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拡声システム（またはタンノイシステム、PAシステム）は、マイクロホン、アンプ、スピーカー、および関連機器で構成される電子システムです。人間の声、楽器、その他の音響音源、録音された音や音楽の音量（音量）を増幅します。PAシステムは、アナウンサーや演奏者などが遠くからでも広い範囲で十分に聞こえる必要があるあらゆる公共の場所で使用されます。典型的な用途としては、スポーツスタジアム、公共の乗り物や施設、ライブや録音された音楽の会場やイベントなどが挙げられます。PAシステムには、複数のマイクロホンやその他の音源、複数の音源を組み合わせて調整するためのミキシングコンソール、より大きな音量やより広い範囲への音の拡散のための複数のアンプとスピーカーが含まれる場合があります。
シンプルなPAシステムは、学校の講堂、教会、小さなバーなどの小規模な会場でよく使用されます。多数のスピーカーを備えたPAシステムは、学校、スタジアム、旅客船や航空機など、公共施設、教育機関、商業施設などでアナウンスを行うために広く使用されています。多くの建物に設置されているインターホンシステムは、建物全体にスピーカーが設置され、多くの部屋にマイクが設置されているため、居住者はアナウンスに応答することができます。PAシステムとインターホンシステムは、緊急通信システムの一部として一般的に使用されています。
音響強化システムという用語は一般的に、ライブ音楽やその他のパフォーマンスに特化して使用されるPAシステムを意味します。[ 1 ]イギリスでは、PAシステムは、そこで使用されているシステムの多くを供給した同名の会社にちなんで、しばしばタンノイとして知られています。[ 2 ]
古代ギリシャ時代から19世紀まで、電気スピーカーやアンプが発明される以前は、大勢の聴衆に話しかける人が、広い空間や集団の中で声を響かせるためにメガホンコーンを使用していました。メガホンは通常、持ち運び可能で、たいていは手持ち式の円錐形の音響ホーンで、人の声やその他の音を増幅し、特定の方向に向けるために使用されます。音は、メガホンを顔に近づけて話すことで、狭い方の端から入っていきます。音は円錐の広い方の端から放射されます。ユーザーは、円錐の広い方の端を特定の方向に向けることで、音の方向を制御できます。2020年代には、チアリーディングは、19世紀式の円錐形装置を使って声を放射する数少ない分野の一つです。この装置は、「スピーキングトランペット」、「ブルホーン」、「ラウドヘイラー」とも呼ばれます。
1910年、イリノイ州シカゴのオートマチック・エレクトリック社は、すでに自動電話交換機の主要サプライヤーであったが、自動発声器という名称で販売する拡声器を開発したと発表した。同社の社長ジョセフ・ハリスは複数の潜在的な用途を予見しており、当初の宣伝では、ホテルの公共放送システムとして、すべての公共室にいる人々がアナウンスを聞くことができるというこの発明の価値を強調していた。[ 3 ] 1910年6月、オートマチック・エレクトリック社のビルで新聞記者向けに最初の「半公開」デモンストレーションが行われ、そこで話者の声が「ビルの至る所」の12か所に設置された拡声器に送信された。[ 4 ]
しばらくして、この新装置を販売するためにシカゴにAutomatic Enunciator Companyが設立され、一連の宣伝用設置が行われた。[ 5 ] 1912年8月、アメリカヨット・パワーボートクラブ連合がシカゴで開催したウォーターカーニバルで、大規模な屋外設置が行われた。72個のスピーカーが、桟橋に沿って40フィート（12メートル）間隔でペアで張られ、合計半マイル（800メートル）の観客席に渡った。このシステムは、レースの報告や説明をアナウンスしたり、「シカゴプラン」についての一連のスピーチを流したり、レースの合間に音楽を流したりするために使用された。[ 6 ]
1913年、シカゴのコミスキー・パーク野球場全体に複数のユニットが設置され、アナウンスと音楽の間奏の両方に使用されました[ 7 ]。チャールズ・A・コミスキーは「メガホンマンの時代は、この球場では終わった」と述べています。同社はまた、シカゴ南部の家庭や企業の加入者にニュースや娯楽番組を送信するために使用されるムソラフォンと呼ばれる実験的なサービスも立ち上げましたが[ 8 ]、この取り組みは短命に終わりました。同社は、病院、デパート、工場、鉄道駅などの施設でアナウンスを行うためのアナウンサーの販売を続けましたが、オートマチック・エヌンシエーター社は1926年に解散しました[ 5 ]。
