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2011年10月25日 (火) | Edit |
前の記事で、デスクトップシステムの左右スピーカ間の軸間距離をケロと同等に狭める事によって、大きな効果が得られたと書きました。また、これをきっかけにデスクトップスピーカの開発終結を考えるに至ったとも書きました。

それ以前の、ほぼ教科書通りの正三角形配置(1辺約65cm)で聴いていた頃は、ケロの聴きやすさに比べて微妙にもどかしさを感じ、一時期は片側のモノラルで聴いたりもしていました。モノラルで聴く場合、FrieveAudioでR/Lを単純にミックスして再生します。その時感じたのは、交響曲の場合、最初からモノラル録音された盤をモノラル再生しても当然問題を感じないのですが、ステレオ版をモノラル再生すると、どうもモノラル盤を聴くようには聞こえず、なにがしかの違和感を覚えました。ステレオ盤の場合、広い空間を表現するために、編集段階でなにか細工をしているのかもしれません。あるいは、ピンポイント ステレオではなく、距離を離した2本のマイクロフォンで収録したステレオ盤では単純にモノラル化すると問題が生じると聞いた事もあります(左右のマイクに音が到達するまでの時間が異なるため)。いつも思うのですが、音源が巨大な交響曲の再生は特別です。ステレオなんて中途半端な事するくらいなら、いっその事、居直って最初からモノラルで真面目に録音してくれた方が聞きやすいのではないかとすら感じます。フルトベングラなんかを聴いていると、これで録音の音質さえ良ければ十分ちゃう?という気がしないでもありません。

特にヘッドフォンで聴くとフルさんのモノラル盤の方がずっと聴きやすい。携帯電話+カナル型イヤフォンでフルさんを聴いたのがそもそもLEANAUDIOを始めるキッカケだけど、最近、改めて上等のヘッドフォンで聴くとフルさん(モノ)+ヘッドフォンは聴きやすいと思う。ステレオ盤をモノラルにして聴いても駄目なのよ。是非一度、最新技術で真面目に録音されたバイノーラル盤ベトベン交響曲を聞いてみたいものです。バイノーラルで録音しても左右の音は今のステレオソースみたいにはっきりとは異ならないと思うのよね。ほとんどモノラルと変わらないかもしれない。

さて、デスクトップシステムの方ですが、その後、ディスプレイ上方の正面に2本のSPを配置できるように仮設スタンドを作って、ケロの時と同様に左右の距離を色々変えながら聴いてみた結果、結局ケロと同じくらい(両耳の幅より少し広いくらい、30cm以内)で僕には具合良く感じる事が分かりました。で、ポチ型ボックスの底面同士を合わせてくっつけると、軸間距離が丁度ケロと同じ230mmになるので、これ幸いと手っ取り早く合体させて1本のスタンドで支持したのが現在のZAP君です。

この配置で約65cmの距離で聴いているのですが、左右の違いはホンノリと認識できます。交響曲も自然にほんのりと左右に拡がって聞こえます。スタジオ録音のジャズコンボもメンバーが左右に拡がり過ぎず、明らかに聴きやすいです。実際にライブで聴いている時って、余程前の方の席でもない限り、こんなもんちゃう?。という気もしないではない。というかその場では音の聞こえる方向(音場)なんか気にもしないし。。とにかく、この方が僕には圧倒的に聴きやすいというのは確かです。

以前にも書きましたが、これは、ステレオフォニック効果による擬似的な「音場」の「演出」が効き過ぎると、したくもない聴覚による空間認識を強要されて鬱陶しく感じるためだと思われます。音がほぼ正面前方から出てきてくれた方が、視覚とも一致し、ゴーストではない実体感のある音を聞けるので、音楽をを聴きやすく、また音楽に集中しやすく感じるのだと思います。また、2点音源による高域音の干渉の問題も当然弱まります(何もない真ん中にポッカリ浮かんだなんかシュワシュワとしたコソバユイ感じもなくなる)。このように、「音場感」とやらを余り重視しないのであれば、左右のスピーカを狭めに配置した方が、心理的にも物理的にも、音楽を聴きやすくなるのではないかなぁ。。。と考えるハチマルです。

