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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・・
まぁ、お互い直接会ったときに気まずくならない程度にね!

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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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前回書いたEQとインピーダンス周りの話と、どっちを続けようか迷ったんだけど、まぁより半端なEQ話を先に続けようかな・・例によって若干アルコール入りなので話は割り引いて聞いてね・・

EQをきっちり合わせたい・・まぁ(帯域バランス的に)良い音にしたいし、ハウリングも避けたい・・というのが大概のエンジニアの願うことである。

んで、ハウリングを考慮しなければ、FFTアナライザによる調整でかなりEQは追い込める。

知らない人のために説明すると、卓アウトの音を基準にして、EQを通過し、スピーカーから出た音を任意の測定点で卓アウトの音と比較して高速フーリエ解析(まぁ、音の周波数の成分を分解して各々比較する手法・・数学の世界では初等解析学で習う・・んだっけ?)によって各周波数帯ごとのエネルギー値、位相、コヒーレンス(測定値の信頼性)などがわかる・・ことになっている・・

この測定値をベースにEQを逆操作してバランスを取っていくんだけど・・

もちろん、機械のやることで、まして電気的な処理になっているので、万能というわけではないが、目に見える形で調整結果が出てくるのはクライアントの説得にも役立つ。

FFTの代表はメイヤー社のSIMや今はEAWのSMAARTが一般的だろう。

どちらも使える・・が寄りかかってはいけない。まぁ、神仏は頼るものにあらず、崇めるものなり・・に近いかな?

以前も書いたと思うけど、師匠の言っていたスピーカーは設置しただけで九〇%音が決まってしまう・・という点をお忘れなく・・

また、そもそも測定用マイクをどこに置いたの?という点ですでに全会場を代表できなくなっているのよね・・

これは我々の耳調整でも同じこと・・特定の会場の特定の場所で調整してもそれは全部の客席をカバーしているわけではないということを自覚するべきだよね。

さて、EQで等化するという場合、というかの基準を前回は無響室の楽器と言っちまった・・まぁそれもありだが、より一般的にはピンクノイズが使われる。たまにどっかのレコーディングエンジニアとかプロデューサーとかそこら辺の人が「おい!ホワイトノイズでチェックせんかい!」と喚くことがあるやもしれないが、ホワイトノイズでPA現場でフルに近い音を出したらツイーターが飛びまんねん・・ただでさえ定指向性ホーン用のEQはまっすぐ上を上げてるのに・・

んで、ピンクノイズでフラットになったからいいか・・
違うのだな・・
ちょっと立ち位置を動かしてみ?
がらっと音が変わるよね?

ピンクノイズは各帯域の音がまんべんなく入っているだけに、ステレオ再生の状態で・・あるいは実会場の中で反射音に囲まれているといとも簡単にたくさんの打ち消しあうポイントが出来るのだな・・

よってあくまで参考のひとつにしかならないのだよん。

以前書いた「原音」というものはこの世には存在しないということと同様に、会場内全部で最高の音も存在しないとしか言えない・・オペ席で最高でもそれ以外の場所では最高ではないのね・・こればっかりは会場の音をつまり建築の音をコントロール出来ない以上永遠に不可能な命題に近い・・

だから、より大勢の人に楽しんでいただく「普通の音」が大事なのね・・

さて、EQを使うと位相がうんたらとかいろいろな人がいろいろな論を仰っているが、所詮ボイスコイルで動かすスピーカーを使っている限り、我々に位相をどうのと騒ぐほど実は位相をコントロールできてはいないのだな・・

だから、純粋オーディオの人がよく言うメーカーの意図した音・・なんて・・ちょっとねぇ・・と言いつつ、ガス切れに付き続きは又の機会に・・
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基礎理論? / 2010/08/15 23:29
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さて、例によって、某所でEQ絡みの話題で盛り上がった・・