マグナボックスのピーター・ジェンセンとエドウィン・プリダムは、1910年代に音響再生の実験を開始した。カリフォルニア州ナパの研究所で作業していた彼らは、 1911年にムービングコイル型スピーカーの最初の特許を出願した。[ 9 ] 4年後の1915年、彼らは1インチ（2.5cm ）のボイスコイル、3インチ（7.6cm ）の波形振動板、および22インチ（ 56cm）の開口部を持つ34インチ（86cm ）のホーンを備えたダイナミック型スピーカーを製作した。電磁石は約11,000ガウスの磁束場を生成した。[ 9 ]
彼らの最初の実験ではカーボンマイクロホンが使用されました。12 V のバッテリーをシステムに接続すると、音響フィードバックの最初の例の 1 つを経験しました[ 9 ]。これは、通常は望ましくない効果で、高音域の音を特徴とします。次に、スピーカーを研究所の屋上に設置し、増幅された人間の声が1 マイル (1.6 km)離れた場所まで聞こえたという主張があります[ 9 ] 。ジェンセンとプリダムはシステムを改良し、蓄音機をスピーカーに接続して録音された音楽を放送できるようにしました[ 10 ] 。彼らはこれを何度か行い、ナパの研究所、パナマ太平洋国際博覧会[ 9 ]、そして 1915 年 12 月 24 日にはサンフランシスコ市庁舎でジェームズ・ロルフ市長とともに行いました[ 10 ]。このデモンストレーションは、実際に動作するシステムの公式発表であり、約 10 万人が集まり、クリスマス音楽とスピーチを「非常に明瞭に」聞きました[ 9 ] 。
最初の屋外放送は1週間後に行われ、再びジェンセンとプリダムが監督した。[ 1 ] [ 11 ] 12月30日、カリフォルニア州知事ハイラム・ジョンソンが体調不良で直接演説できなかったため、サンフランシスコのシビック・オーディトリアムに拡声器が設置され、数マイル離れたジョンソンの自宅とケーブルとマイクで接続され、ジョンソンはそこから演説を行った。[ 9 ]ジェンセンはマイクを使用する知事を監督し、プリダムは拡声器を操作した。
翌年、ジェンセンとプリダムは「サウンド増幅蓄音機」と名付けたものの特許を申請した。その後2年間で、彼らは最初の真空管アンプを開発した。1919年には、これが3段25ワットのアンプとして標準化された。[ 9 ]
このシステムは、元米国大統領ウィリアム・ハワード・タフトがシカゴのグラントパークで行った演説で使用され、現職大統領としてはウッドロー・ウィルソンがカリフォルニア州サンディエゴで5万人を前に演説した際に初めて使用された。[ 11 ] [ 12 ]ウィルソンの演説は、国際連盟の設立を促進するための全国ツアーの一環だった。[ 13 ]演説は1919年9月9日にシティスタジアムで行われた。サンフランシスコの設置と同様に、ジェンセンがマイクを、プリダムがスピーカーを管理した。ウィルソンは演壇に取り付けられた2つの大きなホーンに向かって話し、そのホーンが彼の声をマイクに導いた。[ 13 ]同様のシステムは、その後数年間、ウォーレン・G・ハーディングとフランクリン・D・ルーズベルトによって使用された。[ 9 ]
1920年代初頭までに、マルコーニは拡声装置専門の部門を設立し、高まる需要に応えるべく拡声器と増幅器の製造を開始した。[ 9 ] 1925年、ジョージ5世は英国帝国博覧会でこのようなシステムを使用し、6台の長距離拡声器を通して9万人に向けて演説を行った。[ 9 ]この拡声器の公的な使用により、このような技術の可能性が注目を集めた。1925年にヘンドン飛行場で行われた英国空軍パレードでは、アナウンサーが群衆に語りかけるとともにバンドの音を増幅するためにマルコーニのシステムが使用された。[ 9 ] 1929年、カルショット・スピットで行われたシュナイダー・トロフィー・レースでは、総重量20トンのホーン200個を備えた拡声システムが使用された。[ 9 ]
エンジニアは、公共放送システムや映画館向けに、大音量でパワフルな最初のアンプとスピーカーシステムを発明しました。これらの大型PAシステムと映画館のサウンドシステムは非常に大きく高価だったため、ほとんどのツアーミュージシャンには使えませんでした。1927年以降、通常の壁のコンセントに差し込める小型のポータブルAC電源PAシステムが「ミュージシャンの間で急速に人気になった」のです。実際、「…レオン・マコーリフ（ボブ・ウィルズと共に）は、1935年になってもカーボンマイクとポータブルPAを使用していた」のです。1920年代後半から1930年代半ばにかけて、小型のポータブルPAシステムとギターコンボアンプはかなり似ていました。これらの初期のアンプは、「単一のボリュームコントロールと1つまたは2つの入力ジャック、フィールドコイルスピーカー」と薄い木製キャビネットを備えていました。驚くべきことに、これらの初期のアンプにはトーンコントロールやオン/オフスイッチさえありませんでした。[ 14 ]壁のコンセントに差し込めるポータブルPAシステムは、電解コンデンサと整流管の導入により、壁のコンセントに差し込める経済的な内蔵電源が可能になった1930年代初頭に登場しました。それ以前は、アンプには重くて複数のバッテリーパックが必要でした。[ 15 ]