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2011年05月27日 (金) | Edit |
ステレオ方式は原理的に「音場」を再現できるものではなく「演出」する程度のものに過ぎない事は以前の記事(コチラ)に書きましたが、実はこれ以外にも基本的な問題が存在します。

ステレオ方式の場合、中央に定位する音は、左右chで同相/同振幅の信号によって表現されます。人間は左右の耳で同相/同振幅の音(全く同じ音)が聞こえると、その音源は中央(正面または真後)にあると認識します。このため左右対称の2点の音源から全く同じ同相の音が出ていると左右の耳で全く同じ音が聞こえるため、その音源は真ん中にあると「錯覚」するという事です。

下に、真正面に1つの点音源が存在する場合の実際の音場と、この音場をステレオ再現した場合の音場を示します(SPも点音源として表現)。このように音場としては全く異なるのですが、人間には同じように聞こえるはずだ。とするのがステレオ方式です。

実際の音場
811.jpg

ステレオ再生された音場
812.jpg

2つのスピーカーから放射された同相の音は互いに干渉しあい、場所によって強め合ったり弱め合ったりします。上の図で、例えば青が振動板が前進した時の正の位相、黄が後退した時の負の位相とした場合、青同士または黄同士が重なった位置では同相となるので問題ないのですが、青と黄が重なった位置では逆相となるため互いにキャンセルしてしまいます。青(または黄)の縞1本分の幅が半波長に相当します(等ラウドネス曲線によると人間の耳は3~4kHzで最も感度が高いとされますが、例えば4kHzの波長は約8.5cm、半波長では4.25cmです)。また、周波数が異なれば縞の幅(波長)も異なるため、強め合う位置/弱め合う位置は周波数によって異なります。さらに、人間の耳の間隔は20cm弱ありますから、耳位置の干渉状態も両耳で全く同じにはなりません。

極簡単にマイクで確認してみました
Alpair 6P(スパンと距離は共に約1.2m)で、3.1kHz正弦波のモノラル信号を左右のSPで出力し、マイクロフォンを手持ちして左右に約±10cmの範囲で移動しながら録音しました。下がその波形です。
813.jpg
マイクを手持ちしてほぼ中央(C)から録音開始。ここから右へ約10cm移動(R)。再び中央(C)に戻し、そのまま左へ約10cm移動(L)後、中央(C)まで戻しました。キャンセルされて振幅がほとんどゼロになる位置があり、干渉の影響によるものと考えられます。前後に移動した場合も同様の現象が発生します。また、単音であれば耳で聴いてもはっきりと音の変化がわかります。

このような音場の下で、ヒトは普通左右の正確な中心に陣取ってマンジリともせずに音楽を聴くわけではありませんし、左右の耳位置で干渉状態も異なる事から、ステレオ再生で音像が中央に定位しても実際に前方に音源が存在するのとは異なるなにがしかの微妙な違和感を覚えるようです(さらに視覚的違和感も生じる)。また、ステレオ効果が正しく機能を発揮するのはリスナーが中央に位置する時だけであり、視聴位置が左右に移動すると音像位置も移動します。逆にステレオ効果がはっきりと出ると違和感を覚えるためにセンターで聴く事を嫌い、わざわざ左右どちらかに少し偏って聴く事を好むリスナーも居ると聞きます。SPを一本だけ使用するモノラル再生の場合、このような2点音源による干渉問題は生じません(上側の図と同じになる)。

本来最も重要となる正面(人間は興味の対象に対して正対しようとする)には実体の音源が存在せず、虚構の音源(ファントムとも呼ばれる)によって表現せざるを得ないというのが2chステレオ方式の弱点と言えるかもしれません。これを補うために、サラウンドシステムでは試聴位置が移動しても必ず中央(画面方向)から聞こえるべきナレーションや台詞を明瞭に聴き取れるようにするためにセンタースピーカーを使用していますよね。音楽でも最も重要であるべきセンターの再生音が幽霊(ファントム)なんかでホンマニエーノンカ?と疑問に思えなくもありません。。。