まぁEQと言っても、入力モジュールのパラメもあれば、本線系にインサートされるGEQやらパラメやらもある・・
メイヤーのSYM(だっけか?)では測定結果を反映するツールとしてはパラメを推奨していたはず・・

大規模会場でのFOHシステムのチューニングには最近はパラメでも間に合う例が多くなった・・
システムの指向性制御が精密になり、FOHに絡むハウリング問題などは非常に減ったためである・・
だからと言ってライブハウス等の狭い会場などFOH絡みのフィードバック問題がなくなったわけではない・・

一般に、システムチューニングとしてのEQの調整は、ドライソースでまず行われる。

そもそもなんでEQによる調整が必要なのか・・

んで、EQってなんなの?
という点から考え直すとEQという機材名は、「イコライズする」から転じてその機材としての「イコライザー」であるわけだ・・イコライズとは「=」(:イコール)からまさに来ている。
イコール=等しくするもの(事)なんつって・・

転じて日本語では等化器とも表現されている。

ここで問題・・いったい何にイコールするのか・・

おそらく・・無響室で測定したその楽器の音響特性を、それ以外の場所でも「同じ」にするため・・と、古の技術者は考えたのだろうと思われる・・(全くの妄想)
何故そう考えたのかというと、それ以外、イコールと言われるときの基準となるような音響環境はないからなんだ・・まぁ、それすらも幻想なんだけど・・

で、ここで何のためにEQをいじるのかというひとつの基準は出てきたわけだ・・

とは言っても、楽器の音・・と言っては色々語弊があるので、仮にソースの音・・としておこう・・
これを非常にナチュラルに作りこんだものがあったとして(まぁミキサーアウトのバランスが最良だった時の音:ヘッドホンで聞いた時に判断する)、これを特定の空間に放り込んだとき(もちろんスピーカー経由で)、差異が生じる・・なんで160がこもるんだ・・サシスセソがきついんだ・・など、ミキサーアウト(イコールソースの音とする)に対して会場と、スピーカーとの問題から生じる差分・・これを補正しよう!・・・というのがEQの本来的使い方である・・

なはは・・イコライザーの本来的というか教科書的使い方の第一歩なんだが、これをしっかり理解して使っている人は意外に少ないのだ・・

よく使われる使い方の一例はハウリング対策・・まぁ、間違っているわけではない・・

んで、ハウリングとはなんぞや・・FB(フィードバック)とも言われるが、正しくはポジティブフィードバック「ループ」というべきかな?フィードバックが同相で、それが正のゲインを持ったときループを生じて本来の再生ソース以外の音を発生させ、最終的にシステムの許容限度を超えてしまうことが問題となる現象・・とでも言うのかな?

いずれ、ハウリングは入力源たるマイクと再生音を発生するスピーカーとその再生音場によって決定されるハウリングしやすい因子を元に発生する。

それはマイクとスピーカーの距離(直接距離による同相周波数となる周波数)だったり、会場の共振周波数によって起こったり、極端にはボーカリストの口の中の共振周波数だったりする・・

これがFOHだけならまだしも、モニター系が入ると相当に難しい問題になることは想像出来ると思う・・なんてったって自分がだしている音を確認するためにはそれ以上の音圧がないと、聞き取れない・・ということは自分が歌っているマイクには、自分の声よりでかいモニター音圧が来ている、という状況を容易に発生させるわけだ・・

とは言っても、いつもモニターが聞こえた途端ハウっているわけではない・・そんなんじゃモニター自体が成立しない・・

ではなんでモニター音圧が生音より大きい状況でハウらないか?