1960年代には、スピーカー、アンプ、折り畳みホーンを使用した電気増幅式のメガホンが、基本的な円錐形のメガホンに取って代わりました。小型の手持ち式電池駆動の電気メガホンは、消防士や救助隊員、警察官、抗議活動参加者、屋外で聴衆に話しかける人などに使用されています。小型の手持ち式メガホンの多くは、マイクが本体後端に取り付けられており、使用者はメガホンを口の前に持って、トリガーを押してアンプとスピーカーをオンにします。大型の電気メガホンには、ケーブルでマイクが接続されているものもあり、これにより、広がったホーンで顔が隠れることなく話すことができます。
最もシンプルで小型のPAシステムは、マイク、アンプ、1つ以上のスピーカーで構成されます。このタイプのPAシステムは、通常50～200ワットの出力を提供し、学校の講堂、教会、カフェのステージなどの小規模な会場でよく使用されます。小型PAシステムは、レストラン、店舗、小学校、オフィスビルなどの建物全体に拡張できます。コンパクトディスクプレーヤーやラジオなどの音源をPAシステムに接続して、システムを通して音楽を再生できます。小型のバッテリー駆動12ボルトシステムは、ツアーバスやスクールバスなどの車両に設置され、ツアーガイドや運転手がすべての乗客に話しかけることができます。ポータブルシステムは、バッテリー駆動または壁のコンセントに接続して電源を供給できます。これらは、情報セッションやチームミーティングなどの小規模なグループに話しかける人にも使用できます。バッテリー駆動システムは、ウォーキングツアーで顧客に話しかけるガイドにも使用できます。
拡声システムは、入力ソース（マイク、音声再生装置など）、アンプ、制御および監視機器（LED 表示灯、VU メーター、ヘッドホンなど）、およびスピーカーで構成されます。通常の入力には、スピーチや歌唱用のマイク、楽器からの直接入力、録音された音声再生装置などがあります。パフォーマンス以外の用途では、オペレーターまたは自動化された機器が、多数の標準的な録音済みメッセージから選択するシステムがある場合があります。これらの入力ソースは、プリアンプと信号ルーターに入力され、オーディオ信号を施設の選択されたゾーン（たとえば、学校の 1 つのセクションのみ）に送ります。プリアンプで増幅された信号は、アンプに送られます。地域の慣習に応じて、これらのアンプは通常、オーディオ信号を 50 V、70 V、または 100 V のスピーカーラインレベルに増幅します。[ 16 ]制御機器は、拡声器に到達する前に、アンプとスピーカーラインの障害を監視します。この制御機器は、PA システムのゾーンを分離するためにも使用されます。拡声器は、電気信号を音に変換します。
一部のPAシステムは、複数の建物をカバーするスピーカーを備えており、大学のキャンパス全体、オフィスビルや工場、あるいは屋外複合施設全体（例えば、競技場）まで電波を届けることができます。大型PAシステムは、緊急時の警報システムとしても使用できます。
PAシステムのサイズ別分類とサブウーファー方式別分類
一部の構内交換機（PBX）電話システムでは、電話機と拡声器（PAアンプ）間の連絡役となるページング機能を使用しています。他のシステムでは、ページング機器は電話システムに組み込まれていません。代わりに、電話システムのトランクポートに接続された独立したページングコントローラがシステムに組み込まれています。ページングコントローラには、指定されたディレクトリ番号または中央局回線からアクセスできます。多くの最新システムでは、ページング機能が電話システムに統合されているため、システムから電話機のスピーカーにアナウンスを送信できます。
多くの小売店やオフィスでは、電話システムがページングシステムの唯一のアクセスポイントとして採用されています。これは、電話システムと電話システムが統合されているためです。多くの学校やその他の大規模施設では、大型でかさばるマイク付きPAシステムの使用をやめ、電話システムによるページングに切り替えています。これは、学校内のさまざまな場所からアクセスできるためです。
