JP2023112626A - Method and device for sound quality improvement of speaker by helmholtz sound absorber - Google Patents
Method and device for sound quality improvement of speaker by helmholtz sound absorber Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023112626A JP2023112626A JP2022014556A JP2022014556A JP2023112626A JP 2023112626 A JP2023112626 A JP 2023112626A JP 2022014556 A JP2022014556 A JP 2022014556A JP 2022014556 A JP2022014556 A JP 2022014556A JP 2023112626 A JP2023112626 A JP 2023112626A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound
- speaker
- diaphragm
- helmholtz
- emitted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000006872 improvement Effects 0.000 title description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、後面開放及び平面バッフル型スピーカに関するものである。 The present invention relates to an open-back, flat-baffle speaker.
本発明は後面開放及び平面バッフル型スピーカに関するものである。共にスピーカユニットの背面側が大きく開放された構造であり、類似している。共通点、異なる点を説明した後、詳細を述べる。 The present invention relates to an open-back, flat-baffle speaker. Both have a structure in which the rear side of the speaker unit is largely open, and are similar to each other. After explaining the common points and different points, details will be given.
図1は後面開放型スピーカ1の斜視図を、図2は後面開放型スピーカ1の振動板の前後から出る音がL1とL2の経路で聴取者3に届く様子を表す。図3のグラフは後面開放型スピーカ1の周波数特性の一例である。
FIG. 1 is a perspective view of the open
図4は平面バッフル型スピーカ2の斜視図を、図5は平面バッフル型スピーカ2の振動板の前後から出る音がL3とL4の経路で聴取者3に届く様子を表す。図6は平面バッフル型スピーカ2の周波数特性の一例である。
FIG. 4 is a perspective view of the flat baffle-
図2と図5を見比べてわかるように、後面開放型スピーカは平面バッフル型スピーカの端を折り曲げたものである。共に、振動板背面から出た音をそのまま背面方向に放射していること、振動板背面が開放されているためバスレフ型や密閉型スピーカシステムに比べ振動板の動きがスピーカユニット背面の空気圧の影響を受けにくいこと、後面開放型スピーカは奥行きが浅くなるに従い平面バッフル型スピーカと違いが無くなることなど、類似した形式と言える。図3は後面開放型スピーカの、図6は平面バッフル型スピーカの、振動板前面から出た音と振動板背面から出た音の経路長の差が0.34mのときの周波数特性の一例である。図3と図6の形が類似しているのは、ピーク1002を除けば、周波数特性の乱れが振動板前面から出た音と振動板背面から出た音の波の干渉によって生じており、ピークとディップの周波数が経路長の差で決まるからである。違いであるピーク1002は後面開放型スピーカだけがスピーカユニット背面に箱形状を持っていることに起因しており、箱の部分に共鳴が発生して生じたためである。他、箱内部の定在波による周波数特性の悪化が起こる場合がある。 As can be seen by comparing FIGS. 2 and 5, the open-back speaker is a flat baffle speaker with the ends bent. In both cases, the sound emitted from the back of the diaphragm is radiated as it is to the back, and because the back of the diaphragm is open, the movement of the diaphragm is affected by the air pressure on the back of the speaker unit compared to bass reflex and closed speaker systems. It can be said that they are similar in that they are less likely to be affected by noise, and as the depth of the open-back speaker becomes shallower, there is no difference from the flat baffle-type speaker. Fig. 3 shows an example of frequency characteristics when the difference in path length between the sound emitted from the front side of the diaphragm and the sound emitted from the rear side of the diaphragm is 0.34m, for an open-back speaker and Fig. 6 for a flat baffle-type speaker. be. The shapes of FIGS. 3 and 6 are similar because, except for the peak 1002, the disturbance of the frequency characteristics is caused by the interference between the sound wave emitted from the front surface of the diaphragm and the sound wave emitted from the rear surface of the diaphragm. This is because the peak and dip frequencies are determined by the path length difference. The peak 1002, which is the difference, is due to the fact that only the rear-open type speaker has a box-like shape on the back of the speaker unit, and resonance occurs in the box portion. In addition, the standing wave inside the box may deteriorate the frequency characteristics.
以降、平面バッフル型スピーカの欠点を合わせ持つ後面開放型スピーカを主として、欠点と原因の詳細、従来の対策技術を述べる。 In the following, the details of the defects and their causes, and conventional countermeasures will be described, focusing on the open-back type speaker having the defects of the flat baffle type speaker.
