質問: 安いスピーカーと高いスピーカーの違い 数百円の小型usbスピーカーや、ケータイのスピーカーなどの、安くて小さいスピーカーは雑音の混じったような変な音が聞こえます。 一方、オーディオコンポなどの、高くて大きなスピーカー(システム)はクリアな良い音がします。 僕はオーディオにこだわる方ではないですが、これらの違いは僕にも歴然です。 この違いは一体何によって生じるのでしょうか? 物理的・電気的な観点から、ご教授お願いします。 (高級オーディオ同士の比較ではなく、数百円クラスvs1万円以上クラスの比較で、違いを教えてください。) 特に気になるのは 1.スピーカーの大きさ(直径、体積)やワット数がどのように関係しているのか? 2.スピーカーに入力される信号の時点で、決定的な違いがあるのか? もしそうなら、安物の小型スピーカーを高級アンプにつなぐと音質が大きく向上するのか? よろしくお願いします。
回答: 一般的なスピーカーはマグネットとコイルで駆動部分(磁気回路)が構成されています。 コイルに流れる電流に応じてコイルの先に付けられた振動版が運動して空気を押すことで空気圧に波ができて、聞こえる音になります。 普段何も気にしていませんが、我々もスピーカーも1cm2あたり1トンの空気圧の中にあります。そのため振動板を動かすためにはその重量や面積に比例した大きなエネルギーが必要になります。これには磁石の大きさ・コイルを通過する磁力線の強さと密度・コイル振動板の移動可能距離などで対策がとられます。 日本のオーディオ業界では高級スピーカーでもコイル振動板の移動可能距離(運動域)に余裕が無い傾向がありますが、そのため許容入力内でもコイルや振動板がケースに激しくぶつかったり磁気回路を飛び出したりという事例を見受けます。ましてコンパクトなスピーカーにそのような運動域を充分に持たせる事はできません。安価なスピーカーでは運動域を超えることすら設計に盛り込まれていません。 また振動板が空気圧に負けて歪んだり勝手に振動(振動が治まらない)する状態では正確な音にはなりません※注1。軽くて強い素材が理想で、同じ素材なら面積が大きいほど問題も大きくなります。金属板/樹脂/ダンボール/コピー用紙など手に持ち前後に動かしてたわみ具合をみればどんな板が振動板に適しているか想像できるでしょう。振動板が円錐型やドーム型をしているものが多いのも強度を高める為です。 設計・素材・加工技術などメーカーの技術が発揮されます。 ※注1)逆転発想で、正確で無くても良いから振動板の歪みや勝手な振動を利用して小さなエナルギー(小さな磁気回路、安価なパーツ、貧弱な外装)で、それらしく音を鳴らそうという考え方もあります。古くからテレビやラジオのスピーカーではこの思想で作られたものが使われています。この発想は、よりコントロールされた形で個性的な高級スピーカーにも取り入れられています。 1.スピーカーの大きさ(直径、体積)やワット数がどのように関係しているのか? →同じ磁気回路の場合、振動板の面積×ワット数(入力)は音量(音圧ともいう)出力に比例します。 ちなみに同じ磁気回路と振動板(つまり同じスピーカー)の場合、音量はワット数の二乗に比例します。 スピーカーには、電流を音に変換する効率に非常に大きな違いが有ることも知っておいてください。例えば、 pc用のコンパクトスピーカーと学校の運動場に設置されているスピーカーでは同じワット数で出る音量に30倍以上の音量差があります。 pc用のコンパクトスピーカーが壊れないと仮定して、運動場で使うには1000倍程度の出力のアンプで駆動して同じ音量なのです。 2.スピーカーに入力される信号の時点で、決定的な違いがあるのか? もしそうなら、安物の小型スピーカーを高級アンプにつなぐと音質が大きく向上するのか? →こちらはアンプの品質が関与するかどうかという質問ですが、アンプの品質も大きく関与します。 高級アンプにつなげばアンプに関与する部分の品質は改善されるでしょうが、スピーカーの品質まで改善することはできません。 むしろ、もともと能率が低くて出てくる音量が小さいため、高出力の出せる高級アンプでは簡単にコンパクトなスピーカーの許容入力を超えて、ケースに接触するノイズだけでなく故障に直結することになるでしょう。