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逆位相の音の原理がとても気になります・・・。私は物理は分からないのですが、詳しいお方のご回答をお願い致します。

ある音と逆位相の音を出すことによって、音を打ち消すことができるようです。その際はどのような状況なのですか?
一応、二つ考えてみましたが、分かりません・・・。

(1)世に、ある音と逆位相の音との2つの音の波が存在するが、人間の耳では聞きとれなくなくなる。

(2)2つの音の波は打ち消されて消滅する。
(消滅した場合、無になるとは考えられないので、熱でも発生するのでしょうか?)


※ノイズキャンセラー機能付きのイヤホンを買ったのですが、もし(1)だと、自分では騒音は聞こえなくとも鼓膜への負担は2倍になってしまうのではないかと不安でして、学問のカテゴリーで質問させていただきました。

A 回答 (3件)

音というのは波の形でエネルギーが伝わっていく現象です。



逆位相の音で音を打ち消す事はできるのですが、
それは全ての領域で消えてなくなるわけではありません。
全ての領域でエネルギーが消えてなくなるのであれば
エネルギー保存の法則に反します。
それではどうなるかというと、それは伝わってきたエネルギーが
反射される事でその先に伝わらなくなるのです。

ノイズキャンセラーイヤホンの場合は外部の音は逆位相の音によって反射されます。
別の言い方をすると外から来てイヤホンの中に進入する音は
逆位相の音により消滅しますが、その反作用として外へ
出て行く音が発生します。

吸音材などによる音の現象は伝わってきたエネルギーを
熱に変えることで実現しています。
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この回答へのお礼

原理がよくわかりました。どうもありがとうございます。

ノイズキャンセラーイヤホンで新たに発生した、反作用として外へ出て行く音というのは、吸音材などによって熱に変わっていくということでしょうか?

ご回答を見て疑問に思いました。よろしければそちらの回答をもお願い致します・・・。

お礼日時:2009/12/07 23:45

限りなくゼロに近づくと考えてください



原理的にはゼロになり音そのものがなくなります
(多少の誤差を含みますから完全にゼロにはならないので、ゼロに近くなると表現しています)
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この回答へのお礼

わかりました。
どうもありがとうございました。

お礼日時:2009/12/07 23:38

>(2)2つの音の波は打ち消されて消滅する。


 (消滅した場合、無になるとは考えられないので、熱でも発生するのでしょうか?)

(2)の状態です。
プラスの方向の力とマイナスの方向の力(どちらも音波)が
打ち消しあいます。
両方を足し合わせるとゼロですので無になります。
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この回答へのお礼

(2)なんですね。
素早い回答を、どうもありがとうございました。

お礼日時:2009/12/07 23:37

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Q音が消える現象

よろしくお願いします。

また音についてなんですが。
音が消えるという現象があると聞きました。ある音源に他の音源をぶつけて消えるとあったと思うのですが。

それは、わざわざ音に音をぶつけるという作業をしなくて、一つの音を出さないものだけでも可能なんですか?
例えば、機械、家電製品、オーケストラとか、日常で一つの音しか出さないものなんて、めったにないと思います。
それならば、日常生活においても、その音だけしかなければ、その音が聞こえなくなる場所なんてあるのでしょうか?

また、音が消える現象にいる位置から、少しでもずれると音は聞こえてくるんですか?
(A点では聞こえないが、そこから1mでも離れた場所なら音が聞こえるんでしょうか?)

つたない文で、わかりにくいと思いますが、すみません。
でも教えて頂きたいので、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

そういうことですか

>実は、何故だかわかりませんが、ある場合のときだけ測定ができませんでした。
>他の場合はきちんと測定できていたし、何度やってもそうなりました。
>私には聞こえているのに不思議だなと思いました。
>もしかして、測定機の場所で音が聞こえなくなるという現象が起きていたのでしょうか?

音が聞こえなくなる現象についてはいろいろと皆さん説明されていました。
音の波形が何波長も同じ形をしていると前の音で打ち消されることがあります。
地形的構造:建物の壁があるとかで反射した音が次の音を打ち消すことがあります。
一定の波長の:同じ周波数の音を出し続ければそれが成り立ちます。

音が反射するような地形では正しい音圧は測定できません。

Q音を打ち消す方法

かなり私情の質問です。ネタにつまってしまって皆様の意見をお借りしたい次第です…!