通常の録音ではリードボーカルやスタープレーヤーを中央に配置する事が多いはずです。ですから、特にボーカルや独奏あるいは小編成を聴く場合には、モノラル(SPは当然1本ですよ)で聴いてみても良いのではないかと思います。しかしオーケストラの場合、SP1本のモノラル再生をニアフィールドで聴くと、なんだかトッテモ寂しく聞こえます。これはスピーカから離れれば改善されますが、デスクトップで聴く場合にはステレオの方が断然楽しめるように思います。その他の楽曲ではモノラルでOKかな。。。という感じ。やはり交響曲の再生だけは特別なような気がします。最新技術で真面目に録音されたバイノーラル盤のベトベン交響曲を聞いてみたいなぁ。。。。。

SP再生で音場感(音場の再現ではない、あくまでも演出)を望む場合、例えばモノラルのメインSPを正面に配置し、ステレオ感をホンノリ演出するために左右に高音用SP(角度調整式、リスナ直射ではなく壁に反射させても良いかも)を配置するような3ch方式が良いかもしれません。左右の信号から中央寄りの同相成分(左右で同じ部分)を信号処理で排除できればさらに効果的でしょう(干渉も軽減できる)。音場感は弱め(中央寄り)になるでしょうが、かえって聞きやすいのではないかと思います。

実際のライブでは、音源(直射音の出所、すなわち定位すべき方向)はそれほど左右に拡がっていないと思います(例えばオーケストラの場合ステージから離れるほど音源(直射音)の分布角度は小さくなるがステレオでは左右一杯に拡がって録音されている、ライブのジャズコンボはステレオで聞くほど各奏者が左右いっぱいに離れていない)。現在のステレオソースはかなり誇張されている嫌いもあるため、モノラル+オプションで左右の反響音の拡がりを少し演出するくらいでエーンチャウという気もします。音が拡がるのは気持ち良いのかもしれないが、主役はあくまでも中央だとハチマルは思うぞ。

左右音声にちょっとだけディレイやエコーかけるとかもアリかも。端っから「再現」など考えずに(バイノーラル以外はどうせ虚構なんだから)メインのモノラル音声を左右チャンネルで「演出する」という考え方。そのうち実験してみるか。。

追記
音楽鑑賞だけであれば後方のSPは不要であろう。今までサラウンドには全く興味が無かったが、3.1chシステム(前方L/C/R + サブウーハー)は従来のステレオ方式より具合良さそうだな。。。。と今回、この記事を書いていてフト思い当たった。マヂでいっちょ試して見るかな。

追記2
しかし、真正面にSPを置くというのはレイアウト的に邪魔だ。だからオートグラフみたいにコーナー型のモノラルSPが作られたのだろう。2chステレオ方式はレイアウトしやすいという面でも広く一般に受け入れられたのだと思う。デスクトップで正面にSPを置くのは殆ど不可能。やはり、壁掛け可能なコンパクトなSP + 床置きサブウーハーというのが現実的か。しかしセンターSPはどう考えても邪魔だ。以前の記事で「2chステレオ方式の最大のメリットは正面にSPを置かなくても良い点にある」と書いたが、正にその通りだと思う。

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2010年10月21日 (木) | Edit |
オーディオ愛好家の間では音場再現性が非常に重視されるように見受けられます。
そこで、音楽再生における音場の再現性について3回シリーズで書いてみたいと思います。

1.ステレオ方式
2. バイノーラル方式
3. 音場再現の必要性

という構成になると思います。

ということで、今回はステレオ方式について考察します。

1.ステレオフォニック(一般にステレオ)方式
実用的なステレオ方式がはじめて営業的に一般公開されたのはディズニー映画の「ファンタジア」(1940年)だそうです。その後まずハリウッド映画で普及し、ステレオ盤レコードが大量生産されるようになったのは1957年からだそうです(出典)。

下図はステレオ録音を模式的に示したものです。緑の楕円が複数の楽器で構成されたステージ上の楽団だと思ってください。簡略化のために、以降はこの楽団内で左寄りに配置されたトランペットだけを取り上げます。
610.jpg
ステージ前方に立った人間は、左右の耳の聞こえ方の違いによって、各楽器の方向を認識する事ができます。両耳の聞こえ方の違いは、両耳穴が横を向いている事、両耳穴間が離れている事、両耳穴の間に頭部が存在する事等によって発生します。さらに、頭部形状、耳たぶの形状、上半身(特に肩)の形状等による聞こえ方の違いから、左右だけでなく前後および上下の方向も認識できる(すなわち三次元的に音場を認識できる)と言われます。

