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パラボラスピーカーは、スピーカードライバーからの音出力を対象聴衆に向けたパラボラ反射鏡に反射するか、または放物面上にドライバーを配列することにより、コヒーレントな平面波で音を集中させようとするスピーカーである。結果として得られる音のビームは、ホーンスピーカーよりも空気中での拡散が少なく遠くまで届き、ラインアレイスピーカーよりも焦点を絞ることができるため、孤立した対象聴衆に音を送ることができる。[1]パラボラスピーカーは、舞台芸術センターやスタジアムで遠くの対象に音を向けたり、産業試験、博物館の展示品での親密なリスニング、音響兵器としてなど、さまざまな目的で使用されてきている。
テクノロジー
パラボラ型スピーカーは、従来のスピーカー設計よりも遠くまで音を送ることができます。パラボラ型スピーカーの集束波は、距離が2倍になるごとに約3 dB SPLで空気中に拡散する傾向があります。これは、従来のスピーカーの通常の6 dBではありません。[2]
パラボラ反射鏡
パラボラ反射スピーカーでは、1つまたは複数のスピーカードライバーが放物線の焦点に取り付けられ、聴衆から離れて放物面に向かって向いています。[1]音はパラボラ皿で反射され、平面波として焦点を合わせられた状態で皿から出ます。狭いビームに向けることができる最低周波数は、パラボラ皿のサイズによって異なります。[2] [検証に失敗]パラボラ反射器タイプのスピーカーは、必要な最低周波数の波長の2倍の直径を持つ必要があります。[出典が必要]そのため、20 Hzまでの周波数の方向制御を得るには 、皿の幅が113フィート (34 m) 以上である必要があります。
パラボラ反射鏡スピーカーの制限としては、比較的大きくてかさばること、ビーム幅が固定されていて、皿の曲率を変えずにカバレッジパターンを広げたり狭めたりすることができないことが挙げられます。ビーム幅は低周波数の方が高周波数よりも広いため、カバレッジパターンの周辺では高周波数の強度を十分に受けられないサウンドカバレッジ領域があります。[3]さらに、一部の周波数は他の周波数よりも効率的に反射されるため、信号がアンプに到達する前にオーディオ信号処理補正を適用しないと、周波数応答が不均一になります。 [1]スピーカードライバーの存在と配置により、パラボラ皿の中心が音を外側に反射することが防止されます。その音はスピーカードライバー自体に反射してしまいます。一部のスピーカー設計では、パラボラ皿の中心に穴を開けたり、減衰材を配置したりして、音がスピーカードライバーに直接反射されないようにしています。
パラボリック光源
スピーカーは、パラボラ皿の表面に複数のスピーカードライバーを並べて構成することができます。このタイプのスピーカーは音を反射せず、音を直接聴衆に向けます。[4]非パラボラドライバーアレイと同様に、複数のドライバーのそれぞれに送られる信号は、隣接するドライバーに対してデジタル的に遅延され、ビームステアリングを実現し、パラボラアレイの位置や曲率を物理的に変更することなく、照準点やカバレッジパターンを調整することができます。[1]
マルチドライバースピーカーの費用は、スピーカードライバーコンポーネントとアンプチャンネルの数が増えるため、通常、反射型パラボラアンテナよりも高くなります。[1]
ソニック兵器
パラボラ反射鏡を音エネルギーを武器として向ける最初の例は、第二次世界大戦中にドイツ軍が設計したルフトカノーネである。その目的は、地上から上空の航空機に向けて音エネルギーの集中パルスを放射し、航空機を空中から叩き落とすことであった。音エネルギーの衝撃波を生成するシステムは、メタンと酸素の燃焼に依存しており、周波数範囲は毎秒800〜1500パルスであった。パラボラ反射鏡の直径は3.2メートル（10.5フィート）であった。[5]主に射程距離が不十分であったため、武器としては失敗した。
長距離音響装置(LRAD)などの現代の音響兵器は、音響出力を高めるために複数のスピーカー ドライバーに依存しており、それらを放物面ではなく平面に配置する場合があります。このような兵器では、ドライバーの数を必然的に制限するパラボラ反射鏡は使用されません。反射鏡に向けられたドライバーの広い領域は、パラボラ皿を遮ってしまうからです。
博物館の展示
1986 年以来、パラボリック スピーカーは、博物館の展示物に非常に焦点を絞った音場を与えるために設計されてきました。これにより、各展示物は、干渉が多すぎたり、背景ノイズが増加したりすることなく、1 人か 2 人の来館者にのみ音を送ることができます[1]。典型的な設置方法は、人々が立つ場所の上に 1 つのパラボリック ディッシュを吊るし、音を真下に向けます。一部の設計では、デュアル フォーカス ディッシュを使用して音場を理想的な平面波よりもわずかに広げ、他の設計では、半球形のドームにデュアル ドライバーとアンプを組み込んで、リスナーに一定のステレオ音響を実現します。 [6]このタイプのスピーカーのその他の用途には、ビデオ ゲームや、展示会やビデオ アーケードでのコンピューター キオスクがあります。[7]
公開アドレス
1997年、マイヤーサウンド研究所は、拡声用および従来のホーンロード音響強化システムの補助として、スポットライト長距離投射用途向けに54インチ（1,370 mm）のパラボラ反射スピーカー SB-1 を製造しました。 [8]周波数応答は500～15,000 Hzで、500 Hz以下の領域は他のスピーカータイプでカバーすることになっています。音波出力は完全に平面的ではなく、狭い10°の角度で拡散し、300フィート（91 m）の距離では、カバー範囲は直径53フィート（16 m）の円となり、独立した評論家によるとその距離で110 dB SPL が報告されました。[1] SB-1は、大気の状態に応じて100dB SPLを500フィート（152メートル）、または116dB SPLを420フィート（128メートル）に指向するように設計されており、遅延スピーカーの必要性を排除しています。[2] [9]