問題は「相手の音(もしくは衝撃波)を打ち消す」です。
ガラスをも割ってしまうような衝撃波で相手が攻撃してきます。
(音による空気振動が過剰に働いて物体を破壊する)
その攻撃を打ち消す方法として思いつくのは、

・相手の出す音と同じ音(逆位相)で打ち消す
・なんらかの方法で真空状態を作る
・強風を起こし、音を押し返す
・音の発信源と自分の間に仕切りのような物体を置いて遮る

です。実はこれは漫画のネタでして、科学教師が撃退する方向にもっていきたいのですが、こんなに相手がすごいと撃退方法に現実味がどんどんなくなってしまって大変困っています。

「これは知識がないとできない方法だね」と思わせるような方法
(場所が学校設定なのですごい施設があるわけではないのが弱点です;)
↑に記載した内容でもかまいません。
如実に「こうしてこうする」など方法をかいてくださると本当にありがたいです。想像でも結構です。
よろしくお願いします・・・!

Aベストアンサー

音の打ち消しはあちこちで相当研究されています。
ヘリコプタからのTV中継時にロータの音を打ち消す、とか
高級車のなかでオーディオを聞く場合にエンジン音やタイヤノイズを
打ち消す、なんていう応用もあります。

いずれも完全なものではありません。アイデアは逆相で同じ大きさの
音波を出して打ち消そうとするのですが、音波は反射などにより
場所によって位相や大きさがまちまちです。それを、音源とは別の
場所から出した音波で完全に打ち消すことは不可能でしょう。

ノイズのような定常的な音の場合は、まずそのノイズを測定して
打ち消すのに必要な音の大きさと位相を計算して発音し、その結果を
また測定して、不完全部分を補いながらだんだん消音効果を高めて
いきます。

衝撃波による攻撃だと、計算している余裕はなさそうですね。ただ、
敵と自分の間の音波を計測して、その音波が自分に届く前に逆相
音波を発射できれば打ち消しは可能かもしれません。つまり、自分から
一定の距離にマイクを置き、それより少し自分寄りの位置に大音量の
スピーカを置き、超高速演算装置で打ち消し波を自分に向けて発射
する、というシナリオなら可能かもしれません。

もし、位相が狂うと衝撃波は倍になりますから恐い装置です。

ただ、ガラスが割れても人間には何ともない、というのが実際かも
しれません。例えば、1cm離れた2点A,Bがあるとして、A点は
衝撃波によって押され、2mm凹んだとします。B点は逆に2mm持ち上がった
とすると、普通の厚さのガラスだったら割れますが、人間に取っては
指圧くらいの外力にしか感じないかもしれません。

もちろん周波数によっては耳が被害を受けるかもしれませんが、これは
衝撃波というよりももう少しゆっくり気圧が変化する方がダメージが
大きいかもしれません。

すべて・・・かもしれません、という程度の回答です。スミマセン。

音の打ち消しはあちこちで相当研究されています。
ヘリコプタからのTV中継時にロータの音を打ち消す、とか
高級車のなかでオーディオを聞く場合にエンジン音やタイヤノイズを
打ち消す、なんていう応用もあります。

いずれも完全なものではありません。アイデアは逆相で同じ大きさの
音波を出して打ち消そうとするのですが、音波は反射などにより
場所によって位相や大きさがまちまちです。それを、音源とは別の
場所から出した音波で完全に打ち消すことは不可能でしょう。

ノイズのような定常的な音...続きを読む

Q逆位相とは?

電気回路を勉強しています。。「電圧Vが電源Eと逆位相」という記述がありました。逆位相って何でしょうか?教えて下さい、お願いいたします。

Aベストアンサー

>E=sin(ωt)がV=-βsin(ωt)ということで宜しいでしょうか?

まあ、およそそういうことです。(普通、電圧はE,電流はIであらわしますが)

位相をうんぬんする際には、前提として電圧および電流をフーリエ級数展開(周期関数の場合)またはフーリエ変換することが必要です。

考察対象の回路が線形システムなら、かける電圧に対して、電流は振幅が比例して、位相は進んだり送れたりしますが、この位相のずれが180度だと逆位相です。

ある特定の周波数成分に関しては、電圧と電流が逆位相でも、他の周波数成分については逆位相ではない場合もあります。
全ての周波数に対して逆位相なら、波形全体がプラスマイナス逆(電圧と電流)になります。

