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サウンドアンドステージブログへようこそ
一級舞台機構調整技能士(音響機構調整)の管理人(新田康久)が舞台音響技術やその周辺の話題を取り上げます。
管理人の性格上しばしば脱線するかも知れませんが・・
なお、つっこみ、茶々大歓迎ですよ・・
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舞台音響・PA・SRとライブでの周辺技術

一級舞台機構調整技能士でもある管理人が、舞台音響(PA,SR,Recording)などに関わる話題と技法に迫ってみたりする。

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といっても、別に回路理論的な話をしようってんじゃぁない・・こちとら高専を落第して以来そういう話は避けてきたし・・

さて、純粋に電気回路としてのインピーダンスもそうだが、機械系を含んでのインピーダンスとなるとマイクかスピーカーに伴う問題が、現場的には結構大問題。

アンプスピーカーで構成される回路は、簡単には電圧源としてのアンプ、そしてその内部インピーダンスが直列に入り、その直列系に更にスピーカーが直列にはいる形で表現される。

けれど、現場的にはこれにスピーカーと直列に線路抵抗(スピーカーケーブルの抵抗)が入るものと理解した方が良い。

現代のアンプは内部インピーダンスは殆ど無視できるほどで、ダンピングファクターが1000だの、一万だのになってしまう・・
これは、スピーカーからアンプを見た場合、殆どショートしているのと変わりない。(線路抵抗が無視できる場合)

だから、8オームのスピーカーに仮に100Wattを供給するとして、線が短ければスピーカーにエネルギーは完全に供給されると思って対して問題ではない。まぁ、スピーカーから100Watt出ている・・というアマチュア的発言で差し支えない。

が、細く長いケーブルを使う必要が合ったとき、グランドや公園、駅構内での配線のようにしこたまになると、なかなかにこの線路抵抗は無視できない。

というのもそもそものスピーカーのインピーダンスが8オーム程度であることが大きい。

仮に0.08オームの線路抵抗になってしまったとすると、100:1の比率。
総抵抗は8.08オームでアンプから出たパワーはスピーカーと線路で100:1でエネルギーを分けあってしまう・・
かりに101Wattの出力をアンプが出していると、なんと、ケーブルだけで1Watt消費している計算になる。
家庭内で1Wattも音を出したら苦情が来ること間違いない・・
それほどのエネルギーを無駄に熱にしてしまっている・・

だから線路抵抗を低くしなければならない訳だ・・よってスピーカーケーブルは太く!短く!

カーステレオに用いられているスピーカーケーブルがやたらに太くて高いものが多いのも、アンプの低電圧動作に由来する4オームスピーカーの多用に関係する。
スピーカーのインピーダンスが低い程、線路抵抗の影響を受けやすい・・
先ほどの理屈で言うと102Watt出しているときに2Wattがケーブルで消費されるのと一緒。

次にダンピングファクターの観点から眺めてみよう。

先ほど理想的にはスピーカーからアンプを見るとアンプは殆ど抵抗がないに等しい・・
したがって、電圧源としてのスピーカー(??と思っている人いるでしょ!スピーカーはマイク端子に繋ぐとちゃんと音を拾うのよ・・つまり音が入ると電機を発生するのだ!・・よって電圧源!)からアンプ側を見るとショートに近い・・
これが勝手にスピーカーが暴れるのを防いでいる。ちょっと触ったらボワ~~~ん・・なんてのは願い下げでしょ?
音楽再生的に考えると、アンプから供給された信号をきっかけに勝手に振動されては困る訳で、波形をきちんとトレースしてくれないとね・・だからダンピングファクターが重視された・・(特に真空管アンプ時代はね・・ダンピングファクターを低くするのが大変だったから・・)

