スピーカー探しで疑問。「周波数特性」って何ですか？

これって、幅広い方が「高音質」と言う事なんでしょうか？
調べてみると、人間の可聴域はよくて20KHzが限界みたいに書いてあったんですが
スピーカーの中には30KHzとか50KHzまで設定してあるものもありますよね。
人間の可聴域を遥かに超えるような周波数なんて意味あるんですか？

それとは逆に、私が候補にしているスピーカーの低い方は42Hzとか45Hzが多いです。
42Hzと45Hzでは、違いあるんでしょうか？

簡単に説明して頂けるとありがたいです。

No.6 回答者： cqw32653 回答日時： 2008/01/24 10:49

まずは、「表題の質問」について回答します。

「周波数特性」という言葉は一般に、非常に広義で、
「なにかの特性を周波数ごとにプロットしたグラフ」
ということになります。

スピーカー諸特性に限定して「周波数特性」を列挙すると、

●音圧周波数特性
　（単に”周波数特性”としか書いていない場合は大概これです）
　音圧振幅が、周波数ごとにどう変化するのかを周波数ごとに
　二次元平面上にプロットしたもの。

●位相周波数特性
　位相回転の様子を（以下同文）

●群遅延周波数特性
　群遅延の変化を（以下同文）

●歪み周波数特性
　歪み率の変化を（以下同文）

これ以外にWaterfall等も周波数特性と言えるでしょう。

理想スピーカーとは、可聴帯域内で完全線形であるスピーカーです。
つまり、
・音圧周波数が広く、なおかつ完全に平坦である
・位相周波数特性が直線である（平坦である必要は無い）
・群遅延周波数特性が平坦である
・歪み周波数特性が、どの周波数帯でも低い
もちろんそんなスピーカーシステムはありませんので、上記に
極めて近付けることが優れた特性を持つスピーカーシステム
ということになります。

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ご質問の詳細（知りたい事）について回答します。
ご質問で言うところの周波数特性とは、「音圧周波数特性」の中の
「再生可能な周波数範囲」と呼ぶべきものです。
＝＝ Frequency Range

したがって、それは「広ければ広いほど良い」という事になります。
しかしながら、この周波数範囲の記述は、メーカー／ブランドにより
その記述の基準がマチマチな実情があります。

・例えば、ブランドAは -16dB の音圧まで落ち込んだ周波数を
　「再生限界」として記述しています。

・ところが、ブランドBは -3dB の音圧まで落ち込んだ周波数を
　「再生限界」として記述しています。

同じ「42Hz」と記述してあった場合でも、このときは「ブランドB」
の方がより再生周波数範囲が広く、高性能であると言えます。

が。ここにも落とし穴があります。

・再生範囲はブランドBの方が広いものの、周波数下限、上限ともに
　その音圧周波数特性は共振によりバタバタと乱れており、
　群遅延特性も悪く、聴感上も不自然なものであった。

・再生範囲はブランドAの方が狭くはあるが、高域／低域ともに
　その特性は比較的平坦に整っており、歪み率も低く、聴感でも
　自然なものであった。

この場合、周波数範囲の数字だけを見ても上記のような実情は
わかりません。
したがって結論としては
★再生周波数範囲の数字だけでスピーカー性能を断定するのは危険★
ということになります。


> 調べてみると、人間の可聴域はよくて20KHzが限界みたいに書いてあったんですが
> スピーカーの中には30KHzとか50KHzまで設定してあるものもありますよね。
> 人間の可聴域を遥かに超えるような周波数なんて意味あるんですか？

意味はあります。

例えば、高域再生限界が20kHzと書いてあっただけでは、20kHzが適切
に再生できているとは限りません。高域再生限界では一般に、高域共振
（分割振動）が生じており、位相／群遅延は乱れ、歪みも劣化します。
つまり、
★20kHzは音圧が出ているというだけで、汚らしい★
ということになります。

これを防ぐためには、高域共振を可聴帯域から遠く離します。
例えば、100kHzを高域再生限界に設定すれば、その2オクターブ下の
25kHzは「比較的線形　＝音がキレイ」と言えるでしょう。

