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こんにちは、FUNLOGYのぐりです。
音楽鑑賞や映画鑑賞をするために、スピーカーを利用している方も多いと思いますが、スピーカーというものはどのような仕組みで音が出ているのかについてしっかりと説明できる人は少ないのではないでしょうか。
この記事では、身近なスピーカーをより深く知るために、スピーカーの構造や音が出る仕組みといった基本的なことから、スピーカーに備えられているユニットの種類やその働きについて詳しく紹介していきます。
スピーカーの構造と音が出る仕組み
スピーカーと呼ばれるものは、電気信号を受けてそれを物理的な振動に変え、音楽や音声にする音響機器のことを指します。この物理的な振動が空気を振動させて、人間の耳には音に聞こえるようになります。
スピーカーの電気信号を受け取るボイスコイル
スピーカーが電気信号を受け取るための部品はボイスコイルと呼ばれ、このボイスコイルがスピーカー内部に通っており、ここに電気が流れるとコイルの両脇に挟まれているマグネットが反応することでボイスコイルの振動が起きます。
ボイスコイルはアルミニウムや銅などの素材でできていて、これらの素材は電気抵抗率が低く、電気を通しやすくなっています。金や銀なども電気を通しやすい素材ですが高価であるため、安価な銅などの素材になっています。
音質にも大きく影響するマグネット
このマグネットは磁石そのもので、この大きさが磁界の強さを決めます。ボイスコイルには電流が流れているので、この磁界の強さによってボイスコイルを制御する能力が高められます。フレミングの法則で磁界の強さが1つの要素になっているように、音の表現の幅がこのマグネットの強さや大小で決まります。また、このマグネットがスピーカーの価格を決めます。
目にも見える振動部品コーン紙
ボイスコイルの振動はさらにコーン紙と呼ばれる部品に伝えられ、空気を振動させるようになります。このコーン紙はスピーカーの音が出ている部分の中心を覆っている部分で普段から見ることもできます。このコーン紙は振動しやすいようにできているため、非常に柔らかく紙のような耐久性なので不用意に触らないようにしましょう。
コーン紙は紙や合成材などの素材でできており、直線のものと曲線のものがあります。形状の違いによって得意な周波数があり、高周波数のものであれば曲線が優れておりますが、耐久性は低いです。一方で直線のコーン紙は耐久性に優れるものの高周波数の使用には向いていません。
以上のような振動によって音を作り出す仕組みが1つの構造になっているものを「スピーカーユニット」と呼び、これらの構造の違いなどによっていくつかのスピーカーユニットの種類が分かれます。
スピーカーのユニットの種類
スピーカーユニットには様々な構成や形によって種類が分けられます。ここでは一般的なスピーカーユニットの種類について紹介いたします。
コーン型
コーン型は最も一般的なスピーカーユニットで、円錐形になっているコーン紙（振動板）を動かして音を出す上記で説明した構造になっているものです。この円錐の深さなどによって再生する音の音域や音質に変化が生まれます。
ドーム型
ドーム型は半球状になった振動板を動かして音を出す仕組みになっているスピーカーユニットです。先ほどの構造図のコーン紙の部分が半球状になって、ボイスコイルの先端を覆っているイメージです。
ドーム型はコーン型に比べて指向性が高く、音色の良さが特徴的です。この音の指向性というのは決められた方向にまっすぐ音を届けられるというものです。
通常のスピーカーであれば音は広がりをもって短い距離にしか聞こえませんが、ドーム型のような指向性の高いものであれば、決められた方向に遠い距離まで音を届けることができます。このような特徴からコーン型のスピーカーよりも中音域の再生に優れています。
ホーン型
ホーン型のスピーカーユニットは、振動板から出た音をホーンで大きくするというものです。このホーンというものはラッパのような振動板で、スロートと呼ばれる部分で音圧を高めて開口部であるマウスに向けて一定の比率で広がりのある構造になっています。
高能率な反面、音の指向性がなく、形状の工夫によってその点をカバーしています。また、中高域用のスピーカーとして使われる事が多く、低音を出すためには大きなホーンが必要となるのでスピーカー全体が巨大になりやすいです。
リボン型
リボン型のスピーカーユニットは、今までのものとは大きく構造が異なり、磁石の中にリボンと呼ばれる金属が内蔵され、その部分に信号が伝わることで音が出る仕組みになっています。
以上、スピーカーが音を出す仕組みと、音を作り出すスピーカーユニットの仕組みについて説明いたしました。
スピーカーユニットを乗せる筐体の種類
そのスピーカーユニットを収めている筐体はエンクロージャーと呼ばれます。
スピーカーユニットを収める筐体は大きく分けると2種類ありますが、スピーカーによって様々な特徴があるので大まかな区分のみ説明いたします。
密閉型
密閉型のエンクロージャーは、最もオーソドックスなタイプで、スピーカーユニットを筐体にしっかりと密閉し、スピーカーユニットの後方から出る音を外へ逃がさないようになっています。
内部の空気がスピーカーユニットによって振動し、低音に締まりを持たせます。ただし、筐体が小さいと低音を聞き取りにくいため、低音を出すためには筐体を大きくする必要があります。
バスレフ型
バスレフ型のエンクロージャーは前面か背面にポートと呼ばれる穴が開いており、ここから音を出すような仕組みになっています。
バスレフ型は密閉型のエンクロージャーと比べて低音が強調されます。これは、低音の波長が長く音が曲がりやすいという特徴を活かして穴から低音を出すようにしているためです。
スピーカーユニットの搭載数
スピーカーの性能はスピーカーユニットの搭載数によっても変化します。主なものでは1つから3つほどのスピーカーユニットが搭載されているのでそちらを紹介いたします。
フルレンジスピーカー
1つのスピーカーユニットで全ての音を出すようになっているものがフルレンジスピーカーです。1つのスピーカーユニットが全帯域をカバーするためこの名称になっています。
フルレンジスピーカーの特徴は構造がシンプルで、音が混ざらないためクリアに元のままのサウンドを楽しめるという点です。
2ウェイスピーカー
フルレンジスピーカーとは反対に音域ごとに２つに分割したスピーカーユニットで音を出すものが2ウェイスピーカーです。2ウェイでは低音用と高音用のスピーカーユニットが備えられている場合がほとんどです。
3ウェイスピーカー
上記の2ウェイスピーカーにもう1つスピーカーユニットを追加したものが3ウェイスピーカーです。それぞれ、低音用、中音用、高音用のスピーカーユニットが搭載されます。
2ウェイや3ウェイスピーカーの特徴は、広い音域の再生が可能なことです。ただし、複数のスピーカーが音を出すため音のバランスが崩れたり、ぼやけた音になってしまう場合もあります。
スピーカーの構造を知ってあなたに合ったスピーカーを選びましょう！
いかがでしたか？スピーカーの働きや、音を鳴らしているユニットの名称と構造について説明いたしました。
あなたが聴きたい音楽や音声にあわせて最適な機能をもったスピーカーを選んで自宅での音楽鑑賞・映画鑑賞を楽しみましょう。
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次回もお楽しみに！
FUNLOGY
鈴木
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