で、現代のウルトラパラレルトランジスターの時代ではアンプの内部抵抗は内に等しいほど・・

ところが、先ほどの線路抵抗!
こいつがまたまた邪魔をする。
先ほどの伝で言うと0.08オームの線路抵抗が有るとダンピングファクター10000有ろうと一気に100以下に落ちてしまう・・俗に言う締まりの悪い音になりやすい訳だな・・現代SRでのキックの音なんかは覿面。

よって、HiFi再生の観点からもスピーカーケーブルは決して無視できない訳だ・・

さて、8オームのスピーカーが4台有る・・一つのキャビに納めてパラシリーズにするとトータルで8オーム・・というスピーカーの結線方法が教科書にも載っている・・

先ほどから話しているダンピングファクターの考え方を大事にするならとんでもないことになる・・と言うことは理解してもらえると思う。

が、背に腹は代えられない・・の伝で、なんとしてもそういう運用をせざるを得ないことも有るだろう・・

このパラシリーズ接続・・2種類あることはお気付きだろうか?

まず「8Ω直列8Ω」で、16Ωを作り、この組合せを二つパラレルにする方法。
もう一つは「8Ω系列8Ω」で4Ωを作り、この組合せを直列にする方法。

どちらがより良いか、一つのスピーカーからアンプ側を眺めたときのインピーダンスがどちらが少ないかを計算してみればすぐに分かると思う。各自チェックしてね!

さて、一般的に使用されている低インピーダンス駆動(4-16Ωのスピーカーをアンプで駆動する方法)は、HiFi再生には向いているが、ケーブルへの注文が多く、長距離で、かつとにかく沢山のスピーカーを鳴らしたい!と言う用途に余り向かない・・ということに気付かれたと思う。

そう、だから100Vラインと通称言われる伝送方法が考案された。(まれに70V・120Vラインと言うこともある)

P=EIでE=IRなので、P=I^2Rである。

100Wattのアンプは8Ωのスピーカーには3.53アンペアの電流を流す。
よってスピーカーには28.3V位が掛かっている。これが低インピーダンス駆動によるスピーカーの受けている電圧。

これを100V伝送すると100Wのアンプだと1アンペア流せば良い。
したがって相手は100オームが最低リミット。
スピーカーに3W出せば良い(教室など)くらいなら3.3Kのトランスで受けると30個のスピーカーを駆動できることになる。
30Wattなら330Ω。
まぁ、厳密な計算は暇なときにするとして、これが構内放送システムでの基本的な考え方。PA(public Address)という用語のもともとの意味もこちらのシステムにある。

で、電力とか電圧・・で計算する分には確かにこれで正解・・
が、ダンプングファクターはどうなる?
と思ったときには悲惨なことになる・・

だから構内放送の音質は良くない・・妙にカンカン尾を引くような音質はダンピングファクターの著しく悪化した姿である。(トランス結合なので電力の伝達効率が良い代わりダンプングファクターは1!)

通常は現場でこんな計算はしないが、ケーブルの選定、緊急の借り物スピーカーの繋ぎ込み、隣の公園まで音を出してくれ!と言われたときのトランペットスピーカーの結線・・などのとき、このハイインピーダンスの話や、パラシリーズ結線の話を思い出して頂ければ・・

そうそう、もう一つ。

スピーカーからアンプを見たときのインピーダンスの話をした。
スピーカーはそれ自体電圧源となると言う話しもした。
つまり、マイクと一緒。動けば電気を出す。
マイクにもなるでよ・・だからトランシーバなどは兼用しているでしょ?

で、アンプが結線されているとき、アンプが生きていれば内部抵抗は少ない。よってスピーカーが余計な振動をしようとしても発生した電力がショートしたような状態になってブレーキが掛かる。これは逆起電力は常に動きを止める方向に流れるから・・昔の自転車でライトをつけると重くなったのと同じね・・

ではスピーカーに何も繋いでないときは?

