音響の勉強ノート
※１ 音響について調べた内容をまとめた自分用のノートです。
記載内容が間違っているかもしれませんので、ご注意を、、
※２ うまく日本語にできない箇所は英語のままにしてます
※３ 随時、更新中
※４ PCで編集のため、スマホの場合はpc画面表示の使用を推奨
そのうち、スマホ画面で見るように修正予定、、
改正内容
2024.10.27 「外耳道の共鳴周波数の予想」の微修正、「ドライバーの動作」を追記
ドライバーの動作
ダイヤフラムの動作
ダイヤフラムの振動により、空気が振動し音（縦振動、Ｐ波）となる
→空気の振動周期によって、音の高さが決まる
ボスコイルが振動することで、ダイヤフラムのボスコイルと繋がっている部分がつられて振動を始める（縦振動Ｐ波＋横振動Ｓ波の両方が発生すると思われる）
→ダイヤフラムの一部の振動が徐々に全体に伝わる（分割振動の源）
→ボスコイルとの結合部～ダイヤフラムの端部までの距離が長いほど、
ボスコイルとダイヤフラム端部の振動周期がズレる（位相ズレ）
→この位相ズレにより、共振したり、打消し合う周波数ができる
→ダイヤフラム自身の振動が伝わる速度が速いほど、位相ズレは小さくなる
”振動が伝わる速度＝各材質の音速” で基本的に縦振動Ｐ波＞横振動Ｓ波
＜分割振動－軸対象モード＞
ダイヤフラムの横振動Ｓ波のこと（縦振動Ｐ波が含まれるかは要確認）
＜分割振動－釣鐘モード（非軸対象）＞
ダイヤフラムは円錐形状をしており、分割面は無い
→横振動する際に円周長が伸びたり、縮んだりする
たわんでしわになったり、引き伸ばされたりする箇所ができる
これは軸に対して非対称となる場合もある
上記の軸対象モードと釣鐘モードは同時に発生し、実際の振動はもっと複雑になっている。
資料（リンク先）
薩摩反骨２・振動板の構造改革－①分割振動の不都合な真実 - 音楽を愉しむスピーカー（株式会社薩摩島津）
【考察】ダイアフラム形状／構造から狙いを読み解け(1) | らうとしゅぷらっひぇん@びちだすとらーだ
＜ダイヤフラムを伝わる縦振動Ｐ波の検討＞
ダイヤフラムには縦振動Ｐ波方向の振動も伝わると思われる（Fig.1の振動方向を参照）
→ダイヤフラム端部に到達した縦振動Ｐ波は反射波として帰ってくると
思われる
→進行波と反射波の合成により定常波が発生する可能性があり、定常波の節
がデッドポイントとなり、音圧を生むのに有効に機能しない箇所ができる
と思わえる
要調査項目
音は複数の周波数の合成と思われるが、ドライバーが複数の周波数を同時に生成する方法は？
→分割振動により複数の振動が同時に表現できている（？ 要調査）
そうであれば分割振動は必要なものという認識でよい（？ 要調査）
外耳道の共鳴周波数の予想
基本的な理論
気柱共鳴（高校の物理学で学ぶ）
外耳道を円筒、鼓膜を壁面（固定端）と想定すると閉管気柱と見なせる
さらに、カナル型イヤホンを取り付けると両端が閉じられた閉管気柱
として見なせる
資料（リンク先）
音茶楽Sound Customizeのテクノロジー | ヘッドホン音質革命/音茶楽 Sound Customize
外耳道の共鳴周波数の推測
一般的に外耳口（耳の入り口）～鼓膜までの長さはＬ＝２５～３０mm
閉管気柱で共鳴する音の波長 λ は
λ ＝4Ｌ（基本振動）、４Ｌ÷３（３倍振動）、４Ｌ÷５（５倍振動）
外耳口～鼓膜までの長さＬを２５mmと想定すると
共鳴が発生する波長 λ ≒１００mm、３３mm、２０mm
音速は３４６m/s（室温２５℃）で一定とすると共鳴周波数Ｆは下記
共鳴周波数Ｆ≒３.５kHz、１０.４kHz、１７.３kHz
次はカナル型イヤホンを取り付けた場合の閉管気柱の共鳴周波数を予想する
この場合の閉管気柱で共鳴する音の波長 λ は
λ ＝２Ｌ（基本振動）、Ｌ（２倍振動）、Ｌ÷２（３倍振動）
外耳口～鼓膜までの長さＬを２５mmと想定すると
共鳴が発生する波長 λ ≒５０mm、２５mm、１３mm
音速は３４６m/s（室温２５℃）で一定とすると共鳴周波数Ｆは下記
共鳴周波数Ｆ≒６.９kHz、１３.８kHz、２７．６kHz