Q逆相の音声を作成する方法

ちょっと興味があったので調べてみると、音に対して逆の波形、いわゆる「逆相」を当てると音が小さくなるそうですね。
(スピーカーのLRが逆になる「逆相」とは別です。)
この方式で、たとえば高速道路の騒音を低減したり、ボーカルキャンセリングを行ったり出来ると聞きました。

ところで、パソコン上にある音声ファイルの「逆相」を作成する方法を探しているのですが、どうも見つかりません。ご存知の方はいらっしゃらないでしょうか。

OSはWinVista(XPもあり)、手元には一応、adobeの「SoundBooth」があります。

Aベストアンサー

検索するなら逆相より逆位相の方がヒットします。
で、こちら。

Audacity
http://audacity.sourceforge.net/

メニューから効果>上下を反転で出来ます。

Q法定1年点検整備って、受けなければいけないの?

新車を買って一年、ディーラから「法定1年点検整備をお願いします。」との案内が来ました。「道路運送車両法48条に基づき、自家用乗用自動車の使用者は、1年毎、2年毎の定期点検が義務付けられています。」とのこと。
クルマと言うのは定期的に点検しなければいけないのはわかるのでディーラにはしょっちゅう見てもらっていますが、車検以外に1年ごと点検を受けなければ法律違反になるなんてことがあるのでしょうか。できれば受けたくないのですが。
ご存知の方、お教えください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

車検は必ず受けなければなりませんが、法定点検は任意です
私はマイカー暦37年になりますが、法定点検は受けたことは
ありません
ディーラからは商売ですので必ず通知が来ますが、受ける必要
はありません
車の調子が悪くなったら、その都度見てもらえばよいと思います
必要経費しかかかりませんから

Q超音波を発生させる装置は簡単に自作できますか

水を強く掻きまわすような方法で超音波を作ることはできるのでしょうか。

Aベストアンサー

「水を強く掻きまわす方法」とは、スピーカーなどを使わずに発生させる超音波で、キャビテイション/キャビテーション(cavitation)という現象のことでしょう。
 高速で回転する船のスクリューの表面で気泡が発生し、それが急激につぶれることで超音波が発生し、スクリューを破壊する現象として知られています。
キャビテイション OR キャビテーション 超音波 - Google 検索
http://www.google.co.jp/search?hl=ja&safe=off&q=%E3%82%AD%E3%83%A3%E3%83%93%E3%83%86%E3%82%A4%E3%82%B7%E3%83%A7%E3%83%B3+OR+%E3%82%AD%E3%83%A3%E3%83%93%E3%83%86%E3%83%BC%E3%82%B7%E3%83%A7%E3%83%B3+%E8%B6%85%E9%9F%B3%E6%B3%A2&btnG=%E6%A4%9C%E7%B4%A2&lr=lang_en%7Clang_ja
 それ以外の方法として、振動子を使うキャビテーションや超音波スピーカーですね。振動子を使う方法が一般的でしょう。双曲線局面を持つ振動子の一方(大きいほう)を、コイルで振動させ、小さいほう側から水中に超音波を放出する。

「水を強く掻きまわす方法」とは、スピーカーなどを使わずに発生させる超音波で、キャビテイション/キャビテーション(cavitation)という現象のことでしょう。
 高速で回転する船のスクリューの表面で気泡が発生し、それが急激につぶれることで超音波が発生し、スクリューを破壊する現象として知られています。
キャビテイション OR キャビテーション 超音波 - Google 検索
http://www.google.co.jp/search?hl=ja&safe=off&q=%E3%82%AD%E3%83%A3%E3%83%93%E3%83%86%E3%82%A4%E3%82%B7%E3%83%A7%E3%83%B3+OR+%E3...続きを読む

Q干渉して打ち消しあった光の波のエネルギーはどうなる?

同じ方向に進む、同じ波長の2つの光の平面波が
位相が180度ずれて干渉した場合、
それぞれの波は打ち消しあって消えてしまうと思うのですが、
この時光のエネルギーはどこに行くのでしょうか?
完全に消えてしまうとエネルギー保存則に反してしまうと思うのですが…?