図1は後面開放型スピーカ1の外観を示す斜視図である。図2は図1におけるA-A’線断面図と聴取者3の位置関係を表した図である。図3は後面開放型スピーカ1の周波数特性の一例である。
後面開放型スピーカ1に取り付けられたスピーカユニット4の振動板前面から出た音はL1の経路で、振動板背面から出た音はL2の経路で聴取者3に届く。ここではこれ以降、L2とL1 の差が波長の1/2になる周波数を fc と呼ぶ。音速がcのとき
図1、図2、図3は、一例として、L2-L1=0.34m、音速340m/sec、としたもので、fc は500Hzとなる。なお、平面バッフル型スピーカ2では、図5のL4-L3が、図2のL2-L1に当たり、同じように考えることができる。
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a rear open-
The sound emitted from the front surface of the diaphragm of the
1, 2, and 3, as an example, L2-L1=0.34 m, the speed of sound is 340 m/sec, and fc is 500 Hz. In the planar
図3で fc にあたる500Hzにあるピーク1001が約2.5dBのピークになっているのは、スピーカユニット4の振動板前面から出てL1の経路で聴取者3に到達した音と、スピーカユニット4の振動板背面から逆位相で出てL2の経路で聴取者3に到達した音の、位相が一致する周波数のためである。fcより低い周波数ではL2-L1の距離差が音の1/2波長よりも短くなるため干渉によるピークディップは現れなくなり、図3の低域のレベル低下1004のようにハイパスフィルタを通したかのように低域が低下してしまう。これは後面開放型スピーカ及び平面バッフル形スピーカの大きな欠点であった。図3のディップ1003にあたる2fc においてはL2とL1の差が1波長分になる。元々振動板背面から出る音は振動板前面から出る音に対して逆位相であるため、1波長の距離で完全な逆位相となり、打ち消し合って最小ではゼロに近くなるが、実際はL2の経路の方が減衰が大きいため、その分ディップは浅くなる。3fc以降もピークとディップは交互に現れるが、徐々にピーク・ディップは小さくなる。
The reason why the peak 1001 at 500 Hz corresponding to fc in FIG. This is because the sound coming out from the rear side of the diaphragm of 1 in opposite phase and reaching the
後面開放型のみの欠点として、スピーカユニット4の振動板背面から出た音に対して、スピーカボックスに起因する 共鳴、定在波、などが発生し周波数特性を悪化させることがある。これは振動板前面と背面から出た音の波の干渉ではなく、振動板背面から出た音とスピーカボックスとの関係で発生する。共鳴によるピークは急峻で高く、音質を大きく損ねるが対策は難しかった。非特許文献1には、コーンの振動方向によって生じる共振であり後面解放のために防ぐ方法は無いので奥行きを最小にして影響を少なくする、旨が書かれている。しかし奥行きを小さくすることはfcを高くすることに直結するため低音再生能力とトレードオフになりやすい。図3のグラフで 400Hz に出ているピーク1002がこれに当たる。
A disadvantage of only the open-back type is that the sound emitted from the back side of the diaphragm of the
これらの欠点に対する従来の改善技術を挙げる。 Here are some conventional techniques for improving these drawbacks.
スピーカシステムの形式については触れられていないが、スピーカシステムの周波数特性改善のためにヘルムホルツ吸音器を使用したものとしては特許文献1、特許文献2がある。
しかしながら、どちらもスピーカユニット振動板の直近では無くバッフル面に吸音孔が開いているため振動板前面と背面から出た音を区別無く吸音してしまい、振動板背面から出た音が原因で周波数特性にピークを作っている場合には、ピークを小さくする効果はあるものの、原因となっている振動板背面から出る音を選択的に吸収する方法に比べると効果と音質の点で不利である。また、振動板前面と背面から出た音の吸収量の差が小さいため、波の干渉により発生する周波数特性のディップや低域の低下を改善することは難しく、説明の記述からも干渉によるディップや低域の低下を改善する意図は無いと考えられる。
Although the form of the speaker system is not mentioned,
However, in both cases, sound absorption holes are opened on the baffle surface, not in the immediate vicinity of the speaker unit diaphragm. When a peak is created in the characteristics, although it has the effect of reducing the peak, it is disadvantageous in terms of effect and sound quality compared to the method of selectively absorbing the sound emitted from the back of the diaphragm that is the cause. . In addition, since the difference in the amount of absorption of sound emitted from the front and back of the diaphragm is small, it is difficult to improve the dip in the frequency characteristics and the drop in the low range caused by wave interference. It is thought that there is no intention to improve the decline in the low frequency range.
なお、特許文献1には「高品質のステレオ等におけるスピーカシステムでは、スピーカのキャビネット内もしくはスピーカシステムの設置される室内にヘルムホルツ共鳴器を配置し、特定の周波数の信号を減衰せしめ、特性の改善を行うようにしたものがあった」との記述がある。
しかし、後面開放及び平面バッフル型スピーカは、バスレフ型等と違ってスピーカユニット背面が大きく開放されているため音がすぐに拡散してしまい、本発明で行っているような吸音効率を上げる工夫を行わなければヘルムホルツ吸音器による改善対策は効果を得にくいものである。ヘルムホルツ吸音器を用いて音質改善をおこなった後面開放及び平面バッフル型スピーカ、及び先行技術は感知していない。 However, unlike the bass-reflex type, the open-back and flat-baffle-type speakers have a large opening at the back of the speaker unit, so the sound diffuses quickly. If this is not done, improvement measures using Helmholtz sound absorbers are unlikely to be effective. Open-back and flat-baffle loudspeakers that use Helmholtz sound absorbers to improve sound quality and the prior art are unaware.
後面開放型スピーカの低域の低下に対する改善技術としては特許文献3がある。振動板背面を分割し、一部を後面開放型とし、一部を位相反転型とするか、パッシブラジエータを介して出力する方法である。しかしながら、この方法はスピーカユニットも専用設計する必要があり一般的なスピーカユニットには適用が困難である。また、低域の改善が主でありヘルムホルツ吸音器を使った場合のようにピークディップの出来た周波数をピンポイントで改善することはできない。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200010 discloses a technique for improving the low frequency range of a speaker with an open rear surface. There is a method of dividing the back surface of the diaphragm, making a part of it an open-back type and a part of a phase-reversal type, or outputting it through a passive radiator. However, this method requires special design of the speaker unit and is difficult to apply to general speaker units. In addition, improvement of the low range is the main focus, and unlike the case of using a Helmholtz sound absorber, it is not possible to improve the frequency with a peak-dip with pinpoint accuracy.
