1. 時間・速度・位相
1.1 温度変換
$^\circ\text{F} = \left(^\circ\text{C} \times \frac{9}{5}\right) + 32$
$^\circ\text{C} = \left(^\circ\text{F} - 32\right) \times \frac{5}{9}$
1.2 音速 ($c$)
$c_{m/s} \approx 331.4 + (0.606 \cdot T_{C}) + (0.0123 \cdot \text{RH})$
結果:
1.3 ディレイタイム ($\Delta t$)
$\Delta t = d / c$
結果:
1.4 波長 ($\lambda$) & 周期 ($T$)
$\lambda = c / f$
$T = 1 / f$
結果:
1.5 位相オフセット (ディレイタイム & 距離)
$$\Delta d = \frac{\theta}{360} \cdot \lambda$$
2. 心理音響学と加算特性
2.1 タイムドメインの検証
フェイズはサイクルであり、時間は目的地である。
前節の位相差計算機は2つの周波数間の数学的関係を提供しますが、数学だけでは誤解を招くことがあります。システムエンジニアリングでは、相対位相と絶対到着時間を区別する必要があります。
アナライザーではクロスオーバー点で完全な位相整合が示されるかもしれませんが、実際のドライバー(またはエンクロージャー)の到着時間は1周期以上ずれている可能性があります。この節では、高性能音響増幅における時間的結束の必要性について探ります。
アライメントにおけるよくある見落としは、クロスオーバー点での「フラットな」位相トレースが完璧なタイミングと同等だと仮定することです。2つの信号が同位相だからといって、同時に到着しているわけではありません。
2.2 幾何平均周波数 ($f_c$ )
$f_{c} = \sqrt{f_{1} \cdot f_{2}}$
結果:
2.3 バイノーラル・ビート
$f_{beat} = |f_{1} - f_{2}|$
結果:
2.4 ハース効果 (優先効果)
波面の第1法則
バイノーラルビートの節で述べた音の知覚概念を基に、ハース効果(先行音効果)は、脳が「最初の到着」に基づいて音源の位置をどのように決定するかを説明します。2つの同一の音が特定の時間窓(通常3〜35 ms)内で異なる方向からリスナーに到達すると、脳は二次到着を抑制し、たとえ第2のスピーカーが物理的に近く、または最大10 dB大きくても、音を最初のスピーカーに向かって完全に定位します。
この現象は、複雑な音響増幅において空間的リアリズムを維持する強力なツールです。システムチューニングでは、ハース効果を利用して、最も近いスピーカー(フロントフィルなど)を遅延させ、メインPAまたはステージからの音が最初に到着するようにすることで、イメージをパフォーマー側に「引き寄せ」ることがよくあります。
| ディレイ・オフセット | 知覚 | エンジニアリングへの応用 |
|---|---|---|
| 0 – 1 ms | フェイジング | 音色の変化(コムフィルタリング)。ドライバーアライメントを確認してください。 |
| 1 – 5 ms | 定位の移動 | 「イメージ」が主スピーカー側に引き寄せられ始めます。 |
| 5 – 30 ms | ハース・ゾーン | 先行音効果:フロントフィルをメインステージに固定するために使用します。 |
| 30 – 50 ms | 音のぼやけ | 過渡特性のぼやけ。音声明瞭性のためにはこれを避けてください。 |
| > 50 ms | エコー | 脳が2つ目の別個の音事象を認識します。 |
3. 振幅と伝搬特性
3.1 SPL減衰 (逆二乗の法則)
$L_{p2} = L_{p1} - 20 \cdot \log_{10}(\frac{d_{2}}{d_{1}})$ (点音源)
$L_{p2} = L_{p1} - 10 \cdot \log_{10}(\frac{d_{2}}{d_{1}})$ (線音源 近距離音場)
結果:
3.2 ラインソースの形状と勾配
$\text{Gain} = 10 \cdot \log_{10}(\frac{\theta_{bot}}{\theta_{top}})$ | $D_{trans} = \frac{L^2 \cdot f}{2c}$ | $\Delta L = 10 \cdot \log_{10}(d)$
3.2.1. ジオメトリ (エネルギー密度)
3.2.2. アレイの物理特性とターゲット
3.3 ラインアレイの理論と物理
システム・エンジニアリングにおける最適化の原則
効果的なシステムエンジニアリングは、幾何学を用いて物理法則を利用する芸術です。計算機は遅延やスプレイの生の値を提供できますが、以下の原則がライナレイが媒質や観客とどのように相互作用するかを支配します。この節では、大規模展開において波面連続性と音色一貫性を維持するために必要な閾値を概説します。
3.4 AC消費電流 ($A$)
$I_{calc} = I_{ref} \cdot (V_{ref} / V_{sys})$ | $I_{leg} = (\sum I_{calc}) / 3$ (Balanced $1\phi$ Distro)
結果:
4. 室内音響とルームモード
4.1 共振周波数 (単一軸モード)
$f_{n} = (n \cdot c) / (2 \cdot L)$
結果:
4.2 3Dルームモード・ジェネレーター (Rayleigh Equation)
$f = \frac{c}{2} \cdot \sqrt{(\frac{n_{L}}{L})^{2} + (\frac{n_{W}}{W})^{2} + (\frac{n_{H}}{H})^{2}}$
現在の音速 ($v$): -- (音速計算機より入力)
4.3 シュレーダー周波数 ($f_s$)
| 予測値: | $$f_s = 200 \sqrt[3]{\frac{\alpha}{V}}$$ |
| 実測値: | $$f_s = 2000 \sqrt{\frac{RT_{60}}{V}}$$ |
4.4 臨界距離 ($D_c$ )
$D_c = 0.057 \cdot \sqrt{\frac{Q \cdot V}{RT_{60}}}$