いくらスピーカーのコーン紙が動いても流れる電気回路がないので止める要素もない・・

何を言いたいのかと言うと、トランポの途中の話である。
スピーカーを移動するときに端子をショートしていると稼動部分のブレーキになるので破損し難くなるよ!と言う話なのだ・・

スピーカー用のショートスピコンを準備してトランポ時に装着しておくとスピーカーの破損がへり、寿命が伸びる。

大昔のオーディオマニアなどはここらを良く知っていたが、最近の若い人は知らないみたいなので、あえて恥ずかしくも蘊蓄を垂れておく・・^^;;
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音響総論 / 2007/06/23 10:43
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某SNSでワイヤレスマイクの混信トラブルの話題が出ていた。

師匠である岡田氏の的確なアドバイスがされていたが、そこであらためて思ったことを記しておこう。

標題のS/N比・・知らない方のために念のためにあらためて説明すると、信号対雑音比率(Signal per Noise)のことである。
まぁ必要な信号が雑音に比べどのくらい大きいか・・という事の用語である。
普通はデシベル・・まぁ電圧比として2倍になれば6db+・・という感じで、昔のアナログレコードはせいぜいが30-40dbくらいのS/Nだったとか使われる。

もちろん、雑音なぞ殆どなさそうなCDであれ、アンプであれ必ずノイズはつきまとうし、当然カタログにも記載されている。

さて、カタログの話はしててもしょうがない・・現場で問題を解決する助けにはならない・・

要は与えられた機材のS/N比の中で裁量の結果を求めなければいけないと言うことだ。

カタログ上のS/Nは基準信号に対しての比として用いられている。
当然、現場ではそのようにきれいに基準信号レベルでくる訳はない・・相手が楽音だからね・・大きいときも小さいときも有る訳で・・

ということで、グランディング対策などやることをやった後のノイズ対策はこのS/N比と言うことの本質を理解しているかどうかが問われる。

信号と雑音比の変化条件
1.信号に比べ雑音が多ければ、当然悪くなる。
2.信号に比べ雑音が少なければ、当然良くなる。
3.雑音に比べ信号が少なければ、当然悪くなる。
4.雑音に比べ信号が大きければ、当然良くなる。

で、現場でS/Nが悪いときいじれないのはどこか?いじれるのはどこか?とすぐに考えよう。

外来雑音に悩まされるワイヤレスのような場合、基本的に外来雑音はライブ会場の外にその元が有るとき、いじりようがないことが多い・・中なら交渉と言う手段も有るが・・

ということは、上記の3か4と言うことになる。雑音が基準になってしまった訳だ・・
とするとS/Nをよくする手段は4しかない・・

では具体的にどうするか・・自分が原因の混信事故を防ぐ意味では安易にトランスミッタのキャリア出力を上げる訳には行かない・・電波法の縛りも有る。

結果、トランスミッタとレシーバの距離を近づけ、相対的に雑音より信号を強くしていくしかない・・電波は球形放射するとして距離の2乗に反比例する・・ということは距離が半分になれば4倍になると言うこと・・

ここで問題・・舞台やタレントにレシーバーに近づけとはさすがに言えない・・

ならばせめてアンテナかレシーバー本体をトランスミッタのそばに置く・・と言うのが4の解決策を実行したことになる。

レシーバーは舞台袖に・・などと言う固定観念を持ち込んでトラブルに泣くよりは、積極果敢に舞台下であっても受信部を持ち込もう・・(当然舞監さんとはちゃんと協議してね・・)

別スレッドでも述べたが、レシーバーと各トランスミッタの距離はなるだけ等距離の方が干渉によるトラブルが少ないと言われている。

よって、ステージセンターライン上のどこかにアンテナが有るとベストと言うことだな・・空いていたらバトンも有効かと思う。

さて、ハウリングの原因であるスピーカーからの回り込みも見方を変えればノイズ・・
この場合、スピーカーからの回り込みが変らないならマイクが音源に近づくのが一番。理屈はもう説明しなくても理解していただけると思う。
下手に離してナチュラルになどと言っていては現場は回らないことも有ると言うことだな・・(録音の場合は別ね)