(具体的な例としては、例えばレーザー光をビームスプリッターで
50%、50%に分け、再び同じ光路に半波長分ずらして戻した時
(そんなことが出来る光学機器があるかどうかはわかりませんが)
などを考えてください。)

Aベストアンサー

こんにちは。再び出てきました。
ご指摘をいただきましたね。かなりの知識をお持ちのようなので、次のような説明ではいかがでしょう。

ポイントとしては、「完全な系で同一方向に完全な逆相を合成しようとする場合、そもそも波動を発生させられない!」

アンテナの世界を例に取ってみます。
1方向に完全な平面波を出すアンテナを一つ置いて(A)送信機をつなぎ、そこから1/2波長離れた位置に同方向に完全な平面波を出すアンテナをもうひとつ置いて(B)もう一つの送信機をつないだ場合がこれに相当しますね。

このとき、Bの出した電波はAに完全に受信されて送信機に逆相の電圧をもたらします。その結果、送信機(給電点)から見てアンテナは「インピーダンスが0」(短絡)と呼ばれる状態になり、動作しません。(印加したエネルギーは回路のロスになる。現実的にも給電点の短絡や解放は増幅回路のトランジスタの焼損が起きたりします。まあ、ブレーキのかかった自動車を思い切り押して、何のエネルギーもあたえられず疲れた状態でしょうか)

もっとも、このモデルは実現できません。
Aが完全に1方向にのみ電波を発射する場合、反射板付きアンテナ(現実にはパラボラなど)に相当しますが、これでは背面方向に当たるBからの波は全く吸収せず、他方で、Aの反射板はBにとっても反射板であり、Bからの波も完全に反射されて逆方向に放射され、「同一方向に向けての2つの波の発射」自体が存在しないことになります。何とか実現しようと、同一のアンテナに基本位相と逆位相の両方の電磁波を印加すると、これはまさに、「短絡」になりますね。

 まあ、先の十円玉モデルで言えば、一番端の十円玉を左側と右側両方から同時に指ではじいた状況でしょうか。この場合、この十円玉は他の十円玉に全く影響を与えず(空間にエネルギーが供給されない)、指が痛んだり(印加エネルギーが回路で浪費される)、理想反射して指に全く手応えがない(エネルギーが印加されない)状況になりますね。
 同じことは、板を使って水面に平面波(直線波)を作り出す場合でも理解できるでしょう

・・・ということで、2つ以上の波動が「打ち消し合う」というとき、「特定の位置」や「方向」で打ち消し合うものであって、「完全に消える」ということはありません。
先の回答にも書きましたが、「消えた」ように見える場合でも波が打ち消し合っているだけならば必ず何かの「ポテンシャル」は残っており、「水面の高さが全く変わらない」場合でも周辺の高さの変動によって水粒子の微少な運動は維持されており、十円玉問題でも、質問者さんのご指摘のとおり十円玉の変形等による微少運動が残り、電波において電界ゼロでも磁界変動は残っていて、波の伝達には関与しています。
周囲の広い範囲で運動や変動が無く、ポテンシャルもない場合は「波がもともと供給されていない」状態であり、「供給できない」仕組みだと言えるかもしれません。

さてさて、いかがでしょうか。
説明理論にいささか欠けももありそうですが、多少なりともお役に立てば幸いです。

こんにちは。再び出てきました。
ご指摘をいただきましたね。かなりの知識をお持ちのようなので、次のような説明ではいかがでしょう。

ポイントとしては、「完全な系で同一方向に完全な逆相を合成しようとする場合、そもそも波動を発生させられない!」

アンテナの世界を例に取ってみます。
1方向に完全な平面波を出すアンテナを一つ置いて(A)送信機をつなぎ、そこから1/2波長離れた位置に同方向に完全な平面波を出すアンテナをもうひとつ置いて(B)もう一つの送信機をつないだ場合がこれに相当します...続きを読む

Q音圧レベル[dBSPL]の求め方を教えて下さい

例えば、基準音圧P。=20[μPa]とし、
音圧が274047[μPa]の時の音圧レベルを求め方を、式を含めて教えていただきたく質問しました。

Aベストアンサー

 空気中では、音圧レベル Lp は次式で定義されます。
 
 音圧レベルの記号はLp、単位はdBと定められています
 
  Lp=20log(P/Po)=10log(I/Io) dB

    P::音圧実効値 Pa   I :音の強さ W/m2  Io :基準値10^(-12) W/m2

  従って音圧実効値を P=274047μPa とすると

Lp=20log(274047/20)≒83dB となります。

Q音圧の合成

No.1さんは、「異なった周波数の計算はできない」と書かれているのに対し、
No.2さんはサラッと計算しておられますね。
どちらが正しいのでしょう?
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6541826.html

