サブウーファー
概要
一般にスピーカーユニットは低音から高音までを万遍なく出せることが求められるが、1つのスピーカーが発することのできる周波数帯域には限りがあるため、実際には高域や低域では次第にそのレベルが下がってしまう。このため、よく使われる周波数帯の音に適したスピーカーでは、高音と低音は出にくくなるのが普通である。そのために再生周波数帯の異なる複数のユニットを組み合わせるマルチウェイスピーカーが作られるが、それでも特に低音域の再生は困難であることが多い。さらに小型スピーカーでは、それ以上に十分な低音の再生は困難であることが多い。
これを補うのがサブウーファーの目的である。メインのスピーカーの低音の量を増強するものと、メインのスピーカーでは再生困難なより低い帯域の低音を付加するものの2通りが存在するが、目的別にサブウーファーが存在するというより、メインのスピーカーとの組み合わせによるものである。なお、ウーファーはウーハーとも表記する。
サブウーファー (Subwoofer) のサブ (sub-) とは、「下」「下位」を表す接頭語であり、メインのスピーカーより低い（下の）帯域の低音を再生することによる。また「…補」の意味もあり、メインのスピーカーに足りない低音を補うという意味である。スーパーウーファーとも呼ぶが、スーパー（super-）は「上」「超える」という意味の接頭語であり、メインのスピーカーより低い帯域の音を再生する装置の名称としては英語の意味的には適当とは言えず、日本でしか用いられない。これはもともとヤマハの商品名であった。
サブウーファーの受け持つ帯域は大凡100Hz以下の低音域であるが、小型スピーカーと組み合わせて使う場合などは、遮断周波数が更に高域寄りになることもある。
なお、一般的に売られている単品のサブウーファーはアンプを内蔵しているアクティブ方式である。
サブウーファーとは逆に、通常のスピーカーでは再生できないような高音域を専ら担当する装置のことは、スーパーツイーターと呼ぶ。
構造
普通のスピーカーと同じく、密閉型、バスレフ型（位相反転型）、ホーン型などが存在する。低域の再生に特化した構造であるため、必ずしもユニットからの直接音を重要としないため、直接音を完全に封殺するASW型も存在する。珍しい例としては、BOSEの製品・キャノンが採用した共鳴管方式がある。ただしオーディオマニアの中には、共鳴を利用した低音再生方式は音質が劣るとして、ユニットからの直接音再生にこだわりを持つ者もいる。
サブウーファーを一般のスピーカーシステムに加えるためには、何らかのフィルターをもちいて、各スピーカーごとに役割を分担させる必要がある。
通常チャンネルデバイダー、デバイディングネットワークなどを使用する。サブウーファーは中高音をカット、メインのスピーカーは低音をカットすることになるが、メインのスピーカーの低音カットは音質的に悪影響があるとして敬遠し、サブウーファーの中高音カットのみで対処する場合がある。
いわゆる「高級オーディオ」などと称する世界では、サブウーファーの追加後、システム全体として低域までフラットに伸びた周波数特性を実現するとして、測定用マイクロフォンとアナライザを用い、音圧周波数特性、位相特性、各スピーカーからリスナーまでの到達時間を合わせこんでいく。特にメインスピーカーの低音カットを行わない場合は、メインスピーカーの低音とサブウーファーの低音がかぶり、干渉しあうことで、逆に低音を打ち消してしまうことがあるので、そうならないように、位相合わせやサブウーファーのセッティングが重要になる。
一般の普及価格帯のシステムでは、サブウーファーに組み込まれている専用のパワーアンプおよびローパスフィルターに任せてしまうのが手軽である。なお、いわゆるAVアンプには、専用のサブウーファー出力を持つものが多く、そういったオーディオシステムのサブウーファーには、その組み合わせ専用のものがある。とはいえ、メインスピーカーが比較的大型でサブウーファーと被るような低音まで再生する場合は、干渉の調整はそれなりに重要である。
歴史