ほかに、非特許文献1には、バッフルの形状を不整形にする、スピーカユニットの取り付け位置を工夫する、スピーカボックスの側板同士が平行面にならないようにする、スピーカボックスの内側にグラスウールやフェルトを貼り付ける、スピーカボックスの奥行きをなるべく浅くする、スピーカボックスの各辺の寸法比が整数倍にならないようにする、が挙げられている。非特許文献2もほぼ同じであるが、ほかに、スピーカシステムの室内での配置を工夫する、が挙げられている。しかしながら、これらは定石として設計初期段階では有用であるが、筐体デザイン全体に関わるものが多く、改善対策としては適用が難しいことがある。
In addition, Non-Patent
先行技術として、スピーカユニットの振動板前面から出た音と振動板背面から出た音が干渉して発生する周波数特性のディップまたは低域のレベル低下を、振動板背面から出る音を集中的に吸音し、振動板前面から出る音と背面から出る音の吸音量の差を大きくすることで改善する方法、は感知していない。 As a prior art, the sound emitted from the front of the diaphragm of the speaker unit and the sound emitted from the back of the diaphragm interfere with each other, resulting in a dip in the frequency characteristics or a drop in the level of the low range. I haven't found a way to improve it by absorbing sound and increasing the difference in the amount of sound absorption between the sound emitted from the front of the diaphragm and the sound emitted from the back.
後面開放及び平面バッフル型スピーカにおいて、スピーカユニット前面から出る音に背面から出る音が干渉し、規則的なピーク・ディップを発生したり、低域が減衰する現象。 A phenomenon in which the sound emitted from the front of the speaker unit and the sound emitted from the rear interfere with the sound emitted from the front of the speaker unit, causing regular peaks and dips and attenuating the low frequencies in open-back and flat-baffle type speakers.
後面開放型スピーカにおいて、スピーカユニット背面から出た音がスピーカボックスに起因する共鳴または定在波により特定の周波数で増大し、周波数特性にピークを作る現象。 A phenomenon in open-back speakers where the sound emitted from the back of the speaker unit increases at a specific frequency due to resonance or standing waves caused by the speaker box, creating a peak in the frequency characteristics.
後面開放型スピーカまたは平面バッフル型スピーカにおいて、スピーカユニットの振動板前面から出た音に振動板背面から出て逆位相で干渉することにより周波数特性にディップまたは低域のレベル低下を生じさせている周波数の音を、ヘルムホルツ吸音器で振動板背面から集中的に吸音することで、振動板前面から出る音と背面から出る音の吸音量の差を大きくして、周波数特性のディップまたは低域のレベル低下を改善すること、を特徴とする。 In open-back speakers or flat baffle speakers, the sound emitted from the front of the diaphragm of the speaker unit interferes with the sound emitted from the back of the diaphragm in the opposite phase, causing a dip in the frequency characteristics or a drop in the low-frequency level. By intensively absorbing the frequency sound from the back side of the diaphragm with a Helmholtz sound absorber, the difference in the amount of absorption between the sound emitted from the front side of the diaphragm and the sound emitted from the back side is increased, resulting in a dip in the frequency characteristics or a low-range sound. It is characterized by improving level lowering.
後面開放型スピーカ及び平面バッフル型スピーカにおいてスピーカユニットの振動板前面から出た音に振動板背面から出て同位相で干渉することにより周波数特性にピークを生じさせている周波数の音及び、後面開放型スピーカにおいて、スピーカユニット背面から出た音がスピーカボックスに起因する共鳴または定在波により特定の周波数で増大し周波数特性にピークを作っている周波数の音を、バッフル板の裏側またはスピーカボックス内部でヘルムホルツ吸音器を用いて吸音することにより、周波数特性のピークを改善すること、を特徴とする。 In open-back type speakers and flat baffle-type speakers, the sound emitted from the front side of the diaphragm of the speaker unit interferes in the same phase with the sound emitted from the back side of the diaphragm, causing a peak in the frequency characteristics, and the open rear side. sound emitted from the back of the speaker unit is amplified at a specific frequency due to resonance or standing waves caused by the speaker box, creating a peak in the frequency characteristics. and improving the peak of frequency characteristics by absorbing sound using a Helmholtz sound absorber.
スピーカシステムのための吸音装置であって、漏斗形などのスピーカユニットの後部に覆い被せられる形状の吸音口を持ち、吸音口には1つ以上のヘルムホルツ吸音器を接続していること、を特徴とする。 A sound absorbing device for a speaker system, characterized in that it has a sound absorbing opening in a shape such as a funnel shape that can be covered over the rear of the speaker unit, and one or more Helmholtz sound absorbers are connected to the sound absorbing opening. and
後面開放型スピーカまたは平面バッフル型スピーカであって、スピーカユニットの背面に筒状の音道が形成してあって、音道にヘルムホルツ吸音器の吸音孔がついている、ことを特徴とする。 The speaker is a rear open type speaker or a flat baffle type speaker, characterized in that a cylindrical sound path is formed on the back surface of the speaker unit, and the sound path is provided with a sound absorbing hole of a Helmholtz sound absorber.
後面開放型スピーカであって、ヘルムホルツ吸音器の筐体がスピーカボックス内に狭い音道を形成するように配置され、ヘルムホルツ吸音器の形状または置き方またはスピーカボックス内部の幅を調整することでスピーカユニットの背面の開放の程度を調節でき、ヘルムホルツ吸音器の吸音孔が音道の最も狭い部分あるいはそれよりもスピーカユニットに近い位置に吸音孔が設けられている、ことを特徴とする。 The speaker is an open-back type speaker in which the housing of the Helmholtz sound absorber is arranged so as to form a narrow sound path in the speaker box, and the speaker can be operated by adjusting the shape or placement of the Helmholtz sound absorber or the width inside the speaker box. The degree of opening of the rear surface of the unit can be adjusted, and the sound absorbing hole of the Helmholtz sound absorber is provided at the narrowest part of the sound path or at a position closer to the speaker unit than that.