すなわち、「100kHzまで再生できるのは、より20kHzを綺麗に再生するため」です。

> それとは逆に、私が候補にしているスピーカーの低い方は42Hzとか45Hzが多いです。
> 42Hzと45Hzでは、違いあるんでしょうか？

そういうカタログ上の「数値」よりも、「音圧周波数特性」において
低域の肩特性（減衰のカタチ）がどのようになっているかの方が、
聴感上の影響があるでしょう。

以上、「簡単に説明」とはほど遠いかも知れませんが、ご参考までに。

No.5 回答者： yoakenohoshi 回答日時： 2008/01/23 11:16

ＡさんとＢさんでは声の質が違います。

また、ピアノのドの音とバイオリンのドの音は、同じドの音でも区別ができます。これを音色といいます。

しかし電話で話すときに、お父さんか息子なのか、お母さんか娘なのか、どちらか区別がつかないことがあります。また楽器によって多少の違いはあってもピアノはピアノの音、バイオリンはバイオリンの音がします。これは人間なら口の中の構造、楽器は胴体となる共鳴箱の形状や構造によって決まるもので、人によってあるいは楽器によってその共鳴する周波数が異なります。当然、家族や同種の楽器ではほぼ同じ共鳴周波数になるので、同じような音で聞こえるのです。

さて一般の音は音叉のようなきれいな正弦波ではありません。基本となる正弦波に、共鳴する周波数成分の２倍音、３倍音・・・の周波数（これを高調波と言います）が加わってできています。この加わり方、何倍の高調波なのかが楽器によって違うのです。バイオリンは十数倍の高調波で出来ているということです。そしてこれらの合成音がその楽器のドならドの音になり、音色となるのです。

つまりこの加わる高調波によって、例えば表面上４ＫHzの音であっても数１０ＫHZの音の成分が含まれているのです。したがって忠実に再生するなら、人間の耳には聞こえなくてもスピーカーとしては、この数１０ＫHzを駆動できるものが求められることになります。そのため人間の耳の可聴範囲を超えた周波数帯域（再生範囲）のスピーカーが作られ、手の届かないような高額なものが存在するのです。

また低い周波数は厳密には０dBまであるわけですが、一般には人間の耳では２０dBが限度で、それより低い音は音としてではなく空気の振動で体で感じることになります。いわゆるボディソニックです。

さて、周波数特性の幅が広いというのはこの忠実度に関係することです。そして高音質というのは忠実度だけでなく人の感じ方ですから、人による好みも関係してきます。何千万円もするバイオリンがあるようにです。
また４２Hzと４５Hzの差は、余程の人でない限り、通常は全くと言っていいくらいわかりません。

No.4 回答者： nokata 回答日時： 2008/01/22 19:57

>幅広い方が「高音質」と言う事なんでしょうか？

一般的にはそうなりますが「幅広いこと」だけでは必ずしも「高音質」とはならないこともあります。
干渉とか、ひずみ、箱鳴り、ホーン鳴き、部屋の反響など複合的に影響し合い音質が決まります。

＞人間の可聴域を遥かに超えるような周波数なんて意味あるんですか？
意味あります。
たとえば20ＫＨｚまで聞こえる人がいるとします。
スピーカーから聞こえる周波数が20ＫＨｚから徐々に小さくなればいいのですが、現実は17ＫＨｚくらいから徐々に小さくなっていることが
多く、カタログ値は良心的なメーカーでも-3ｄＢくらいまでの範囲を記載しています。
なおかつスピーカーの正面で聞こえる高音と30度60度90度には音の大きさの差が出て、-数ｄＢくらいの差が出てしまいます。
90度では20ＫＨｚはまったく聞くことはできません。
ですから多少斜めから聞いても高音の聞こえを良くするためには20ＫＨｚ以上の能力が必要となります。（イヤホンの場合はこの限りではありません）

＞42Hzと45Hzでは、違いあるんでしょうか？
減衰量によります。
42Hzと45Hzの音量が周波数曲線の中音部の平坦なところから何ｄＢ下がっているかでずいぶん低音の聞こえ方が変わってしまいます。
３ｄＢ違うと約２倍のワット数が必要ですので、その差が大きければほとんど聞こえない状態になります。

No.3 回答者： Yorkminster 回答日時： 2008/01/22 18:38

カタログに書かれている周波数特性というのは、「一定の音量が確保できる範囲」を表します。

したがって、この範囲を超えている音が一切出ていないわけではありません。

また、これは、あくまで「音量」に関する問題です。人間の聴覚は、周波数の高低だけでなく、そのバランスや位相（言葉では説明しきれないので説明は割愛）など、カタログには表記されない様々な情報をもとに音を判断しています。

