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授業紹介~「音声音響メディア処理」~音の干渉

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みなさん、こんにちは、

 
メディア学部の授業の1つ「音声音響メディア処理」の6回目「音響機器」では、マイクやスピーカの話が出てきます。その仕組みを理解するうえで重要なのが、「干渉」という現象です。今日は、この「干渉」が起こる理由をお話ししましょう。
2つのスピーカから音が出ています。スピーカの中では振動板が前後に振動し、空気を押したり引いたりします。押したり引いたりしますから、音の濃い部分と薄い部分が交互にできて、それが遠方に伝わっていきます。これが音波です。
今、図1のように、2つのスピーカから同じタイミングで音波が出ているとします。空気の薄い部分を青の帯で、濃い部分を赤の帯で表すことにします。みなさんが2つのスピーカから等距離の位置にいれば、両方のスピーカから同じタイミングで空気の濃い部分が届きます。濃い部分が同時に届けば、音は強めあいます。図1の赤い丸のところです。
 

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                    図1 音の干渉が起こるしくみ

空気中で濃い部分と薄い部分の組が1回の振動に対応しますが、その空気中での長さが波長にあたります。もし、2つのスピーカからの距離がちょうど波長の半分だけ違う位置にいたらどうでしょうか?その時には、図1の緑の丸のように濃い空気と薄い空気が同時に届きます。そんなときには、音が打ち消しあってしまいます。そういう場所は他にもあります。このように、音が強めあったり打ち消しあったりする現象が「干渉」です。

それでは、スピーカの周囲でどのような干渉が発生するのかを見てみましょう。

2つのスピーカから音が出ているとき、その周囲には次の図2のような、干渉が発生します。山谷が広がっていく中心のように見える2点にスピーカがあります。赤いところは同時に空気の濃い部分が到着したことを、青い部分は同時に空気の薄い部分が到着したことを表しています。薄緑のところは、濃い空気と薄い空気が同時に到着して打ち消しあっている部分を表します。

 

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               図2 2つのスピーカから広がる音によりできる干渉パターン

 

授業では、図2の干渉パターンをプログラムで作成します。3Dで作成しますから、立体的に回転でき、様々な方向から見た図を作ることができます。音の周波数が変われば、波長も変わり、異なる干渉パターンが現れます。

 

相川 清明

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