拡声システム

拡声システム( PAシステム) は、マイクロフォン、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。PA システムは、人間の声、楽器、その他の音響音源、または録音された音や音楽の見かけ上の音量 (ラウドネス) を増加させます。PA システムは、アナウンサーや演奏者などの声が遠くからでも広い範囲からでも十分に聞こえるようにする必要がある公共の場所で使用されます。一般的な用途としては、スポーツ スタジアム、公共交通機関の車両や施設、ライブまたは録音された音楽会場やイベントなどがあります。PA システムには、複数のマイクロフォンやその他の音源、複数の音源を組み合わせて変更するミキシング コンソール、および音量を上げたり音を広範囲に分散したりする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、航空機などの公共施設、機関、商業施設や場所でのアナウンス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コム システムには、建物全体にスピーカーがあり、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できます。PA およびインターコム システムは、緊急通信システムの一部としてよく使用されます。

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たPAシステムを意味します。^[1]英国では、PAシステムはタンノイと呼ばれることが多く、その名前の会社がそこで使用されているシステムの多くを供給していました。^[2]

電気式スピーカーやアンプが発明される前の古代ギリシャ時代から 19 世紀にかけて、メガホンコーンは大勢の聴衆に話すときに、自分の声を広い空間やグループに届けるために使われていました。メガホンは、通常、携帯型で、通常は手で持つ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。メガホンを顔に当てて話すと、音は狭い方の端に伝わります。音は円錐の広い方の端から発せられます。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、音を方向付けることができます。2020 年代、チアリーディングは、19 世紀風の円錐が今でも声を発するのに使用されている数少ない分野の 1 つです。このデバイスは、「スピーキング トランペット」、「拡声器」、「拡声器」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、自動電話交換機の大手サプライヤーとして既に有名だったが、スピーカーを開発したと発表し、これをオートマチック・エヌンシエーターという名前で販売した。同社のジョセフ・ハリス社長は、複数の潜在的用途を予見し、当初の宣伝では、この発明がホテルの拡声システムとして利用でき、公共の部屋にいる人全員がアナウンスを聞くことができると強調した。^[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を対象に最初の「半公開」デモンストレーションが行われ、スピーカーの声が「ビルの至る所」に設置された12箇所の拡声器に送信された。^[4]

その後間もなく、この新装置を販売するためにシカゴで Automatic Enunciator Company が設立され、一連の宣伝用装置が続いた。^[5] 1912 年 8 月、アメリカ ヨット クラブとパワー ボート クラブ連合がシカゴで開催した水上カーニバルで、屋外に大規模な装置が設置された。72 台のスピーカーがドック沿いに 40 フィート (12 メートル) 間隔で 2 台ずつ並べられ、合計半マイル (800 メートル) の観覧席に渡った。このシステムは、レースのレポートや説明をアナウンスしたり、「シカゴ プラン」に関する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に複数のユニットが設置され、アナウンスと音楽の合間に使用されました。^[7]チャールズ・A・コミスキーは「私たちの球場でメガホンマンの時代は終わった」と語っています。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たムソラフォンと呼ばれる実験的なサービスを開始しましたが、 ^[8]この取り組みは長続きしませんでした。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継続しましたが、1926年にオートマチック・エヌンシエーター・カンパニーは解散しました。^[5]

マグナボックス社のピーター・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始めました。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スピーカーの最初の特許を申請しました。 ^[9] 4年後の1915年に、彼らは1インチ（2.5 cm）のボイスコイル、3インチ（7.6 cm）の波形振動板、および22インチ（56 cm）の開口部を持つ34インチ（86 cm）のホーンを備えたダイナミックスピーカーを製作しました。電磁石は約11,000ガウスの磁束場を作り出しました。^[9]

最初の実験ではカーボン マイクを使用しました。12 V 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^[9]の最初の例の 1 つが発生しました。これは、高音で特徴付けられる典型的な望ましくない効果です。次に、スピーカーを研究所の屋根に設置したところ、増幅された人間の声が 1 マイル (1.6 km) 離れた場所から聞こえたと言われています。^[9]ジェンセンとプリダムはシステムを改良し、スピーカーに蓄音機を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、ナパ研究所、パナマ パシフィック国際博覧会^[9]、1915 年 12 月 24 日のサンフランシスコ市庁舎でのジェームズ ロルフ市長 の横でのデモなど、さまざまな機会に行いました。^[10]このデモは、実際に機能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 ミュージックとスピーチを「完全に明瞭に」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の監督下にあった。^{[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することができなかったため、サンフランシスコの公会堂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]ジェンセンは知事がマイクを使うのを監督し、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「音響増幅蓄音機」と名付けた装置の特許を申請した。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年にこれは3段25ワットアンプとして標準化された。^[9]