ですから、極端にいえば、周波数特性だけを見ても、スピーカーの「本当の性能」は何も分かりません。

可聴帯域と超音波（20kHzを超える周波数の音）を再生することの意義に関しては、No.1の回答者がお答えの通りです。単音（他の周波数を一切含まない音）として30kHzの音を聞き取れる人はいないとされますが（だから「超」音波という）、自然界に存在する音は「単音」ではなく、可聴帯域外＝なくて良い、とはなりません。

もっとも、CDには最高でも22kHz程度までしか記録できませんし、MP3やAACでは15～16kHz程度でカットされてしまうので、その意味ではスピーカーの高域再生能力だけあっても意味はありません。DVD-AudioやSACDなど、数10kHzまで記録された音源の場合に、有効となります。

低音に関しては、最初に書いた通り、下限が45Hzでその後なだらかに減衰しているスピーカーと、42Hzで急激に減衰しているスピーカーとでは、前者の方が低い音まで聞こえる可能性がありますから、ほとんど気にする必要はありません。また、メーカーによって音量の基準が違い、普通の音量の1/2まで低下したポイントとしたり、1/3のポイントとしたり、バラバラです。高級機種ではより厳密な値で表示していても、安い機種では「ハッタリ」のためにいい加減な値（たとえば1/10になるポイントなど）で示していたりします。概ね、40～50Hz程度まで示されていれば、特に問題はないでしょう。もっとも、あまり小さなユニットで低い音まで再生させるのは歪みが増えるので、5cmユニット2つで50Hzとかいったもの（ポータブルプレーヤー用のコンパクトスピーカーに多い）は、あまり音が良くないと思って良いでしょう。

なお、可聴帯域の下限が20Hzとされていますが、これを十分な音量で再生しようと思えば、直径40cm～80cmくらいの化け物のようなスピーカーが必要です（もちろん箱の容積は数100リットル級）。下限100Hzを50Hzにするのは比較的簡単ですが、50Hzを25Hzまでもっていくのは至難の業です。理想論としては20Hz以下を目指すべきでしょうが、それはそれ、ですね。「理想値に合わないから、いまいち」というのは、あくまで理想論としての話に過ぎません。

このような低音域を再生したい場合、サブウーファーを用いるか、箱の形式で工夫することになります。しかし、いずれの場合でもそれなりの大きさは必要ですし、値段的にも数10万円からの投資になります（安いサブウーファーは小型のユニットで無理に低音を出そうとするから）。

蛇足ながら、人間の聴覚にはミッシングファンダメンタルという現象があって、ある音（たとえば30Hz）の倍音（60Hz、90Hz、120Hz～1200hz～）が聞こえていると、その元の音（30Hz）が鳴っているように錯覚することがあります。ゆえに、再生周波数帯域が広くなくても、その他の条件（バランスや位相）が良ければ、ただ周波数が広いだけのスピーカーより低音感を得られる場合があります（つまり、安物の大型スピーカーより、高級な小型スピーカーの方が低音が良いことがある、ということ）。

No.2 回答者： mackid 回答日時： 2008/01/22 17:30

音の高さを表すのが周波数で、これをそのスピーカーがどこまでカバーしているかという事になります。

＞私が候補にしているスピーカーの低い方は42Hzとか45Hzが多いです。

人間の可聴領域は２０Hz～２００００Hzと言われていますので、そのスピーカーは低音の再生能力が今一つだ、という事になりますね。まあどんな音楽を聴くかにもよるのでしょうが。

ただし音質と音域は別のものです。再生できる音域が広ければ高音質か、というとそうではありません。高音質かどうかはもっと色々な要素で決まってきますが、それを追求していくとスピーカーだけでなく、アンプから音源やケーブルまで含めてかなりの金額を投資しないといけなくなります。

No.1 回答者： miracle3535 回答日時： 2008/01/22 16:46

>人間の可聴域はよくて20KHzが限界

一昔そう言われていました。また確かにそうなんですが、正弦波の場合の話です。
実際の音では音色の部分に高周波が入っています、ある程度この高周波を識別できます。
音色を出来るだけ正しく出すためには高周波も必要である事が分かったのです。
だから、42Hzとか45Hzという物が製作されるようになりました。しかし高音部分（1.3KHz）の
再現性は１００％にはならないですが、昔に比べて断然良くなっています。
42Hz、45Hzの間には差がないと思ってよいでしょう。