ステレオ方式は専ら左右方向の聞こえ方の違いを表現するために発明された方式です。上図には2種類の録音方法を示しています。

最初の方法はステージの中央前方に2本のマイクを配置して録音する最もシンプルな方法です。現在の音楽ソースにおいて、このような方法が採られるのはクラシックの場合でも稀だそうです。適度な指向性を持つマイクロフォンを適度な角度で左右に開いて設置する事によって、その場に立った人間の左右耳の聞こえ方を簡易的に模倣しようというのが狙いです。単純に言うと、左寄りの音源の音は右側マイクよりも左側マイクの方に大きく録音されるという事です。マイクロフォンの指向性と配置角度によって左右の分離度も当然異なりますが、特に標準的な規格は定められていない模様です。また、人間の頭部形状等の影響を表現できないため、ヘッドフォンで再生してもバイノーラル方式のような立体感は得られません。この方式の場合、ホール壁面からの反響音も比較的多めに録音されるはずです。

2番目の方法は、ステージ上の各楽器の近くまたは楽団内部の各所に多数のマイクを設置するか、あるいは各楽器を独立したブースで録音して、後で2chへミキシングする方法です。ほとんどの音楽ソースがこのような録音方式を採用しているようです。この場合、各マイクの音をコンソールで適当に左右チャンネルへ振り分ける事によって、人工的に音源を配置します。この場合、録音に含まれる反響音は上記に比べて少なくなり、各楽器の音が細部まで聞き取りやすくなるはずです。最近はデジタル信号処理(DSP)によってホールの反射を人工的に追加したりもされるようです(ホールの各壁面の距離/反射率等から遅延量/減衰量を計算し、これに基づいて直接音に対して遅延した人工的反射音(エコー)を追加する)。

いずれの場合も、特に定められた規格もなく、また基準となる原則もなく、音を左右に適当に振り分けているだけだと言えます。従って、録音ごとに条件もまちまちです。また、記録された内容には、左右方向のみの一次元的な音場(と言えるのか?)情報しか含まれません。

下図は、そのようにして録音された音を自分の部屋で再生している状態を示しています。
611.jpg
機械的手段(すなわち2本のマイクロフォンを使用)または電気的手段(すなわちミキシングコンソールを使用)を用いて振り分けられた左右の音を、前方に設置した2本のスピーカで再生します。スピーカからリスナの耳の間には、部屋の音響特性(反射、定在波)が介在し、従って実際にリスナの耳に届く「音場」も、これまた千差万別です。また、左側スピーカから出た音は右耳にも届きます(クロストークが発生する)。

この方式では、左右で同音量に録音された楽器は真正面に定位し、例えば左チャンネルだけに音が含まれる楽器は表現可能な音場?の左端に定位します。この時、その楽器は左側ツイーター位置に定位するはずです(その楽器は左スピーカーからのみ聞こえる = その位置に定位する)。つまり、音場は原理的に左右スピーカの間に展開される事になります。

部屋の反響特性によっては、音場がさらに左右に広がったり、あるいは上下に広がってすら聞こえるそうですが、これらは部屋+スピーカー+リスナーの条件によってタマタマ生じる音場感であって、ソースに含まれるものではありません(ソースには左右方向の情報しか含まれない)。ましてや原音場の「再現」と言えるものでは全くありません。

以上のように考えると、ステレオ方式は原理的に「音場を再現する」とはとても言えず「音場を模造する」あるいは「音場を演出する」という程度のものに過ぎない事が分かります。

これを改善する方法として、ホール内の特定位置を中心とする例えば半径1mの球面上に指向性マイクロフォンを多数配置し、再生時にはこれと同じように配置した多数のスピーカに囲まれた球の内部で聴くという方法が考えられます(1m以内の半径であれば部屋の影響も低く抑えられる)。この方式を大幅に簡略化したのが、マルチチャンネルのサラウンドシステムだと言えます(前後左右の二次元的音場再生)。ご存じのようにサラウンドもハリウッド発の技術ですね。

次回は、原理的にはもっとマトモに音場を「再現」できると考えられるバイノーラル方式について考察します。

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