後面開放型スピーカであって、スピーカボックス内部にホーンが形成されており、ホーンの内部にはヘルムホルツ吸音器が形成され、ホーンの狭い部分の幅を調節することでスピーカユニットの背面の開放の程度を調節でき、ホーンの最も狭い部分またはそれよりもスピーカユニットに近い位置に吸音孔が設けらている、ことを特徴とする。 It is a rear open type speaker, a horn is formed inside a speaker box, a Helmholtz sound absorber is formed inside the horn, and the degree of opening of the back of the speaker unit is controlled by adjusting the width of the narrow part of the horn. can be adjusted, and a sound absorbing hole is provided at the narrowest part of the horn or at a position closer to the speaker unit than it.
後面開放及び平面バッフル型スピーカの、振動板前面から出る音と振動板背面から出る音の干渉に起因する、周波数特性のピーク・ディップ及び低域の減衰を改善することができる。 It is possible to improve peaks and dips in frequency characteristics and attenuation of low frequencies caused by interference between sound emitted from the front surface of the diaphragm and sound emitted from the rear surface of the diaphragm in a flat-baffle-type speaker with an open rear surface.
後面開放型スピーカの振動板背面から出る音によりスピーカボックス内部に共鳴や定在波が発生することでできる、周波数特性のピークを改善することが出来る。 It is possible to improve the peak of the frequency characteristics caused by the resonance and standing waves generated inside the speaker box due to the sound emitted from the back side of the diaphragm of the open-back speaker.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。また、実施例1にて改善方法の詳細を併せて述べる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in Example 1, the details of the improvement method will be described together.
図7は本発明の後面開放型スピーカ1での一実施例を示す斜視図である(実施例1)。ヘルムホルツ共鳴器は共鳴周波数で吸音する性質があるので吸音器として利用している。スピーカボックス内部に設置した吸音器100は、図8に詳細を示す4つの音響的に独立したヘルムホルツ吸音器の容器部分103と4つに共用の吸音口102からなる。4つのヘルムホルツ吸音器は、別々の周波数を吸音させることも、いくつかを同じ周波数で吸音させることも可能である。ヘルムホルツ吸音器の数に制約はなく、必要性、コスト、機器の大きさ、などから決める。
FIG. 7 is a perspective view showing an embodiment of the rear-opened
図9は図7のC-C’断面図と聴取者3の位置関係を描いた図である。吸音口102をスピーカユニット4の背面に隙間をもたせてかぶせる、隙間の大きさを調整することで、振動板背面から出た音に対する吸音効率と、後面開放型スピーカとしての動作に関わるスピーカ後面の開放の程度、を調整する。吸音口102と振動板背面が近いほど、振動板背面から出た音は拡散していないことと、吸音口102自体も振動板背面に近づけるほど音の拡散を妨げるため、振動板背面から出た音に対する吸音効率が向上するからである。反面、近づけすぎると後面開放型スピーカの長所である、振動板にスピーカボックスに起因する空気圧がかからないことや、ダイポール形の音の指向性、は損なわれるため、調整が重要となる。調整の際、聴感上の差異は試聴によって行い、特性面への影響は再生音の周波数特性とインピーダンスカーブの変化を測定することによって、評価できる。なお、吸音口102はここに挙げた機能を満足すれば良いため、漏斗形に限るものでは無く、例えば、シャーレ形やお椀形でも良い。
FIG. 9 is a diagram illustrating the positional relationship between the C-C' sectional view of FIG. 7 and the
図7において、スピーカボックス内部に周波数選択性の少ない吸音材であるスポンジ12を貼って定在波を防いでいるが、最終的に不要の場合は取り除く。 In FIG. 7, a sponge 12, which is a sound absorbing material with low frequency selectivity, is stuck inside the speaker box to prevent standing waves, but it is finally removed if unnecessary.
図8は吸音器100のみを描いたものであるが、吸音口102と筒状の吸音孔104を除いた全体の形状は涙滴形である。目的は、音を遮ぎることを最小限に抑え、スピーカボックス壁面と平行面を作らないようにするためである。よって目的に合っていれば、球形、円柱形、多角形などでも良く、ヘルムホルツ吸音器の容器部分103をスピーカボックスの外側に出してしまっても良い。
Although FIG. 8 shows only the
改善方法の一例を示す。最初に吸音器100を入れる前のスピーカシステムの周波数特性を測定し、振動板前後から出る音の干渉、またはスピーカボックス内部の共鳴や定在波の影響でピークになっている周波数を特定する。次に振動板前後から出る音の干渉によりディップになっている周波数、及び干渉により低域が低下している範囲を特定する。振動板前面から出た音が原因であれば、例えばスピーカボックス背面を板で完全に塞ぐことで改善するため、原因を切り分けることが出来る。なお、吸音器100を入れることで容積や音の経路変化し周波数特性が変わることがあるため、吸音孔104を塞いだ状態の吸音器100を入れた状態でも測定して変化を確認する。
An example of improvement method is shown. First, the frequency characteristics of the speaker system are measured before the
改善対象とする周波数を特定したら、4つヘルムホルツ吸音器をどの周波数の対策に充てるかを決め、筒状の吸音孔104の長さと太さを調整しヘルムホルツ共鳴の共鳴周波数を合わせる。必要ならばヘルムホルツ吸音器の容器部分103の容積も変更する。実施例1では吸音する周波数を250Hz、400Hz、500Hz、1000Hzに設定している。
After specifying the frequency to be improved, it is determined which frequency the four Helmholtz sound absorbers are to be used for, and the length and thickness of the cylindrical sound absorbing hole 104 are adjusted to match the resonance frequency of the Helmholtz resonance. If necessary, the volume of the
次に、吸音器100をスピーカボックス内に設置し吸音口102とスピーカユニット4の背面との距離を変えながら測定と試聴により設置位置を決める。仮に、吸音口102をバッフル板に密着し隙間が無くなる位置まで近づけた場合、それは後面開放型スピーカでは無くなってしまうが、振動板背面から出た音は外に出てこないため背面から出る音に起因するピークディップや低域の低下は完全に解決する。逆に、吸音口102を遠く離すほど完全な後面開放型スピーカの動作に近くなるが、ヘルムホルツ吸音器の効果はとても小さくなる。スピーカ背面を完全に覆った位置と、遠く離した位置、の間にバランスの良い点があれば完了となる。位置を調整しながら、周波数特性の改善と音質、がどちらも許容値以上であれば完了とし、位置を変えてもうまくいかないときは、各ヘルムホルツ吸音器の周波数設定、吸音口102の漏斗の大きさ、ヘルムホルツ吸音器の数、スピーカシステムに求める音質及び性能の見直し、も含めてカットアンドトライを繰り返す。
Next, the
実施例1の作用効果。
図10に本発明を入れる前後の周波数特性の一例を示す。
ピーク1001、ピーク1002、ディップ1003と低域のレベル低下1004、について個々に説明する。
Effect of Example 1.