2002年、マイヤーサウンドは、筐体の前面にパラボラ皿を使用したバイアンプ式スピーカー SB-2 を製造しました。SB-1 よりわずかに小さい SB-2 は、パラボラの表面に配置された 28 個の 4 インチ (102 mm) ドライバーと、2 インチ (51 mm) のスロートと 4 インチ (102 mm)のボイスコイルを備えた同軸ホーンを組み合わせています。SB-1 と同様に、SB-2 は 500 Hz から 16 kHz までのパターン制御と 20° の分散角度を維持し、130 Hz までのより広く分散された低周波音によって補完されます。このスピーカーは、展示センターや空港などの天井の高い建物に常設するために設計されました。[4]
産業試験
パラボラスピーカーは防音材の遮音特性をテストするために使用できます。パラボラスピーカーはテスト対象の素材に向けられ、パラボラマイクは素材の反対側で検出された音を拾うために使用されます。発せられた音と拾われた音の差を分析して、素材の遮音特性を決定します。パラボラスピーカーとマイクの狭い指向性は、テスト結果を歪める可能性のある漂遊音の量を減らすのに役立ちます。[10]
サウンド彫刻
のホロフォンスピーカーシステムは、1999年に作曲家ミケランジェロ・ルポーネによって設計され、ローマ「波面彫刻」として定義される空間化を実現しました[11]ホロフォンシステムの放物面反射鏡は平面波を放射します。[12][13]ホロフォンシステムの各ユニットは、焦点に制御可能な放射角度を持つ制限帯域スピーカーを備えた放物面皿で構成されています。波面を彫刻するための動的制御は、コンピューターによって管理されます。[14]
特許
- 米国特許 3997023、Stanley F. White、「改良されたサラウンドを備えたスピーカー」、1976 年 12 月 14 日発行
- 米国特許 5821470、Stanley F. White、「改良されたサラウンドを備えたスピーカー」、1976 年 12 月 14 日発行
- 米国出願 20,070,201,711 . John D. Meyer、Perrin Meyer、Roger Schwenke、Alejandro Antonio Garcia Rubio: 制御可能な合成音場を生成するためのスピーカーシステムおよび方法
参照
参考文献
- ^ abcdefg Borgerson, Bruce. 「テクノロジーショーケース: Focused Loudspeaker Systems」 AVInstall、2005 年 11 月 1 日。2009 年 8 月 25 日に取得。
- ^ abc 「SB-1 Q&A」（PDF） 。Meyer Sound。 2016年8月20日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。
- ^ マイヤー、ジョン、マイヤー、ペリン、シュウェンケ、ロジャー、ルビオ、アレハンドロ アントニオ ガルシア。制御された合成音場を生成するためのスピーカー システムおよび方法。2008 年 6 月 26 日。2009 年 8 月 25 日に取得。
- ^ ab Meyer Sound。SB-2: パラボリックワイドレンジサウンドビーム。(データシート) 2009年8月18日閲覧。
- ^ アルトマン、ユルゲン。 「音響兵器 - 前向きな評価: 強力な音の発生源、伝播、および影響」Experimentelle Physik III。ドルトムント大学、ドルトムント、ドイツ
- ^ Brown Innovations。Localizer の半球型ドーム。仕組み。2009 年 5 月 25 日にWayback Machineにアーカイブ。2009年 8 月 18 日に取得。
- ^ Museum Tools: Secret Sound. 2006-05-11 に Wayback Machineでアーカイブ。2009 年 8 月 18 日に取得。
- ^ Sintow, Rod; Hutto, Stan (1998年11月). 「スタジアムオーディオの限界に挑戦」. Sound & Video Contractor . eISSN 2161-959X. ISSN 0741-1715. 2001年4月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年5月30日閲覧– Meyer Sound Laboratories経由。
- ^ Meyer Sound. SB-1 パラボリックサウンドビーム。(データシート) 2009 年 8 月 18 日に取得。
- ^ McElroy, DL; Joseph F. Kimpflen. 断熱材、試験、およびアプリケーション、第 1030 号、p. 324。ASTM International、1990 年。ISBN 0-8031-1278-5
- ^ HiArt 高等芸術音楽形成情報セメストラルマガジン – 音楽と変異 – ルポーン、ミケランジェロ – ガンジェミ・エディトーレ – 2008 年 4 月～10 月 – ISBN 978-88-492-1422-2
- ^ Acustica Musicale e Architettonica – Spazializzazione del Suono – ルポーネ、ミケランジェロ – UTET – ISBN 88-7750-941-4
- ^ Studio di un Radiatore Acustico ad Elevata Direttività – マリオレンツィ、ルカ – Università degli Studi Roma3、Facoltà di Ingegneria Elettronica
- ^ CRM - Centro Ricerche Musicali