もちろんマイク自体の指向性に助けられている点も多々ある。

が、無指向性マイクでも結構PAできる局面は多々ある・・

結局何が起こっているのかなかなかうまい説明の出来ている文献って無いのよね・・

で、簡単な実験・・と言っても、ウルトラ高級な機材を一方の判定肢にするので普通の人にはなかなか難しい実験になるのだが・・

世間で一般に名器と呼ばれる非常に品位の高い音を出すプリアンプなりを使用したマイクと、値段の割に音いいじゃん・・というプリアンプ(まぁミキサーのでもいいけど)で、同じマイクを使用してNo-EQで同じスピーカーでゲインを上げていく・・

すると、品位が高い・・と言われているアンプの方がハウりにくい・・ということが起こる・・(絶対とは言わない)
これを、マイク、スピーカー、アンプ、エフェクター、それぞれで実験するとやっぱり品位が高い機材ではハウりにくい・・(ことが多い)

なぜか?

品位が高い機材とは、一見いい音とは言いかねても、バランスよく突出部がない状況を保つ・・ということが効いてくるわけだ。
つまり、ループの原因が少ないということね・・ハウリングは常にハウりやすいところから起こる・・という原則を理解して欲しい。

ということは、各機材の動作ステージも、フルアップ時の特性を最も良くなるように設計していることが多いので、なるだけフルアップに近い動作をしておいたほうが、特性的突出部は少ないわけだ・・これがゲインを絞っても実現できるのでウルトラ高級機なのね・・
設計で上手くいくと思っても、実際の素子類はばらつくけど、これを熟練の技術者が追い込んで出荷していることの凄さとその手間に思いを馳せていただきたいものである。

っと、ハウリングの原則とEQの話をしてたんだっけ・・

さて、上に書いたのは、機材の中での話・・実際に我々が現場で往生するのはやはり会場レベルの問題。

おったてたマイクとスピーカーの位置関係と、会場のキャパシティ(客席数ではなく容積)の問題が多い。

と振ったところで長くなったので、これも次回の話題に引き継ごうか・・
チューニング / 2010/08/08 23:33
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さて、何やかやと、長くなったからと話を中断してしまった例の、詰まらない理論に近い話・・
つまらなくとも現場では色々悩まされることでもあるので続けましょう。

さて、前回記載した

 ┌───┐
 V   │
 │   RL
 Ri   │
 └───┘

という回路図・・
電圧を発生する側の機材と、負荷となる機材の分岐はどこだろうか?
もちろんその間は理想的ケーブルでつながっているものとしてだ・・(例によって理想的ということは、現実にはありえないものであるという伏線は置いておく)

まぁ、もったいぶってもしょうがないので上の図で言うと、左右の幅のど真ん中で切った線が分岐線である。

   │
 ┌─┼─┐
 V │ │
 │ │ RL
 Ri │ │
 └─┼─┘
   │
発生側│負荷側

というふうになる・・

言わずもがなと思っている人も多々おられようが、現場でトラブる人が多いのでしばしのご猶予を・・

前回、アンプなどの場合はRi(内部抵抗)は、殆ど無視できるほどに小さいと言った。まして電力源たる電源やバッテリーは極めて小さい・・はず・・
が、アンプではダンピングファクターに影響するよとか言ったのだけど、

一般的な8Ωのスピーカーで、最低限のダンピングファクターを実現するには10以上が望ましいという常識が真空管アンプ時代にあった・・これはアウトプットトランスを使用する設計の場合、出力インピーダンスを下げるのが難しかったことに起因している。
現代の多段アンプではいとも簡単にインピーダンスを下げられるので、すっかり忘れ去られた記述となった。

で、今回、そう言いう古い時代のアンプだったらと考えてみよう。

ダンピングファクター10である。

だからスピーカーのインピーダンスは8Ω・・ということはダンピングファクターから逆算するとアンプの内部インピーダンスは0.8Ωとなる。

嫌だろうがだしてしまう・・

W=EI
E=IR
故に
W=I^2R
であるというところまでは前回のとおり。
計算を楽にするため、わざと8ワットの出力をアンプがだしていることにする。

W=I^2Rなので、
I^2=W/R=8/8.8=0.909
I^2=0.909
I=SQR(0.909)=0.953(SQR:平方根)
で、0.953アンペアの電流がこの回路には流れているようである。