Aベストアンサー

・同じ周波数をもつ二つの音波 p1=√2P1sin2πft   p2=√2P2sin2πft  

  P1、P2:音圧実効値    f:周波数

 の合成音波の音圧pは次式になります。  p=p1+p2 =√2P1sin2πft + √2P2sin2πft

 従って合成音波の音圧実効値は  P^2=P1^2+P2^2 となります。

・異なる周波数をもつ二つの音波 p1=√2P1sin2πf1t   p2=√2P2sin2πf2t  

  f1、f2:周波数 

 の合成音波の音圧pは次式になります。

 p=p1+p2 =√2P1sin2πf1t + √2P2sin2πf2t

 しかし、 この場合p1、p2 は周期関数ですが、合成音波は一般に周期関数にならず、合成音波が周期性を持つ場合は

  f1/f2=有理数の場合、即ちm、nを二つの整数とするとき 
   
   p=p1+;p2 =√2P1sin2πfmt + √2P2sin2πfnt  となる場合です。
 
  この場合の合成音波の音圧実効値は  P^2=P1^2+P2^2 (但しm≠n) となります。

  音響学の分野では音圧の合成はよく使われることです。






 

・同じ周波数をもつ二つの音波 p1=√2P1sin2πft   p2=√2P2sin2πft  

  P1、P2:音圧実効値    f:周波数

 の合成音波の音圧pは次式になります。  p=p1+p2 =√2P1sin2πft + √2P2sin2πft

 従って合成音波の音圧実効値は  P^2=P1^2+P2^2 となります。

・異なる周波数をもつ二つの音波 p1=√2P1sin2πf1t   p2=√2P2sin2πf2t  

  f1、f2:周波数 

 の合成音波の音圧pは次式になります。

 p=p1+p2 =√2P1sin2πf1t + √2P2sin2πf2t

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Q車内のノイズキャンセンセラは出来ないのでしょうか

携帯型のヘッドフォンでは周りの雑音をマイクで測定して消すような機能が付いているものがありますよね。
車の中はエンジン、マフラー、タイヤの音など色々な音が籠ってきますが、そういう音をキャンセルすれば音楽が聴きやすいと思います。
音楽ではなくて静音対策としても出来れば静音シートなどのように効果がありそうですが、そういう製品は出来ないのでしょうか?
カロッツェリアはマイクで測定はあるようですが、ノイズキャンセルでは無いようですし。

技術的に難しくて出来ないのか、安全上に問題があるのか、どなたか分かる方はいるでしょうか。

Aベストアンサー

ソフトウェアでノイズキャンセルの関数を自動で作成するような実験(の真似事)をかなり前ですがしておりました。
低レベルのスペックのPC(160Mhz程度)でも結構簡単に一定回転数のエンジンの音のキャンセル関数の自動作成が可能でした。(実装とは程遠い「PC上のシミュレーション」です。)

航空機のSAAB-340などは実装しているようです。
しかし、実際にSAAB-340に乗ったこともありますが、かなりうるさかったです。
エンジン音や排気音をキャンセルする「基本的な技術」は難しくないのでしょうが、実装が難しいんでしょうね。
ヘッドフォンは耳の位置と集音マイクとスピーカーの位置関係が密で、しかも変わらないですから実装は簡単ですが、車のスピーカーからキャンセルさせるには、耳の位置とスピーカーの位置関係、車内の人の位置や物品の位置などによる反響によるファクターが多いので、「完全なキャンセル」の実装は難しそうです。
しかしながら現状でもはエンジンから発する低域のノイズは、高域と違い耳の位置などに影響されにくいので高級車ではキャンセルとまではいきませんが実装されているようです。正直、スピーカーからのノイズキャンセルを実装するよりも、遮音の方が実装しやすいのが現状だと思います。
※当方、それらの実験から離れて数年経っているので、現在の最新の技術でのお話ではないことを付け加えておきます。

ソフトウェアでノイズキャンセルの関数を自動で作成するような実験(の真似事)をかなり前ですがしておりました。
低レベルのスペックのPC(160Mhz程度)でも結構簡単に一定回転数のエンジンの音のキャンセル関数の自動作成が可能でした。(実装とは程遠い「PC上のシミュレーション」です。)

航空機のSAAB-340などは実装しているようです。
しかし、実際にSAAB-340に乗ったこともありますが、かなりうるさかったです。
エンジン音や排気音をキャンセルする「基本的な技術」は難しくないのでしょうが、実...続きを読む


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