使用が可能です。 最近はパワーICが出まわり、アンプも小形にできそうな感じがしますが、いざｌＣを使ってアンプを作ってみると、少しも小形にも軽量にもなりません。それもその筈、大きくて重いパワートランスがあるためですが、その点、第６図の回路のアンプは電源トランスレスのため小形軽量にすることができます。 
６．ＧＴの使い方 ＧＴを取り付ける板としては、一般的にいってできるだけ軽く、面積が大きくてヘナヘナ曲ったりしない剛性を持ったものが適しています。 では実際には何が良いかということになりますが、身近にあって比較的好結果の得られるのがベニヤ板の壁や天井、家具などです。最近はプリント合板の新建材と呼ばれるものが多く建築に使用されていますが、これなどおあつらえ向きです。 新建材の壁は一般に４mmぐらいの厚さの板を使用しており、この板自身は少しヘナヘナしていますが、壁や天井にはかならず第７図に示すようにサンが入っているため、これが効果的に作用して良い特性が得られます。このサンとＧＴの取り付け位置の関係は第７図を見て下さい。また壁への取り付けは第８図を見て下さい。 今や４chステレオ時代ですが、より良い音場効果を追求する４チャネル方式にボードスピーカはうってつけです。特に主として残響音、反響音などの再生を行なうリアスピーカにおいては、このボードスピーカはそのものズパリで、壁面全体から音響再生が行なわれるため、コンサートホールに近い効果を出すことができます。 リアスピーカには小さなスピーカシステムが使われることが多いようですが、その場合どうしても低音が不足します。その点ＧＴは重低音も出ますので、性能的にも満足のいくものです。また、ＧＴは低音再生が得意ですからウーハとして使用することができます。クロスオーバ周波数５kHzぐらいのホーン・トゥイータとＧＴを組み合わせますと、スピーカボックスなしのスピーカシステムができます。 ＧＴを壁面や家具に取り付ける場合、ネジ穴が明いてしまいます。しかし壁面や家具にあまりキヅを付けたくないもの、その場合には取り付けアタッチメント Ｆ－８０を使用することにより、写真Ｃのように壁面や家具の板面、ドアなどにネジ穴を明けることなく、ＧＴを取り付けることができます。 使用するアンプは特別なものは不要で、普通のスピーカの場合と同じに考えて差し支えありません。普通の室でしたら、２chステレオの場合20Ｗ×2以上あれば、まず十分です。 おわりに ＧＴは壁の裏側から取り付けても同じ音響効果が得られ、且つスピーカを見えなくすることができます。そして音源面積が広いため音の影がでませんので、喫茶店などのＢＧＭ用としてはうってつけです。 ボードスピーカは、他のスピーカに比べ歴史が新しく、まだ生れたばかりです。この新しい音響再生方式が、より大きく育っていくよう、読者諸兄のご意見、ご批判をいただければ幸いです。 ニッケイ電子株式会社 技術部
【参考文献】 １）小松 明：壁全体が音源となる新しいＳＰ、エコニック・サウンドトランスデューサ 無線と実験誌 1970,1月号, P136-139 ２）小松 明：面音源を実現させた新しい振動ユニット、エコニック・サウンドトランスデューサ の特徴と性能 ラジオ技術誌 1970,4月号, P251-254 ３）小松 明：壁自体が音源となる ４チャンネル音場再生に適したボードスピーカについて 無線と実験誌 1971, 3月号, P123-128 ４）小松 明：音作りの新しい可能性を示す 全面的に改良された ＧＴボードスピーカ ラジオ技術、1971年３月、P265～269． ５）小松 明：ヘッドホンとの併用で重低音を体験できるオーディオクッション・ディスコターボとは？ ラジオ技術、l978年４月、P268～270. 【注】 ボードスピーカは、後に体感音響装置（ボディソニック）を開発するにあたって重要な基本技術と なった。ラジオ技術、l978年４月号5)掲載の「ヘッドホンとの併用で重低音を体験できるオーディオクッシ ョン・ディスコターボとは？ ボディソニックMODEL 24」のドライバユニット（振動素子）として、ボードスピー カが使用されている。  Copyright (C) 2003-2012 Bodysonic Laboratory, All rights reserved. |