FIG. 10 shows an example of frequency characteristics before and after incorporating the present invention.
A peak 1001, a peak 1002, a dip 1003, and a low
図9は図7のC-C’断面図と聴取者3の位置関係を描いた図である。500Hzにあるピーク1001は振動板前面から出る音と背面から出る音の干渉によって生じている。干渉によるピークは位相が合った波の加算になるので条件により最大で2倍、+6dBとなる。ピークを下げるために吸音器を使う場合、振動板前面から出る音であっても背面から出る音であっても吸音した分 周波数特性のピークは下がる。しかし、振動板前面から出た音を多く吸音して聴取者3の位置で振動板後面から出た音の比率が大きくなると、その周波数だけはL2の経路で到達するため、他の周波数の音に対して遅れた音を聴くことになる。音質を考慮すれば、振動板前面から出る音はできるだけ吸音せず背面から出る音を吸音する方が望ましい。また、振動板から出た音は周波数と条件により程度に差はあるが空間が開けていれば拡散するため、拡散してからでは吸音効率が悪化する。ここでは図9のように振動板背面から出た音が拡散する前に漏斗状の吸音口で吸音している。また、その位置は振動板前面から最も遠い位置でもある。よって振動板前面から出る音に比べ振動板背面から出る音を多く吸音することができる。図10の例では対策により2dB程度改善されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating the positional relationship between the C-C' sectional view of FIG. 7 and the
ピーク1002は振動板背面から出た音がスピーカボックス11で共鳴し増大したものである。スピーカボックス形状により、ヘルムホルツ共鳴、気柱の共鳴、定在波、などでもピークは発生するが、振動板背面から出た音がスピーカボックスによりピークを作ったものであればいずれも本発明の効果がある。これは、振動板の前と後から出た音の干渉ではなく、振動板背面から出た音が増大したものであるから、原因ではない振動板前面から出る音を吸音するよりも、振動板背面から出る音を吸音する方が効果的であり、音質の面でも望ましい。よって対策方法もピーク1001と同様である。図10の例では対策によりほとんどピークが消失している。なお、このピークはスピーカボックスを持たない平面バッフル型スピーカには発生しない。 A peak 1002 is a result of the sound emitted from the rear surface of the diaphragm resonating in the speaker box 11 and increasing. Depending on the shape of the speaker box, Helmholtz resonance, air column resonance, standing waves, etc., also generate peaks, but the effects of the present invention can be achieved in any case where the sound emitted from the back surface of the diaphragm creates a peak due to the speaker box. There is This is not the interference of the sound emitted from the front and back of the diaphragm, but the sound emitted from the back of the diaphragm, which is increased. It is more effective to absorb the sound emitted from the back, and it is also desirable in terms of sound quality. Therefore, the countermeasure method is the same as that of the peak 1001 . In the example of FIG. 10, most of the peaks have disappeared due to countermeasures. Note that this peak does not occur in flat baffle speakers that do not have speaker boxes.
ディップ1003はピーク1001と同様に振動板前面から出る音と背面から出る音の干渉によって生じているが、ディップである点が異なる。ディップの場合は振動板前面から出る音と比較して振動板背面から出る音をより多く吸音しなければ逆にディップが深くなってしまうことがあり注意が必要である。次に概算を示す。 Like the peak 1001, the dip 1003 is caused by interference between the sound emitted from the front surface of the diaphragm and the sound emitted from the rear surface, but is different in that it is a dip. In the case of dips, if the sound emitted from the rear side of the diaphragm is not absorbed more than the sound emitted from the front side of the diaphragm, the dip may become deeper, so caution is required. Here is a rough estimate:
図10に実線で示すディップ1003の音圧レベルの低下は約-2.5dBである。0dBを1とすると、-2.5dBは0.75である。数2参照。
(数3)
1-0.75=0.25
と考えられる。図9のように吸音器を取り付け、その効果により振動板背面から出て聴取位置に届く音を対策前の40%に減少させたとすると、L2経由の音は
(数4)
0.25×0.4=0.1
に減少する。振動板前面と吸音口は遠いため、L1経由で聴取位置に届く音はあまり吸音されずに対策前の95%になったとするとL1経由の音は
(数5)
1×0.95=0.95
となる。この2つが逆位相で合成された聴取位置での音の大きさは
(数6)
0.95-0.1=0.85
となり、dBで表すと
(数8)
2.5-1.4=1.1dB
である。図10の例では対策によりディップ1003は1dB程度改善している。
The drop in the sound pressure level at the dip 1003 indicated by the solid line in FIG. 10 is about -2.5 dB. Assuming that 0 dB is 1, -2.5 dB is 0.75. See
1-0.75=0.25
it is conceivable that. Assuming that a sound absorber is installed as shown in Fig. 9, and the sound coming out from the back of the diaphragm and reaching the listening position is reduced to 40% before the measure, the sound via L2 is (Equation 4)
0.25 x 0.4 = 0.1
to Since the front surface of the diaphragm and the sound absorbing hole are far away, the sound reaching the listening position via L1 is not absorbed much, and if 95% of the sound before the countermeasure is reached, the sound via L1 is (Equation 5)
1 x 0.95 = 0.95
becomes. The loudness of the sound at the listening position when these two are synthesized in opposite phase is (Equation 6)
0.95-0.1=0.85
and when expressed in dB
2.5-1.4=1.1dB
is. In the example of FIG. 10, the dip 1003 is improved by about 1 dB as a countermeasure.