このシステムは、元アメリカ大統領ウィリアム・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たもので、ウッドロウ・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現職大統領によって初めて使用された。^{[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であった。^[13]この演説は1919年9月9日にシティ・スタジアムで行われた。サンフランシスコでの演説と同様に、ジェンセンがマイクを、プリダムがスピーカーを担当した。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、ホーンは彼の声をマイクに導いた。^[13]同様のシステムはその後、ウォーレン・G・ハーディングやフランクリン・D・ルーズベルトによっても使用された。^[9]

音声信号を施設内の特定のゾーン（例えば、学校内の1つのセクションのみ）に送ることもできます。プリアンプされた信号はアンプに送られます。地域の慣例によりますが、これらのアンプは通常、音声信号を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。^[14]制御装置は、信号がスピーカーに到達する前に、アンプとスピーカーラインに障害がないか監視します。この制御装置は、PAシステムのゾーンを分離するためにも使用されます。スピーカーは電気信号を音に変換します。

一部の PA システムには、複数の建物をカバーするスピーカーがあり、大学のキャンパス全体、オフィスや工場の敷地、または屋外の複合施設全体 (例: 競技場) にまで広がります。大規模な 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。

サイズとサブウーファーによるPAシステム

^[15]

一部の構内交換機(PBX) 電話システムでは、電話と PA アンプ間の連絡役として機能するページング機能を使用します。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別のページング 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オフィス回線のいずれかでアクセスします。多くの最新のシステムでは、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、機能が統合されているため、呼び出しシステムの唯一のアクセス ポイントとして電話システムを使用しています。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 PA システムの使用をやめ、学校内のさまざまな場所からアクセスできる電話システム呼び出しに切り替えています。

PA over IPとは、中央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呼び出し場所、またはインターネットを含む IP ネットワークの範囲内の任意の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コム システムを指します。通信機能を提供するには、ネットワーク接続アンプとインターコム ユニットを使用します。送信側では、コンピューター アプリケーションが、コンピューターのサウンド カード入力または保存されたオーディオ録音からの音声を使用して、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ます。受信側では、専用のインターコム 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ーと同様に、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 アプライアンスです。^[16]

双方向ラジオのワイヤレス PA 受信機とホーン スピーカーは、基地局またはモバイル双方向ラジオから、数マイル離れた場所にある PA スピーカーに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 設備が非実用的、高価すぎる、または一時的な場合に最適です。これらの受信機は、ビジネス バンド UHF および VHF 双方向ライセンス周波数帯域、または MURS ライセンス不要周波数帯域で動作します。インストールには、ラジオと 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。^[17]

ワイヤレス モバイル テレフォニー (WMT) PA システムとは、集中アンプの代わりに GSM ネットワークなどのワイヤレス モバイル テレフォニー 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呼び出し場所に音声信号を配信する PA ページングおよび [インターコム] システムを指します。通信機能を提供するのに GSM モバイル ネットワークが使用されます。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行うことが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、イギリスのランカシャーの Stephen Robert Pearson によって開発され、彼は制御機能も組み込んだシステムの特許を取得しました。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 をカバーしています。英国のRemvox Ltd (Remote Voice experience)という会社が、この技術に基づいた製品の開発と製造のライセンスを取得して任命されました。

長距離線路拡声器（LLPA）システムは、通常、広範囲の地理的領域にまたがる分散アーキテクチャを備えた拡声システムです。このタイプのシステムは、鉄道、ライトレール、地下鉄業界でよく見られ、DSLモデムを使用したPSTN回線などの低帯域幅のレガシー銅線、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送信できます。 ^[18]