PA over IP は、中央のアンプの代わりにインターネット プロトコル (IP) ネットワークを使用して、建物やキャンパス内のページング場所、またはインターネットを含む IP ネットワークの届く範囲のどこにでも音声信号を配信する PA ページングおよびインターホン システムです。ネットワーク接続アンプとインターホン ユニットを使用して通信機能を提供します。送信側では、コンピュータ アプリケーションがローカル エリア ネットワーク経由でデジタル オーディオ ストリームを送信し、コンピュータのサウンドカード入力または保存された音声録音からの音声を使用します。受信側では、専用のインターホン モジュール ( IP スピーカーと呼ばれることもあります) がこれらのネットワーク送信を受信し、アナログ オーディオ 信号を再生します。これらは、ネットワーク上の他のコンピュータと同様に、IP アドレスでアドレス指定できる小型の専用ネットワーク機器です。[ 18 ]
双方向無線機のワイヤレスPA受信機とホーンスピーカーは、基地局または移動式双方向無線機から、数マイル離れた場所に設置されたPAスピーカーへ音声メッセージを直接送信できるように設計されています。受信機とPAスピーカーの組み合わせは、従来の有線PA設備が非現実的、法外に高価、または一時的な状況に最適です。これらの受信機は、業務用のUHFおよびVHF双方向免許周波数帯、またはMURS免許なし周波数帯で動作します。設置には、無線機とPAシステムの両方で使用する周波数を設定し、ワイヤレスPA受信機に電源を供給する必要があります。[ 19 ]
無線移動電話（WMT）PAシステムは、中央集中型アンプの代わりにGSMネットワークなどの無線移動電話システムを使用して、建物やキャンパス、その他の場所にあるページング場所に音声信号を配信するPAページングおよびインターホンシステムです。GSMモバイルネットワークは通信機能を提供するために使用されます。送信側では、PSTN電話、携帯電話、VOIP電話、またはGSMベースのモバイルSIMカードにアクセスして音声通話を発信できるその他の通信デバイスが通信できます。受信側では、GSMトランシーバーがこれらのネットワーク送信を受信し、パワーアンプとスピーカーを介してアナログ音声信号を再生します。これは、制御機能も組み込んだシステムで特許を取得した、英国ランカシャーのStephen Robert Pearsonによって開拓されました。WMT（GSM）ネットワークを使用すると、WMT接続がある世界中のどこにでもライブアナウンスを行うことができます。特許は、2G、3G、4G、…××Gなど、すべての形式のWMTを対象としています。英国のRemvox Ltd（リモートボイスエクスペリエンス）という会社が、この技術に基づいた製品の開発および製造を行うライセンス契約を締結した。
長距離公共放送 (LLPA) システムとは、通常、広範囲の地理的エリアに分散したアーキテクチャを持つ公共放送システムのことです。この種のシステムは、鉄道、ライトレール、地下鉄業界でよく見られ、低帯域幅の従来の銅線、通常はDSL モデムを使用したPSTN回線、または光ファイバー、GSM-R 、IP ベースのネットワークなどのメディアを介して、1 つまたは複数の場所からネットワークの残りの部分にアナウンスをトリガーすることができます。[ 20 ]
鉄道システムは通常、各駅に旅客情報システム（PIS）サーバーとのインターフェースを備えています。これらは、線路脇の信号設備のセンサーからネットワーク上の車両の位置を示す列車記述子にリンクされています。PISは、ローカルまたはリモートのデジタル音声アナウンスシステムから再生する保存済みメッセージ、または正しい順序で組み立てる一連のメッセージ断片を呼び出します。たとえば、「 / 23.30 / Great_Western_Railway / Night_Riviera_sleeper_service / from / London_Paddington / to / Penzance / .... / will depart from / one / this train is formed of / 12_carriages /」。メッセージはIPネットワーク経由でルーティングされ、ローカルの増幅装置で再生されます。PA、ルーティング、DVA、旅客ディスプレイ、およびPISインターフェースをまとめて顧客情報システム（CIS）と呼びます。この用語は、旅客情報システムとほぼ同義で使われることがよくあります。