参考として、外耳口～鼓膜までの長さＬと共鳴周波数Ｆの関係は下記
外耳口～鼓膜までの長さＬが大きくなる→共鳴周波数Ｆは低くなる
イヤホンを浅く装着すると長さＬが大きくなるため、共鳴周波数Ｆは
低くなる
→つまり、低音域で共鳴が発生し音圧が増す
資料（リンク先）
音茶楽Sound Customizeのテクノロジー | ヘッドホン音質革命/音茶楽 Sound Customize
気柱の振動 ■わかりやすい高校物理の部屋■
管共鳴の4種類実験まとめと粒子速度図の解明: すんちゃんブログ
音響特性の補正（ターゲットカーブ）
フリーフィールド補正
フリーフィールド（無反響の音場）にあるダミーヘッドの正面に設置した音源（スピーカー）からフラットな音を発して、得られた周波数特性のグラフ
３kHz周辺（人の話し声がこの辺り）にピークが見られる
→人の耳では３kHz周辺の音が共振して、強調される
スピーカーの周波数特性をフリーフィールド補正の周波数特性と一致させ
ることで、目の前で音が鳴っているように感じさせることができると想定
されていた
※無反響の音場、つまり音源からの直接音のみが聞こえる音場
（反響音がない）
資料（リンク先）
Sandal Audio: フラットな音色のヘッドホンとは？
Deffuse Field（DF）補正
音源からの直接音だけでなく、反響音も考慮した周波数特性のグラフ
無限反響する音場にダミーヘッドマイクを設置して、いろんな位置から音
を発し、得られた周波数特性を平均化したグラフ
実際に人が聞いている音はフリーフィールドのように正面からの直接音
だけでなく、反響音も聞いている
また、HRTF（頭部伝達関数）の影響もある
→フリーフォール補正と実際に聞く音の周波数特性にはズレが生じる
→より正確なDF補正の確立がなされた
音源の置く位置や使用するダミーヘッドごとに得られる周波数特性は
異なる
→DF補正はいくつかある
例）KEMARカーブ、H&Mカーブ、Etymoticターゲットカーブ
資料（リンク先）
Sandal Audio: フラットな音色のヘッドホンとは？
ハーマンターゲットカーブ（Harman Curve）
ハーマングループによって作成された周波数特性のグラフ
フラットな音であることにこだわらず、より一般的なリスニング環境で
高音質である、と判断されるであろう周波数特性を示したグラフ
一般的なリスニング環境で再生した音をダミーヘッドマイクで収音し、
周波数特性が作成された
スピーカーやヘッドホンの周波数特性をハーマンターゲットカーブに一致
させると高音質として認識されやすい、と想定されている
ただし、10kHzまでしか考慮されていない
’ハーマンターゲットカーブが作成された背景’
DF補正のヘッドホンやイヤホンを使用したユーザーから不満の声が出た
→これはDF補正がスタジオのような理想空間での周波数特性であるため
一般的なスタジオ環境ではリスニング環境と比べ、低音は強まり、高音
は弱まるためヘッドホンのチューニング時に低音は減衰補正され、高音
は強調補正される
→DF補正ヘッドホンをリスニング環境で使用すると低音は弱く、高音は
強く感じる
よりリスニング環境に適したハーマンターゲットカーブが作成された
資料（リンク先）
Sandal Audio: フラットな音色のヘッドホンとは？
What is Harman Curve? - HeadphonesAddict
資料（リンク先）
音茶楽Sound Customizeのテクノロジー | ヘッドホン音質革命/音茶楽 Sound Customize
気柱の振動 ■わかりやすい高校物理の部屋■
管共鳴の4種類実験まとめと粒子速度図の解明: すんちゃんブログ
Sandal Audio: フラットな音色のヘッドホンとは？
What is Harman Curve? - HeadphonesAddict
薩摩反骨２・振動板の構造改革－①分割振動の不都合な真実 - 音楽を愉しむスピーカー（株式会社薩摩島津）
【考察】ダイアフラム形状／構造から狙いを読み解け(1) | らうとしゅぷらっひぇん@びちだすとらーだ