サブウーファーを音響システムに積極的に導入したのは、1974年に公開された映画『大地震』である。この映画ではMCA/ユニバーサル映画が共同開発したセンサラウンド方式と呼ばれるシステムを用い、地震の地鳴りを再現するためにサーウィンベガ社の専用ウーファーを複数台劇場に設置し、高い音圧で低周波音を再生することで効果音を観客に体感させた。ただし、この方式は劇場への導入コストがかかることと、このような極めて低い音域を生かすプログラムの内容が災害や戦争を扱う物などに限られるために制作本数が少なく、劇場における本格的なサブウーファーの導入はTHX規格制定を待たなければならなかった。
PAなどの設備音響においては、ロックミュージックの商業化により、PAシステムに対して可搬性と低域の再生レンジ拡大の相反する仕様が求められた結果、1980年代にはそれまでの帯域ごとにブロック化されたスピーカーユニットを積み上げる方式から、2～3ウェイのユニットをワンボックスに収納し、必要に応じて低域を増強するためのサブウーファーを別ボックスで組み合わせるスタイルが出現した。これにより、低域の再生限界への対応とPAシステムの可搬化、セットアップの時間短縮が可能になり、今日における標準的なシステムとなっている。
家庭用オーディオシステムへのサブウーファーの導入は、様々な理由から遅れていた。純粋に音楽ソフトを再生する場合には必要性を感じないことや、セットアップの難易度が普及への大きな足かせとなっていた。サブウーファーの担当する音域よりも高い百Hz近辺の音を強調するような機材や音楽がもてはやされたことによって、本来の低域再生への理解がスポイルされたという側面もある。コンサートホールの臨場感をリアルに再生、あるいはオルガンのような特に帯域の広い楽器の音を完璧に再生することにこだわりを持つオーディオマニアによって、僅かながら導入が見られた。あるいは音楽ではなく爆音やSLの音などを好んで再生するサウンドマニアによって導入されていた。
しかしながら、ビデオソフトやレーザーディスクの普及に伴い、映画などの映像ソフトを家庭で再生する機会が増えたため、効果音を再生するためには低音が必須という趨勢になり、徐々に家庭への導入が増えていった。DVDプレイヤーとソフトが1996年（日本市場において）発売されると、それに伴い、ホームシアター向けのセット販売などが増え、セットアップが比較的容易になり、認知度も増えた。それを始めとして、サブウーファーを設置すればメインのスピーカーを小型化できるためにレイアウトの自由度が広がることなどが徐々に理解・歓迎されるようになった。そのため映像ソフトに限らず、純粋な音楽ソフトの再生においても、いわゆる2.1chのピュアオーディオシステムが認知されるようになってきた。
サブウーファー利用の方向性
サブウーファーの利用法としては、下記のように大別できる。
ホームシアターシステム
5.1ch、6.1ch、7.1chなどのホームシアターシステム（サラウンドシステム）においては、DVDビデオなどのソフトそのものに、サブウーファーに割り当てられる低音域がそれぞれの「0.1ch」として表されるように独立して（ディスクリート）収録されており、これをLFEチャンネルと呼ぶ。これは、2.0chチャンネル音源の低音域を1.0chモノラルにミックスして再生するというものではなく、もともとの音源が製作者の意図によって決定されているということが、考え方として大きく異なっている。通常の映画などにおいて、この音域は常時利用されているわけではないため、LFEについては「0.1ch」と表現されている。
また、0.1ch以外のチャンネルにも低音は入っており、全てが0.1chに振り分けられている訳ではない。従ってホームシアターシステムにおいて、メインのスピーカーが大型で十分な低音再生能力がある場合においては、それぞれのチャンネルで低音を再生する事になり、サブウーファーに低音を振り替える訳ではない。ただし実際にはホームシアターシステムにおいてはメインには小型のスピーカーを用いる例が多く、低音再生はサブウーファーに振り替える事となる。また、これは一例であるが、メインのスピーカーのうちフロントの左右のスピーカーのみ低音まで再生し、センター・リアスピーカーは低音をサブウーファーに振り替える、といった方法も可能である。