考え方として重要なので、改悪するケースを述べる。吸音器の設置条件が悪く、振動板背面から出て聴取位置に届く音が対策前の60%にしかならない場合、L2経由の音は
(数8)
0.25×0.6=0.15
となる。また吸音器が振動板前面から出た音を多く吸ってしまいL1経由の音は対策前の80%まで下がるとすると、
(数9)
1×0.8=0.8
となる。この2つが逆位相で合成された聴取位置での音の大きさは
(数10)
0.8-0.15=0.65
となり、音圧差をdBで表すと
(数12)
2.5-3.7=-1.2dB
1.2dB 悪化することになる。この結果よりスピーカユニット振動板前面から出る音はなるべく吸音せず、背面から出る音は効率的に吸音することがディップを持ち上げる際には非常に重要であることがわかる。
Since it is important as a way of thinking, I will describe the case of deterioration. If the installation conditions of the sound absorber are bad, and the sound coming out from the back of the diaphragm and reaching the listening position is only 60% of the sound before the countermeasure, the sound via L2 is (Equation 8)
0.25 x 0.6 = 0.15
becomes. Also, if the sound absorber absorbs a lot of the sound emitted from the front of the diaphragm and the sound via L1 drops to 80% of what it was before the countermeasure,
(Number 9)
1 x 0.8 = 0.8
becomes. The loudness of the sound at the listening position where these two are synthesized in opposite phase is (Equation 10)
0.8-0.15=0.65
When the sound pressure difference is expressed in dB,
2.5-3.7=-1.2dB
1.2 dB worse. From this result, it can be seen that it is very important to absorb the sound emitted from the front side of the speaker unit diaphragm as little as possible and to efficiently absorb the sound emitted from the back side when lifting the dip.
低域のレベル低下1004について述べる。後面開放及び平面バッフル型スピーカはfcを堺にしてfcよりも低い周波数はハイパスフィルタを通したようにレベルが低下する。1004はその範囲の中で0dBを下回った部分全体を指す。これはディップ1003と原因、対策、共に同じである。但し、レベル低下している範囲が広く、少数のヘルムホルツ吸音器で全体を持ち上げることは難しいため、広範囲の改善には周波数をずらした吸音器を複数使用する必要がある。図10の例では1つのヘルムホルツ吸音器による対策で300Hz付近が0.5dB程度改善している。
The low
図11は本発明の平面バッフル型スピーカ2での一実施例を示す斜視図である。構成は吸音器100を平面バッフル型スピーカ2に取り付けたものである。吸音器を取り付ける部材は省略して描いている。
FIG. 11 is a perspective view showing an embodiment of the flat
図12は本発明の後面開放型スピーカ1での一実施例を示す斜視図である。吸音器200はシャーレ形の容器202を縦に重ねて太い円柱形にしたものである。図14は図12をD-D’断面図である。吸音孔203は図14のスピーカボックス内が狭くなっている音道の狭い部分205よりもスピーカ寄りに設置する。音が拡散していないため吸音効率が良く、振動板前面から出た音も吸音しにくいからである。吸音器200はその筐体自身がスピーカボックスの壁と狭い空間を形成するところに大きな特徴がある。吸音器200の太さまたは配置またはスピーカボックス内側の幅を調節することで音道の狭い部分205の幅が変わるため、スピーカユニット4の後面の開放の程度を調節し最適化できるからである。
FIG. 12 is a perspective view showing an embodiment of the rear
吸音器200の円柱形形状の利点は他に、ほかの目的で作られたシャーレ形や円筒形の素材の流用が容易、スピーカボックス内壁の平行面を作らない、スピーカボックスの形状によっては円柱型の吸音器をスピーカボックス内に複数入れることも考えられるがその場合でも平行面を形成せず定在波を生じにくい、などがある。なお、吸音器自身がスピーカボックスの壁と狭い空間を形成し音道を狭くすることがポイントであり、形状を円柱形に限定するものではない。例えば、底面が正方形の直方体にすれば辺の長さに対して対角線の長さが√2倍あるためスピーカボックス内で回転させることで音道の狭い部分205の幅を変化させることができるメリットがあるし、他にも、音道の狭い部分205からスピーカボックス後部の開口部にかけての幅を音響ホーンになるようにしたり、円柱では無く球形にしてスピーカボックスの中に棒や板で浮かせることなども考えられる。
Other advantages of the cylindrical shape of the