さて、S/Nをリスナーの立場で考えると回りのノイズとスピーカーの関係も一緒・・
岡田氏いわく「遠くのMSL-4より近くのS200!」
けだし名言!美空ひばりさんのラストのドームコンサートでの小音量分散アプローチの原点だと思う。

とかく大音量スピーカーで集中で!っと考えがちな昨今の巨大ライブでは有るが、耳の健康を考えてももう少し「低音圧大音量感」というアプローチが取れないものかなぁ・・

この、信号と雑音の関係は、ミキサーの中でも当然考慮されるべきだし、普段の操作の中にも沢山ヒントを与えると思う。各自考えてみてね!
音響プラン / 2007/06/17 19:37
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スピーチの明瞭度を確保したい現場の場合、チューニングや確認にはやはりスピーチ系のCDを使うと思う。

チェックCDとしての定番の中にもスピーチが入っていて

女性Na「親ゆずりの無鉄砲な・・・」
男性Na「荒川の上流、ゆたかな自然に・・・」

と言う例のやつは、うなされるほど聞いた人もいるかと思う。

さて、このCD・・
単に直結で再生してない?

最終的にチェックしたいのは実際のスピーチが明瞭度が確保できるかどうか・・だよね?
ということはだ・・マイクが有ってスピーカーからのかぶりなどが有って、と言う環境でチェックするのが当然。

なのにスピーチCDを単に流すだけか?などとチェックを入れてしまう訳だ・・

さて、では具体的にと言われると思うので、FBSR会でスピーチをテーマに研修したときの面白い事例を紹介したい。

もちろん、実際のスピーチでの研修もしたのだけれど、Altecの408を純正指定寸法の桐製のエンクロージャに納めたものを単独で鳴らし、これでスピーチを再生したのだ。
で、これにスピーチで使うマイクをセットし、チューニングやチェックをする・・これが又なかなか具合がよろしい。

まぁ・・桐製の箱がお骨入れに似ているという口の悪い人もいることはいるのだけれど・・

ということで、たぶん100-130口径くらいのフルレンジユニットを使ったスピーカーでスピーチを再生し、スピーチマイクの調整をする・・というのが今回の主眼点。

スピーカーのかぶり具合も含めチェックしやすい。(完全に人間と一緒などと言っている訳ではないよ)

いまなら安価なパワードのスピーカーが各社から出回っているので、これをスタンドにセットして使うのが一番かと思う・・
機会が有ったらお試しあれ・・
自分で喋るよりよっぽど調整しやすい・・

おっと、スピーチの入ったチェックCDをお忘れなく!
セッティング / 2007/06/14 09:28
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さて、スピーカーに何を選ぶかはプロアマ問わず関心の高い事かと思う。
全くの素人からは時々このスピーカー何ワットですか?・・と尋ねられる事が多い・・
これは・・う~ん・・答え難いのよね・・

そもそもスピーカーシステムの耐入力はその入力信号の性質によることが多い・・
もちろん、ヴォイスコイルのワット当たり発熱量と冷却効率で焼損入力は正弦波などの連続入力なら測定できる・・
これとて矩形波などでは違ってくるし・・

また、瞬間的なパルスによってスピーカーのピストンモーション領域を超えてしまうことによる物理的な障害もありうるし・・

アンプのトラブルでのDCが入るとあっという間に飛ぶし・・

ということで、普通各種の測定規格が存在し、それを元に各社ともカタログ上の耐入力を決めているのだが、素人さんが聞きたいのは実は耐入力ではなくてアンプの出力を聞きたいのだろう・・と察する。

で、現実問題、我々がスピーカーを使用するにあたって何を考慮すれば目的とするシステムを組めるか・・というと、カタログだけではままならない問題を考慮しつつ選択しなければならない・・