小規模なクラブ、バー、コーヒーハウスでは、比較的シンプルなセットアップが採用されており、フロント・オブ・ハウス・スピーカー・キャビネット（場合によってはサブウーファーも）は観客に向けて設置され、モニター・スピーカー・キャビネットは演奏者に向けて設置され、演奏者が自分のボーカルや楽器の音を聴けるようになっています。多くの場合、フロント・オブ・ハウス・スピーカーは、ポールに取り付けるか、天井のアンカーから「吊り下げる」ことで高く設置されます。フロント・オブ・ハウス・スピーカーを高く設置するのは、音が最前列の観客に吸収されないようにするためです。サブウーファーは、重低音が全方向性であるため、高く設置する必要はありません。最も小さなコーヒーハウスやバーでは、演奏者が自分の音量をミックスできるように、オーディオ・ミキサーがステージ上にある場合があります。 [ 21 ]より大きなバーでは、オーディオ・エンジニアがミックスを聴き、音量を調整できるように、オーディオ・ミキサーが観客席エリア内または後方に設置されている場合があります。モニタースピーカーのミックス調整は、メインミキシングボードを使用する1人のオーディオエンジニアが行う場合もあれば、別のミキシングボードを使用する2人目のオーディオエンジニアが行う場合もある。
ポピュラー音楽のコンサートでは、より強力で複雑なPAシステムを使用してライブサウンドを再生します。コンサート会場では、通常、「メイン」システムと「モニター」システムの2つの完全なPAシステムがあります。各システムは、ミキシングボード、サウンド処理機器、アンプ、スピーカーで構成されています。ボーカルやアンプの音を拾うマイクは、メインシステムとモニターシステムの両方を経由します。オーディオエンジニアは、メインシステムとモニターシステムで各マイクの音量レベルを個別に設定できます。たとえば、メインミックスで音量レベルが低いバックコーラス歌手は、自分の歌声が聞こえるように、モニタースピーカーからより大きな音量レベルを要求する場合があります。
生演奏による音響再生を行うコンサートでは、音響エンジニアや技術者が「メイン」システムと「モニター」システムのミキシングボードを操作し、音色、レベル、全体の音量を調整する。
ツアー公演では、移動可能な大型ラインアレイPAシステムが使用され、場合によっては音響機器レンタル会社からレンタルされる。音響機器は、照明やプロジェクターなどの他の様々な機材とともに、会場から会場へと移動される。
公共放送システムが緊急メッセージや避難メッセージを放送するために使用される場合、それは音声警報（または音声避難）システムの一部を構成し、音声明瞭度要件の対象となります。ヨーロッパでは、このようなシステムの制御および表示機器はEN 54-16 [ 22 ]でカバーされており、設置されたシステムの明瞭度は通常、音声伝送指数を測定することによって検証され、多くの場合、IEC 60268-16 [ 23 ]で定義されている簡略化されたSTIPA法が使用されます 。
すべてのPAシステムには、音声フィードバックが発生する可能性があります。これは、マイクがスピーカーからの音を拾い、それが再び増幅されてスピーカーから出力される際に発生します。多くの場合、甲高いキーキーという音や金切り声のような音に聞こえ、システムの音量を上げすぎた場合に発生することがあります。フィードバックは、フィードバックループのループゲインが1より大きい場合にのみ発生するため、音量を十分に下げることで常に停止させることができます。
音響エンジニアは、フィードバックが発生する前にゲインを最大化するために、マイクをスピーカーから離す、指向性マイクをスピーカーに向けない、ステージ上の音量を低く抑える、グラフィックイコライザー、パラメトリックイコライザー、またはノッチフィルターを使用してフィードバックが発生する周波数のゲインレベルを下げるなど、いくつかの対策を講じます。2010年代のミキシングコンソールやエフェクトユニットの中には、フィードバックを自動的に防止する回路を備えているものもあります。
フィードバック防止装置は、不要なフィードバックの発生を検知し、高精度のノッチフィルターを使用してフィードバックが発生している周波数のゲインを下げます。一部の自動フィードバック検出器では、ユーザーが意図的にゲインを上げて（サウンドチェック中に）フィードバックが発生し始めるまでフィードバックが発生しやすい周波数を「設定」する必要があります。このプロセスは、部屋や会場の「リングアウト」または「EQ」と呼ばれることがよくあります。装置はこれらの周波数をメモリに保持し、それらをカットする準備を整えます。一部の自動フィードバック防止装置は、サウンドチェックで検出された周波数以外の新しい周波数も検知して低減できます。
大勢の人が聞こえるほど大きな声で話すために使用される機器システム。特に情報を伝えるために使用される。