サブウーファーとラインアレイの相互作用において、時間軸の整合性と位相一貫性は均一性を保つために極めて重要です。したがってそれらの時間軸を±1ミリ秒以内でアラインメントする必要があります（クロスオーバー周辺域（80〜120Hz）での破壊的干渉を防ぐため）。また、位相は±90度以内に維持することでコムフィルター効果を排除できます。DSP（デジタル・シグナル・プロセッサー）は高域ドライバーをマイクロ秒単位で遅延させることによってこれを実現します。これらの限界を超えると、過渡応答特性が最大で15%も劣化する可能性があります。適切な配置を行うことで、音場内での周波数変化が明瞭で時間的なにじみがない状態を実現できます。
サブウーファーとラインアレイの間でバランスの取れた音圧レベル（SPL）分布を実現すれば、周波数マスキングや出力応答の不規則性を防止できます。有効なSPLマッチングには次の3つの基本原則があります：
複数のサブウーファーを配置するための最も一般的な方法には、指向性カーディオイド方式（カーディオイド・サブウーファー・パターン制御）と分散型モード方式があります。カーディオイド方式では、位相反転および遅延させた背面ドライバーによって観測可能な低周波指向性を形成し、最近の位相コヒーレンシー研究で示されたように、背面側に最大20dBの減衰をもたらします。これは、フロント部分のみを強調して音場を形成し、会場の背面部分では単に低域をカットしたい場合など、プロ用音響用途において有効です。小型アレイは空間内に複数のサブ要素を不均等に配置することで、空間平均を通じて定在波を打ち消すように設計されています。カーディオイド構成は指向性に優れていますが、通常、（矩形の）室内において3〜6dBフラットな特性を持ちます。
IEC 60268.1 標準で規定されている3:1間隔のルールによると、サブウーファーアレイは、部屋の最大寸法の三分の一の間隔で最適に配置される。これにより、軸モードの強調を減らす効果がある。キャンセリングパターンがシュローダー周波数のカットオフ周波数以上に押し上げられることになるからである。実測結果では、正しい3:1間隔での配置により、等間隔配置と比較して40～80Hzの定在波振幅を8～12dB低減できることが示されている。実際の設置例としては、この会議室程度の大きさの部屋には三角形に配置されたサブウーファークラスターが多く使われ、広いホールでは部屋の幅方向に等間隔に配置されることが多い。
部屋の境界近くに戦略的に設置されたサブウーファーは、部屋の音響特性を活用して、建設的な干渉によって低域応答を補強する効果があります。壁やコーナーからλ/8以内の距離にドライバーを配置すると、音波の建設的な反射を得ることができます（すべての指示は、残響時間が約0.5～0.7秒であることを示しています）。各境界面（壁・床・コーナー）において、自由空間条件に対して3〜6dBのゲインが加わり、サブウーファーが三角コーナーに設置された場合には最大で12dBのピークに達することもあります。最適なゲインを得るには、表面が硬い素材（コンクリート＞プラスターボード）であることが望ましく、80Hz以下の周波数域での吸音係数が0.2未満であることが必要であり、エネルギー損失を最小限に抑えることができます。
180°のオフセットで直接放射波が平面で反射する際に生じる位相は、境界面からの反射によってキャンセルされます。2007-12-11 ガードバンドは周波数に応じた配置ルールに従い、DIFZやCDゾーンを避ける必要があります。例えば、クロスオーバー周波数において境界面からλ/4の距離を維持します。エンジニアは自然界に基づいたアプローチとしてデシベルのみを使用し、また位相回転のためにオールパスフィルターネットワークも用いますが、これらは定在波ノードに基づいてパターンを予測します。実際の測定では、40〜80Hzのクリティカルバンド間に1/6オクターブのガードバンドを使用した場合、ノウルが8〜15dB低減されることが示されています。
ホームシアターで最適な低域統合を実現するには、技術仕様と部屋特有の異常に対処する体系的なキャリブレーションプロトコルが必要です。適切なキャリブレーションにより、位相整合性が確保され、定在波が最小限に抑えられ、聴取位置間でもSPL（音圧レベル）が一貫して維持されます。
SMPTE 2034-2 標準では、多チャンネルオーディオシステムのタイミング調整を規定しており、サブウーファーおよび衛星スピーカーは、メインアレイに対して＋2ミリ秒以内で整える必要があると定められています。このようにするのは一部は位相整合によりクロスオーバー周波数（±80〜120Hz）における位相キャンセレーションの大部分を排除できるためです。エンジニアによると、クロスオーバー周波数においてドライバー間のずれを1／3波長以内に維持すれば、コヒーレンスを保つことができます。現在の世代のプロセッサーは、増幅器やドライバー応答における遅延を補正するためにGDCイコライゼーションを使用しており、これは形状が不規則な部屋において特に重要です。