度々例に出して恐縮だがEVのSX-200というスピーカーシステム・・一時期小規模会場用のメインとして、あるいはモニターとして一世を風靡した。おそらく、PAを生業とする人間でこのスピーカーを触ったことがない・・と言う人間はいないのではないか・・とさえ思うほどである。

このスピーカー、スペック的には感度が100dbほどあり、初期のカタログの耐入力表示で800W、今時の表示だと1200Wなどと表示してある。
まぁ、f特などは今回は無視するとして会場に合わせたセットを考えるときこの出力の問題は見逃せない。

仮に100db/w/mの感度のスピーカーがあるとして10w入れるとm音圧は110db・・100w入れると120db。1000w入れると130dbとなる。
ちなみに2w入れると103db、4w入れると106db。6wなら107.8db、8wなら9db・・この簡易計算法で大概間に合うと思うが・・

まれにこういう例がある・・
w/m感度が106db。
耐入力は1600w・・最大音圧131db・・ん?
106db+1000wでの加算できる音圧は30db・・これでも136dbのはず・・1600w加算分は32db・・だから106+32=138dbじゃないか?

でもカタログ上は131dbと記載してある・・

これが俗に言うコンプレッション歪みの大本となる・・
つまり、コンプレッションドライバー内部の単位時間当たり圧縮許容量などの問題で振動板が動いても音にならない成分が発生してしまうのね・・

このリニアリティの悪化がどこら辺で始まるか・・で、じつは使える領域が決まってしまうのだ・・

要はいくら入力しても音が汚くなるばかりで音量が上がらない・・となってしまうのだな・・
ここら辺で使える広さ、届く距離が制限される。

原因はさっきも言ったコンプレッションドライバーの設計の問題・・そしてコーンラジエータの能力の問題、そしてキャビネットの設計による。

それでも注意深く設計され、きちんとコストを払ったスピーカーは高い能力を示す。(大概キャビも重くなるんだけど・・)

それでも小型のスピーカーでは、スペック上同じように見える大型スピーカーのようには遠距離までは飛ばない・・

これはスピーカー直前の波面形状がより平面波に近いかどうか・・が結構効いてくる・・
大型のダイヤフラム(4インチなど)を持ったものからはより平面波に近い音波が生成されやすく、単純に計った距離による減衰係数より効率良く音を飛ばせる。よって遠達性が良くなる。
さらに、これをアレイングすることでより平面波に近づけ、さらに遠達性が確保される。

逆に考えると1-2インチくらいのダイヤフラムの小型スピーカーは、見かけ上の出力音圧を確保できても、こと遠達性に関しては不利であることが理解できると思う。

もちろん、ホーン設計を工夫して、小型ダイヤフラムでも充分な遠達性を確保しているものもあるので単純ではないけれどね・・

でだ・・スピーカーを選ぶときはどの程度の広さの会場に使いたいか・・その範囲を決定してから考えようね・・と言う話なのだ・・
で、スピーカーのスペックを眺めると感度が分かり、耐入力が分かり、親切なら最大音圧も記載してある。
これによってリニアリティをチェックし、フルロード使用に堪えるかを判断。
駄目なら割り引いて使う用途に・・
さらにホーン形状と指向角を確認し、ダイヤフラム径をチェック。
同じダイヤフラム径で同じ指向角ならホーン自体が長い方が遠達性は確保しやすい。

指向角はふつう3m位の位置で測定する。が、これが10mでもそうか・・20mでもそうかは公表されていない・・まして指向角中心が記載されているカタログもない・・
こればっかりは実際の使用現場で確認だな・・

そうそう・・ラインアレイも万能ではない・・充分に遠距離になると結局点音源と一緒・・これはよく理解しておいて欲しい・・

うわ・・今回は久しぶりの書き込みで、ちょっと文章が散漫・・
まぁ思いつきで書いているしねぇ・・割り引いて読んでね・・
音響システム構築 / 2007/06/05 10:14
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