なんでこんな半端な数字になったか・・内部抵抗を加味したからである。
ダンピングファクターから考えていくとこうなっちゃうのだ・・

これでは計算が面倒くさい・・というか理解していただきにくいので、内部抵抗とスピーカーのインピーダンスをまとめて8Ωであることにしてしまう・・と、

8=8*1/11+8*10/11というふうに10対1の関係からは、アンプとスピーカーのインピーダンス比は8Ωを1と10で分け合う形になる必要がある。
これで、1アンペアの電流として計算できるようになる。

さて、8ワットのアンプ出力であったが、スピーカーで消費されている実際の電力はいくらだろうか・・

そう、W=I^2Rなので

W=I^2R=1^2*(8*10/11)=7.27W

??

アンプは8Wを出していたはず・・

残りはどこに行ったの?

そう・・Riであるところの内部抵抗が消費してしまったのだ・・その量

8-7.27=0.73W

実にスピーカーの1/10くらいがスピーカーには伝わらず、内部で消費した計算である。
これって、まるまる熱になるのよね・・だからアンプは熱くなるのだ・・(まぁこればかりではないけれど)

この同じアンプでスピーカーを4Ωにするとどうなるだろうか・・

アンプ自体の内部インピーダンスは変え様がないので、8*1/11=0.727Ω
スピーカーが4Ωになった・・
総インピーダンスは

0.727+4=4.727Ω

アンプは相変わらず8Ωの時に8W出していた時と同じ8ボルトをだそうとしているものとする。
すると

E=IR
I=E/R=8/4.727=1.692アンペア
スピーカーでは
W=I^2R=1.692^2*4=11.451W

確かに出力は増えているけれど倍とまではいかない・・というか結構少なめ・・

一方内部抵抗で消費する電力は

W=I^2R=1.692^2*0.727=2.08W

8オームスピーカーの時は0.73Wだったのに2倍以上に増えている・・
つまり、より熱を発生する状況になったということだ・・
ぶっちゃけて言えば無駄になっているということね・・

さて、最初に記載した回路図・・現場的にはまだまだ欠けているものがある・・

そう、いつもお世話になっているケーブルだ・・
この場合問題になってくるのはスピーカーケーブル・・

図的には

   │     │
 ┌─┼─────┼─┐
 V │     │ │
 │ │     │ RL
 Ri │     │ │
 └─┼─────┼─┘
   │ ここが │
発生側│ 経路分 │負荷側

上の図ではケーブルを経路として表現している。

で、理想的ケーブルは無いといった・・つまり抵抗ゼロのケーブルはない・・よって何がしかの抵抗(インピーダンス)がある。

よって、上の図はより正しくは、
   │     │
 ┌─┼──Rc──┼─┐
 V │     │ │
 │ │     │ RL
 Ri │     │ │
 └─┼─────┼─┘
   │ ここが │
発生側│ 経路分 │負荷側

Rcをここでは経路抵抗とする・・(例によって参考書も見ないで書いているので、厳密に正しい表現であるわけではない・・また、経路抵抗は上側にだけあるわけではなく下側にもあるし、値も若干違っているはずだがここでは簡略化する)

さて、このRc・・普段であれば気にしなくて良い程少ないはずである・・アンプの内部インピーダンスに比べてさえ・・

しかし、我々の現場・・でかい会場になるとこのケーブルに因る経路ロスが無視できなくなる・・

先程、8Ωスピーカーによる内部インピーダンスの影響に比べ、4Ωスピーカーのほうが内部インピーダンスの影響を受ける度合いが大きいことを確認した。
これは全く経路ロスにも言えることで、低インピーダンススピーカーのほうがスピーカーケーブルの影響を強く受ける。したがって、カーオーディオやダブルウーハーでインピーダンスの低いスピーカーほどケーブルに対する要求は厳しい。
ましてや現代アンプは内部インピーダンスが極端に低くなっている分、ケーブルでの悪化は大きく効いてくるし、ケーブルが発熱源にもなるわけだ・・
上記の計算式を応用して計算してみて欲しい・・こういったことは自分で計算してみないと実感しないし、身にも付かないしね・・ってもはや計算する気力が失せてきたというのもあるけど・・^^;;

ケーブル以外にも端子の接触抵抗など、低インピーダンスラインであるスピーカー系ならではのトラブルがあるので、現場で泣かないようしっかりここらの理屈は身につけてほしいなと思う老婆心であった・・
(ふう・・ながくなっちったい!)

