スピーカー記事で何度か取り上げてきた「位相」というパラメーター。位相と音質の関係について触れている記事も見かけませんし、私自身十分に検証できていなかった部分でもあったので、今回は位相について実験を交えてまとめてみることにしました。
ネットの記事の中には、スピーカーの極性（プラスマイナス）や、設置位置についての説明に位相を用いているケースを見かけました。今回この記事で取り上げる位相は少し違った切り口となりますので、混同しないようにご注意ください。
位相とは
位相とは入力信号と出力信号の時間軸方向のずれのことです。
例えば図のような音をアンプに入力したとします。
理想的な機器であれば入力した波形は振幅だけが大きくなって出てきます。
ところが実際の機器の場合、図のように波形自体がずれてしまうことがあります。
これを位相がまわっている状態といいます。どうしてそうなるかというと、
- 機材の内部にあるコンデンサ・コイル
- ケーブルの線間容量
- スピーカーのクロスオーバー
などが原因となり、入ってくる波形と出て行く波形で山と谷がずれてしまうからです。そしてこの現象は周波数によって変わります。
位相がずれると何が起こる？
簡単な例として、2wayのスピーカーを考えてみます。ウーファーの出す音が高域に行くにつれて遅れていき、ツイーターは低域に行くに従って進んでいくとしましょう。
すると、ある帯域では波形同士が打ち消しあって、またある点では増強されるという現象が起きます。
それらが複合的に合わさって音質が変化し、大抵の場合に音の明瞭度が下がってしまいます。
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位相ずれの実験
では簡単な音を作ってみて、どのくらい影響があるのか確認してみます。
実験方法
- アコースティックギターの音を収録
- rePhaseというアプリで位相特性を適当に乱したデータを生成する
- EqualizerAPOというアプリを使ってWindowsPCの出力にデータを適用する
- WindowsPCの出力をMacにて収録
- 位相調整ありの音となしの音を比較する
ePhase、EqualizerAPOともにWIndowsのみの対応だったため、このような方法をとっています。
WindowsPC用のインターフェースをもっていないため、Lineアウトからの出力を収録しています。PCの内部ノイズが盛大に乗っていますがご容赦ください。
違いはヘッドホンで聞いた方がわかりやすいかと思います。
作成した音源
位相調整なし(元の音)
位相をずらした音
ものすごく微妙な差ですが、高域の聞こえ方が変化しているのがお分かりいただけるでしょうか？
混ぜてみる
単体だと正直なところ微妙な違いなので今度は分かりやすい例を。元の音と位相をずらした音を混ぜてみます。
元の音と 位相をずらした音を混ぜた音
元の音と比較すると位相ずれの音をミックスした方がかなり篭ってしまっています。
イコライザーなどのエフェクターは、回路の中で元の音とエフェクトをかけた音をミックスしています。回路の位相特性が悪いと、ミックスした時に干渉が起こってしまい、こうした音になってしまいます。
スピーカーの場合
先ほどの例で述べたように、複数のユニットがあるスピーカーではこの問題が顕著になります。
ちなみにこの音源は左に元の音、右に位相をずらした音を配置したものです。
元はモノラル収録した音源なのに、位相をずらした音を混ぜた途端に定位が左にずれたように聞こえてしまいました。
こうした状況は、機材の左右の位相特性が揃っていないときに起こります。
位相が語られないわけ
スピーカーやヘッドホンを購入する際、周波数はよく話に上がるのに、なぜか位相の話題はあまり持ち上がりません。
その理由として、位相特性を数値化するのが難しい上に、完璧に揃えることもできない(というか無理)ということが挙げられます。
仮に位相特性がフラットなスピーカーがあったとして、さらにそれを完璧な配置で置いたとしても、フラットな位置から少しでも動いてしまえば左右の到達距離に差が出て、フラットではなくなります。
デッドニングが適切でなければ壁などの障害物からの反射波が戻ってきて位相に乱れが生じます。
ということで、理想なんて存在しませんから、完璧は求めずにそんなこともあるんだという風に思っておくくらいでちょうどいいかもしれません。
単一ダイヤフラムのヘッドホンだとこうした問題は起きにくいです。ちなみに私の愛用のヘッドホンはゼンハイザーのHD650です。(ちょっとだけ自慢)
HD650は位相特性に優れていて、その他の特性についても良好なので、リファレンスとしては定番ともいえるヘッドホンです。
当ブログで測定データを掲載していますのでよければご覧ください。
SENNHEISER ( ゼンハイザー ) / HD650
あらゆるジャンルとの親和性が高く、クラシックからロックまでオールマイティにこなす優れもの！フィット感も抜群！
サウンドハウスについては解説記事をご覧ください。
測定データを掲載してくださっているサイト
ボリュームのある記事ですが他のヘッドホンのデータも数多く掲載されていますのでとても参考になります。
最後に
多少なりとも位相について知っていただけたのでしたら幸いです。ご自宅のリスニング環境がどんな特性かをPCを使って測定できるREWという測定ソフトの紹介記事も書いていますので、そちらも是非ご覧ください。
最後に、感覚的な話で恐縮なのですが「周波数特性は伸びているはずなのに音が悪い」機材というものは時々ありまして、そういうものはイコライジングなどでは音が改善せず、構造的に位相に問題があるんだろうと判断します。どちらかというと高域に問題がある(上が伸びてない)ことが多いです。