図15は本発明の平面バッフル型スピーカ2での一実施例を示す斜視図である。バッフル面とほぼ同じ面積を持った吸音器のフレーム301をバッフル板に背面から取り付け、吸音器のフレーム301にはスピーカユニット4の背面に筒状の音道305があり、そこから1つ以上の筒状の吸音孔303が伸びており、その先にヘルムホルツ吸音器の容器部分302があることを特徴とする。後部のフタ304は吸音器のフレーム301の後ろ側を塞ぐためのものである。筒状の音道305があることで振動板背面から出た音が拡散する前に効果的に吸音することができる。筒状の音道305の直径を狭く長さを長くすれば吸音効率を上げることができ、筒状の音道305の直径を大きく長さを短くすれば、吸音効率は低下するが、平面バッフル型スピーカの長所である振動板にスピーカボックスに起因する空気圧がかからないことや、ダイポール形の音の指向性、を優先することができる。また、音道305は振動板前面から出た音に対しては最も遠い位置にあるため振動板前面から出た音の吸音量は抑えられる。また、大型の平面バッフル形スピーカは板の強化のためにリブを立てることがあるが、この吸音器のフレーム301はバッフル板の強化リブとしても機能する。また、平面バッフル形スピーカとしての外観があまり変わらないことも利点である。
FIG. 15 is a perspective view showing an embodiment of the flat
図19は本発明の平面バッフル型スピーカ2での一実施例を示す斜視図である。実施例4のバッフル板の面積を小さくし、奥行き方向に低域拡大用の囲い356を付け足したものである。低域拡大用の囲い356はバッフルの面積が小さくなったことを補なうもので、図2でL2ーL1に当たる値を小さくしないことでfcの上昇を防ぐためのものである。なお、図19は平面バッフル型スピーカ2を変形したものだが、変形後は後面開放型スピーカと呼ぶ方が適当である。
FIG. 19 is a perspective view showing an embodiment of the flat
図20は本発明の平面バッフル型スピーカ2での一実施例を示す斜視図である。実施例5の更なる変形で、吸音器を3段重ねにしたものである。更に重ねることで吸音器を増やすことも容易である。奥行き方向に低域拡大用の囲い356を追加しているが、吸音器を多数重ねて奥行きが深くなってfcが十分に下がった場合及び低域のレベル低下2004を多数のヘルムホルツ吸音器で吸収した場合は不要となる。なお、図20は平面バッフル型スピーカ2を変形したものだが、変形後は後面開放型スピーカと呼ぶ方が適当である。
FIG. 20 is a perspective view showing an embodiment of the flat
図21は本発明の後面開放型スピーカ1での一実施例を示す斜視図である。図22は左上の吸音器500のみの斜視図である。後面開放型スピーカ内部を外部に向かって広げたホーン形にすることは以前から行われているが、吸音器500はホーンと兼用のヘルムホルツ吸音器で、後面開放型スピーカ1の壁面に設置することでホーン形状を形成することを特徴とする。また、吸音孔を音道の最も狭い部分504またはそれよりもスピーカユニットに近い位置、に設けることで、振動板背面から出る音を効率的に吸音し、振動板前面から出る音の吸音量を減らし、音道の最も狭い部分504の幅を調節することでスピーカユニット4の後面の開放の程度を調節し最適化できることを特徴とする。
図22では左右の壁面に設置しているが、上下でも、左右上下全てでも良い。
FIG. 21 is a perspective view showing an embodiment of the rear
In FIG. 22, they are installed on the left and right wall surfaces, but they may be installed on the top and bottom or on all of the left, right, top and bottom.
1 後面開放型スピーカ
2 平面バッフル型スピーカ
3 聴取者
4 スピーカユニット
11 スピーカボックス
12 周波数選択性の少ない吸音材、スポンジ、グラスウール等
21 バッフル板
100 涙滴形のヘルムホルツ吸音器
102 スピーカ背面に覆い被さる形状で複数のヘルムホルツ吸音器共用の吸音口
103 ヘルムホルツ吸音器の容器部分
104 筒状の吸音孔
200 円柱形のヘルムホルツ吸音器
202 シャーレ形の容器
203 吸音孔
204 シャーレ形容器のフタ
205 音道の狭い部分
301 吸音器のフレーム
302 ヘルムホルツ吸音器の容器部分
303 筒状の吸音孔
304 後部のフタ
305 筒状の音道
351 吸音器のフレーム
355 吸音器のフタ
356 低域拡大用の囲い
500 ホーン形を形成するヘルムホルツ吸音器
502 ヘルムホルツ吸音器の容器部分
503 吸音孔
504 音道の最も狭い部分
1001 fcのピーク
1002 スピーカボックス共鳴によるピーク
1003 2fcのディップ
1004 ハイパスフィルタ様態の低域のレベル低下
2001 fcのピーク
2003 2fcのディップ
2004 ハイパスフィルタ様態の低域のレベル低下
1 Rear
Claims (6)
スピーカユニットの振動板前面から出た音に振動板背面から出て逆位相で干渉することにより周波数特性にディップまたは低域のレベル低下を生じさせている周波数の音を、
ヘルムホルツ吸音器で振動板背面から集中的に吸音することで、振動板前面から出る音と背面から出る音の吸音量の差を大きくして、
周波数特性のディップまたは低域のレベル低下を改善する方法。 In open-back speakers or flat baffle speakers,
The sound emitted from the front side of the diaphragm of the speaker unit interferes with the sound emitted from the back side of the diaphragm in the opposite phase, causing a dip in the frequency characteristics or a decrease in the level of the low range.
By intensively absorbing sound from the back of the diaphragm with a Helmholtz sound absorber, the difference in the amount of absorption between the sound emitted from the front of the diaphragm and the sound emitted from the back is increased.
A method to improve dips in frequency response or low-frequency level drops.