おっとっと・・計算と言っても、酔って書いているので、あまり(かなり?)厳密ではない・・端折ったところ検算していないところ多々ありなので、奇特な御仁はご訂正のほど宜しく!
基礎理論? / 2010/08/01 22:35
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前の記事にも書いたんだけど、師匠との会話から得られたアイデアを愚生流に考えを広げ多様な方向に対する指向性制御ができるのではないか・・ということで、地元で開催された野外イベントで早速実験してみた。

FOHの為に用意されたイントレというかビケ足場は1間四方が2組。サブローとダブルウーハーのミッドハイ2/2と言う形式。
通常のアレイングでは、側板を一旦ぴったりと合わせ、ビーミングを考慮しながらリスニングエリアをカバーするようにセットする。
まぁ反射のきついところではいろんな裏技を使うのだけれど、基本はこれがスタート。

普通にセットすると、アレイは粗結合と言う状態になる。
つまり、何となく一セットのスピーカのように動作し、概ね3db音圧が上がる・・と言うもの。
サブロー領域では密結合に等しくなり、6dbのアップが期待できる場合もある。
高域はさすがに結合とまではなかなか行かず、位相ズレを伴った音に変化することが殆ど・・まぁ、微妙にソフトフォーカスっぽくなって聞きやすいと云うことも言えなくも無いけど・・

で、この粗結合と云う状態を中低域以下に関してのみ維持し、ペアリングによる指向性制御を横方向で行いたい・・と画策して、イントレの幅一杯にサブロー、ミッドハイのペアを離してみた。
高域の狙いポイントは内側セットペアを客席前列センターに指向角の前端一杯、外側セットペアを客席最後部中心付近・・と、まぁごく普通のセット法を広げただけなんだが・・

どうなったか?

スピーカ正面ではまぁちょっと高域から中高域にかけて位相ずれの音が増えた・・これは想定内。
低域は粗結合もあってか通常通りの音圧感。
舞台中央前端・・圧倒的に低域が消えている・・

まさに狙いどおり!100-200Hz付近が特に消えているので、オペ的には実に楽になっているし、演奏者的にも低域の回り込みがへってモニターに対する注文も少なかった。

さて、アレイングによる指向性制御をすると、綿密に調整しないと飛び地的なビームが発生することが知られている。
今回も綿密な調整ができているわけではなく、かなり乱暴だったが思いつきで、駄目元ではじめたことなので、途中でトイレに行った時に気がついた・・
斜め後方にえらく低域の厚いポイントがあった・・そこら辺のお店の人・・ごめんなさい・・

とまれ、スピーカをカップリングさせることで指向性をある程度制御できると言う方向性は見えてきたように感じる。
音を出したい方向、出したくない方向を検討し、スピーカの設置を工夫することで相当のことが出来るとすると、やはり画期的だよね・・

今回は水平カップリングなので横方向に狭い指向性を求めたと云うことになる。まぁ物理的なスピーカクラスターの高さもあるので縦方向にもダダ漏れと云うことではない・・実際、サブローからダブルウーハーの上端まで1.5m程あるわけだし・・
一間間口の実効スピーカ間距離からも100以下のカップリングは指向性には影響しないと思われる。
それでも100-300程度までで指向性がコントロールできるだけでも、普段我々が如何に100-300くらいのEQをいじっているかを考えたら御の字じゃないかな?

ということで、まずは第一段ご報告。
セッティング / 2010/08/01 09:19
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