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イスを持っています。これらは列車記述子にリンクされており、列車記述子は線路脇の信号装置のセンサーからネットワーク上の車両の位置を示します。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されたメッセージ、または正しい順序で組み立てられる一連のメッセージ フラグメントを呼び出します。たとえば、「/ 23.30/ Great_Western_Railway / Night_Riviera_sleeper_service / from / London_Paddington / to / Penzance / .... / will arrive from platform / one / this train is made of / 12_carriages /」のように表示されます。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 インターフェイ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よく同じ意味で使用されます。^[要出典]

小さなクラブ、バー、喫茶店では、かなり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) は観客に向けられ、モニター スピーカーキャビネットは演奏者のボーカルや楽器が聞こえるように演奏者の方に向けられている。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」かのいずれかの方法で、高い位置に設置されている。フロント オブ ハウス スピーカーが高い位置に設置されているのは、最前列の観客に音が吸収されないようにするためである。サブウーファーは高い位置に設置する必要はない。なぜなら、重低音は全方向性だからである。最も小さな喫茶店やバーでは、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ことがある。 ^[19]大きなバーでは、オーディオ エンジニアがミックスを聞き、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ろに設置されていることがある。モニター スピーカー ミックスの調整は、メインのミキシング ボードを使用する 1 人のオーディオ エンジニアによって行われる場合もあれば、別のミキシング ボードを使用する 2 人目のオーディオ エンジニアによって行われる場合もあります。

ポピュラー音楽のコンサートでは、ライブサウンドを再現するために、より強力で複雑な PA システムが使用されます。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 システムが使用されます。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ます。ボーカルとアンプの音を拾うために使用されるマイクは、メインシステムとモニターシステムの両方にルーティングされます。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のマイクごとに異なるサウンドレベルを設定できます。たとえば、メインミックスで声の音量が低いバックボーカリストは、自分の歌声が聞こえるように、モニタースピーカーでより大きな音量を要求する場合があります。

• 観客に増幅された音を提供する「メイン」システム ( Front of Houseとも呼ばれ、一般的に FOH と略される) では、通常、サブウーファーと呼ばれる低周波スピーカー キャビネット、フルレンジ スピーカー キャビネット、高音ホーンなど、さまざまな大型で耐久性の高いスピーカーを駆動する多数の強力なアンプが使用されます。大規模なクラブでは、アンプを使用して「メイン」スピーカーに 3,000 ～ 5,000 ワットの電力を供給する場合があります。野外コンサートでは、10,000 ワット以上を使用する場合があります。
• モニターシステムは、演奏の音を再現し、ステージ上の演奏者に向けて音を届けます (通常はくさび形のモニター スピーカー キャビネットを使用)。これにより、演奏者が楽器やボーカルを聞きやすくなります。イギリス英語では、モニター システムは「フォールドバック」と呼ばれます。大規模なクラブのモニター システムは、複数のフォールドバック スピーカーに 500 ～ 1000 ワットの電力を供給することがあります。野外コンサートでは、モニター システムに数千ワットの電力が供給されることがあります。

ライブサウンド再生を使用するコンサートでは、サウンドエンジニアと技術者が「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制御し、トーン、レベル、全体の音量を調整します。

ツアー公演では、移動可能な大型のラインアレイPA システムを携えて移動します。このシステムは、オーディオ機器レンタル会社からレンタルされることもあります。音響機器は、照明や映写機などのさまざまな機器とともに、会場から会場へと移動します。

すべての PA システムには、オーディオ 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、それが再増幅されて再びスピーカーから送信されるときに発生します。多くの場合、大きな甲高い金切り声や金切り声のように聞こえ、システムの音量が高すぎる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いつでも停止できます。

サウンドエンジニアは、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、指向性マイクがスピーカーに向けられないようにする、ステージ上の音量レベルを抑える、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している周波数のゲインレベルを下げるなど、いくつかの手順を実行します。2010年代の一部のミキシングコンソールとエフェクトユニットには、自動フィードバック防止回路が搭載されています。

フィードバック防止装置は、不要なフィードバックの開始を検出し、正確なノッチ フィルターを使用して、フィードバック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装置では、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/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。その後、装置はこれらの周波数をメモリに保持し、いつでもカットできるように待機します。一部の自動フィードバック防止装置は、サウンド チェックで見つかった周波数以外の新しい周波数を検出して削減できます。

• アナウンサー
• 楽器用アンプ
• インターホン
• 1 メインサーキット、米国船舶の全船内放送システム