スピーカユニットの振動板前面から出た音に振動板背面から出て同位相で干渉することにより周波数特性にピークを生じさせている周波数の音及び、
後面開放型スピーカにおいて、スピーカユニット背面から出た音がスピーカボックスに起因する共鳴または定在波により特定の周波数で増大し周波数特性にピークを作っている周波数の音を、
バッフル板の裏側またはスピーカボックス内部でヘルムホルツ吸音器を用いて吸音することにより、
周波数特性のピークを改善する方法。 In the rear open type speaker and flat baffle type speaker,
A sound with a frequency that causes a peak in the frequency characteristics by interfering with the sound emitted from the front of the diaphragm of the speaker unit from the back of the diaphragm in the same phase, and
In an open-back speaker, the sound emitted from the back of the speaker unit increases at a specific frequency due to resonance or standing waves caused by the speaker box, creating a peak in the frequency characteristics.
By absorbing sound using a Helmholtz sound absorber behind the baffle plate or inside the speaker box,
A method for improving the peak frequency characteristics.
漏斗形などスピーカユニットの後部に覆い被せられる形状の吸音口を持ち、
吸音口には1つ以上のヘルムホルツ吸音器を接続している
吸音装置。 A sound absorbing device for a speaker system, comprising:
It has a sound absorption opening that is shaped like a funnel to cover the back of the speaker unit,
A sound absorber in which one or more Helmholtz sound absorbers are connected to the sound absorber.
スピーカユニットの背面に筒状の音道が形成してあって、
音道にヘルムホルツ吸音器の吸音孔がついている、
スピーカシステム。 An open rear speaker or flat baffle speaker,
A cylindrical sound path is formed on the back of the speaker unit,
The sound path has Helmholtz sound absorber sound absorption holes,
speaker system.
ヘルムホルツ吸音器の筐体がスピーカボックス内に狭い音道を形成するように配置され、
ヘルムホルツ吸音器の形状または置き方またはスピーカボックス内部の幅を調整することでスピーカユニットの背面の開放の程度を調節でき、
ヘルムホルツ吸音器の吸音孔が音道の最も狭い部分あるいはそれよりもスピーカユニットに近い位置に吸音孔が設けられた、
スピーカシステム。 A rear open-type speaker,
The housing of the Helmholtz sound absorber is arranged to form a narrow sound path in the speaker box,
The degree of openness of the back of the speaker unit can be adjusted by adjusting the shape or placement of the Helmholtz sound absorber or the width inside the speaker box.
The sound absorbing hole of the Helmholtz sound absorber is provided at the narrowest part of the sound path or at a position closer to the speaker unit than that.
speaker system.
スピーカボックス内部にホーンが形成され、
ホーンの内部にはヘルムホルツ吸音器が形成され、
ホーンの狭い部分の幅を調節することでスピーカユニットの背面の開放の程度を調節でき、
ホーンの最も狭い部分またはそれよりもスピーカユニットに近い位置に吸音孔が設けられた、
スピーカシステム。 A rear open-type speaker,
A horn is formed inside the speaker box,
A Helmholtz sound absorber is formed inside the horn,
By adjusting the width of the narrow part of the horn, you can adjust the degree of opening at the back of the speaker unit.
A sound absorbing hole is provided at the narrowest part of the horn or at a position closer to the speaker unit,
speaker system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022014556A JP2023112626A (en) | 2022-02-01 | 2022-02-01 | Method and device for sound quality improvement of speaker by helmholtz sound absorber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022014556A JP2023112626A (en) | 2022-02-01 | 2022-02-01 | Method and device for sound quality improvement of speaker by helmholtz sound absorber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023112626A true JP2023112626A (en) | 2023-08-14 |
Family
ID=87562184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022014556A Pending JP2023112626A (en) | 2022-02-01 | 2022-02-01 | Method and device for sound quality improvement of speaker by helmholtz sound absorber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023112626A (en) |
-
2022
- 2022-02-01 JP JP2022014556A patent/JP2023112626A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6356643B2 (en) | Electro-acoustic transducer | |
US8428284B2 (en) | Loudspeaker with passive low frequency directional control | |
AU2005244853B2 (en) | Closed loop embedded audio transmission line technology | |
KR102023189B1 (en) | Sound generation apparatus and electric apparatus comprising thereof | |
KR20120012945A (en) | Speaker system and sound reproduction apparatus | |
US5111905A (en) | Speaker enclosure | |
US5696357A (en) | Bass-reflex loudspeaker | |
WO2012073431A1 (en) | Speaker system | |
JP2011101375A (en) | Improved loudspeaker | |
US20190058954A1 (en) | Layered speaker assembly | |
EP1292170B1 (en) | Structure for preventing the generation of standing waves in a wireless telephone set | |
KR102472499B1 (en) | Wideband slot loading loudspeaker | |
WO2011007436A1 (en) | Acoustic reproduction device | |
US4437541A (en) | Controlled dispersion speaker configuration | |
CN204291341U (en) | Sound-producing device | |
JP2769448B2 (en) | Standing wave or specific wave reduction device | |
JP2023112626A (en) | Method and device for sound quality improvement of speaker by helmholtz sound absorber | |
JP2012156619A (en) | Speaker enclosure and speaker system | |
JP7212264B2 (en) | Diffuser, speaker and electronic musical instrument equipped with same | |
CN104811848A (en) | Sound production device | |
US6860363B2 (en) | Planar acoustic waveguide | |
JP2007060367A (en) | Acoustic system | |
JP4523739B2 (en) | Speaker device | |
JPH02288596A (en) | Speaker system | |
JP4630400B2 (en) | Phase reversal speaker system |