しかし、Dirac LiveやAudyssey MultEQ XT32などの高級ルームコレクションシステムは、256の音源から256回インパルス応答を測定し、部屋の正確な特性を示す3D周波数および位相マップを提供します。2022年、AESは7つのシステムを調査し、±3.2ms（エントリーレベル）から±0.5ms（ハイエンド）までの整列精度の差を確認しました。これらの装置により座席間の変動を6〜8dB低減することができますが、依然として手動での確認が必要です。位相リニア化アルゴリズムにより、非対称室では50Hz以下の周波数帯域における部屋の境界によるディップが35％低減され、対称室ではほぼ完全に解消されます。パラメトリックEQとTD補正を組み合わせた方式は、このようなシステムで目標カーブからの偏差を1dB未満に抑え、複数のサブウーファーを使用する場合には純粋なEQのみを使用する場合の性能を上回ります。
エンドファイア型低周波音は、サブウーファーが一直線上に前後方向に配置されるため、タイムマトリクスサウンドとなります。進行するドライバーと遅れを伴う後方のドライバーにより、波面がターゲット軸に沿って建設的な干渉により同期されます。これにより、80Hzにおいて最大約10dBの前方対後方アイソレーションを実現しますが、パターンの完全性は遅延が正確に四分の一波長の場合にのみ保証されます。ただし、スタジアムやアリーナのように音の指向性を最適に制御する必要がある場合、アレイの長さはターゲット周波数の波長よりも長くなければなりません。
グラディエントベース最適化により、サブウーファーアレイを非拡散空間に調整できます。これには、SPL（音圧レベル）の変動を徐々に増加するトーンゲインおよび遅延と関連付ける作業が含まれます。この作業は、傾斜した床や非対称の壁など、建築的な不均衡を補正するためのものであり、3dB未満のレベル差ではコムフィルタリングは発生しません。計測駆動型最適化により、非対称ホールにおける座席間の音圧変動を57%低減します。-Pal: ゾーン間のインパルス応答の整合性とRT60残響時間があり、後者はすべてのリスニング位置で±1.5dB以内に収まっています。
サブウーファーを地下に設置する場合でも、正確なタイムアラインメントによって、定位された低域とオーバーヘッドのラインアレイとの整合性を確保する必要があります。最近では、収容人数5万人の屋外スタジアムにおいても、120メートルにわたる視線距離での波面到達時間を均等化するために遅延補償プロトコルによる位相整合が実現されました。この設計により、空気圧式の座席階層から生じるコムフィルター効果に対処し、コンピュータベースの音響モデリングによって確認された一定の群遅延（許容範囲±0.5ミリ秒）を維持しました。その結果、コンクリートからの反射音があるにもかかわらず、上段の芝生席エリアで98％の音声明瞭度（STI ≥0.65）を達成しました。
カーディオイド・サブウーファー・アレイは、背面で8dBの減衰を実現し、屋外スタジアムでの設置において効果的であることが証明されています。ダウンフィル・アレイに配置された16台のダブル18インチ・サブウーファーは、位相のずれたドライバーを使用して制御された指向性を提供し、60Hz～120Hzの間で指向性が揃うように構成されています。フロントとバックの減衰比は、フィールド中央付近の箇所で14:1以上に達成され、張り出し部下面における低域成分の増幅を効果的に抑制しています。最近のサブウーファー・アレイ技術では、この構成により定在波エネルギーが既存の重ね積み方式と比較して41%減少し、全ての座席において105dB SPLの音圧変動が2dB未満に抑えられています。
時間調整（タイム・アラインメント）は、クロスオーバー周波数帯域で破壊的な干渉を防ぐために不可欠であり、サブウーファーとラインアレイとの均一な相互作用を確保することで、音質を維持します。
適切な配置により、サブウーファーの性能を高めることができます。部屋の境界による自然な補強を利用することで、低域の反応が向上し、定在波を最小限に抑えることができます。
3:1ルールでは、部屋の最大寸法の3分の1の間隔でサブウーファーアレイを設置して配置することで、軸モードの補強を抑えつつ音質を向上させます。
カーディオイド型サブウーファーアレイは指向性を制御し、背面方向の音を抑えることで、大型の屋外会場における低周波の集積を軽減し、音の明瞭度を向上させます。
ホットニュース2024-08-15
2024-08-15
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