要約:
英国のノッティンガム大学工学部の研究者らは、空間内の複数のスピーカーによって生成される音波の相互作用を制御することで、リスナーに音が動いているような印象を与える新しい音響効果技術を開発しました。従来の機械式ロータリー スピーカーとは異なり、このシステムにはモーター、ベルト、その他の回転部品がありませんが、クラシックなロータリー スピーカーのユニークな音響効果の一部を再現できます。
この研究の中心は、単にオーディオ信号を変更するのではなく、音がリスナーに届くときに物理的に伝わる方法を直接操作することです。研究者らは、複数のスピーカーで構成される円形アレイを作成し、スピーカー アレイに沿ってオーディオ信号を電子的に移動させ、結果として生じる音波が空間内の音源の回転と同様の効果を生み出すようにしました。
従来の音響機器は通常、音がスピーカーに入る前に電子信号を処理します。たとえば、コーラス、フランジャー、フェイザーなどのエフェクトは、オーディオ信号の位相、時間、または周波数特性を変更することにより、特別なリスニング感覚を生み出します。しかし、ノッティンガム大学のソリューションは、音波がすでにスピーカーから出てリスナーに向かって伝播するときに変化が起こるため、真の「移動音源」に近いものです。
このテクノロジーは、1930 年代に登場したレスリー ロータリー スピーカーからインスピレーションを得たものです。レスリースピーカーはもともと電子オルガンに使用されていました。特徴は、スピーカーのホーンやバッフルをモーターとベルトで回転駆動することで、さまざまな方向から継続的に音が届くことで、独特の空間感と周期的な変化を持った音を生み出すことです。
レスリー スピーカーは後に音楽の歴史の中で最も代表的な音響効果機器となりました。多くの電子音楽デバイス、デジタル エフェクト、ソフトウェア プラグインは、さまざまなフェイザーやコーラス エフェクトなど、このサウンドをエミュレートしようとします。しかし、これらのデジタルシミュレーションは主に電気信号を変化させるものであり、空間を移動する実際の音源によって引き起こされる音響変化を完全に再現することはできません。
ノッティンガム大学の研究者らが解決したいと考えているのはこの問題です。彼らが設計した「ソリッドステート ロータリー スピーカー」には、機械的な可動部品がありません。代わりに、固定設置されたスピーカーアレイを使用して、さまざまなスピーカーの出力タイミングと位相を制御し、音波そのものが回転音源と同様の空間伝播効果を生み出すことができます。
したがって、このシステムは、従来の機械的なサウンド エフェクトと純粋なデジタル サウンド エフェクトの間のどこかにあります。従来の回転スピーカーのような複雑な機械構造はありません。同時に、回転効果をオーディオ信号レベルでシミュレートするだけでなく、空間内の物理的な音波の伝播と干渉を直接利用して音の変化を生み出します。
ノッティンガム大学電気電子工学部助教授のフェルナンド・ペレス・コタ氏は、現在の音楽音響変調は大きく 2 つのカテゴリーに分類できると述べました。 1 つはオリジナルのレスリー スピーカーで使用されていた音響機械的手法、もう 1 つは最新の電子およびデジタル処理手法です。この研究は、両者の間に新たな技術的ルートを確立することを試みています。
研究者らは、このアプローチの価値は、機械部品を使用せずにレスリー スピーカーを再構築するよりもはるかに大きい可能性があると考えています。スピーカーアレイはソフトウェアで制御できるため、理論的には従来の回転スピーカーでは簡単に実現できない音の動きのパターンを作り出すことができます。
たとえば、異なるスピーカー間の信号関係を変更することにより、サウンドは異なる方向、異なる速度、さらにはより複雑な空間の動きを生み出すことができます。機械的な回転装置と比較して、電子制御では物理コンポーネントが加速または減速するのを待つ必要がなく、モーター、ベルト、機械構造による制限も受けません。
これは、将来の音楽プロデューサーが新しいサウンド デザイン ツールにアクセスできる可能性があることも意味します。従来の音響効果は音そのものの周波数や位相、動的な特性を変化させることで効果を生み出すことが主でしたが、この技術ではさらに「音がどこから来てどこに移動するか」を音作りの一部として組み込むことができます。
研究者らは、これは単に複数のスピーカーを使用して同じサウンドを同時に再生することではないことを強調しました。本当に重要なのは、スピーカー アレイ間の信号の関係と、その結果として生じる音波の干渉と伝播の変化です。これらの要素を正確に制御することで、リスナーは音源が空間を移動するのを体験することができます。
現時点では、このシステムはまだ実験的なプロトタイプですが、研究チームは新しい音響効果プラットフォームになる可能性があると考えています。将来的には、音楽制作やライブパフォーマンスだけでなく、イマーシブオーディオや空間オーディオなど、音の空間位置の精密な制御が必要なシーンでも活用できます。
この研究は「Audio Engineering Society Journal」に掲載されており、論文のタイトルは「ソリッドステート「ロータリー」スピーカー」、研究者はNicholas WolstenholmeとFernando Perez-Cotaです。
従来のロータリー スピーカーと比較して、ソリッドステート ソリューションには、機械構造が単純であるという明らかな利点もあります。従来のレスリースピーカーは、モーター、トランスミッション構造、回転部品を長時間動作させる必要があります。サイズが大きくなるだけでなく、機械的な騒音や摩耗も発生します。固定スピーカーアレイは電子制御によってサウンドの変調を完了できるため、理論的にはデジタル制御と自動化を実現するのが簡単です。
研究チームは、将来的にはこの概念がより手頃なコストと規模で音楽制作に適用できることを期待していると述べました。言い換えれば、このテクノロジーは、高価なクラシックなロータリースピーカーを単に置き換えるだけではなく、より多くの音楽プロデューサーが、これまで特殊な機械装置を必要としていた空間音響効果を実現できるようにしたいと考えています。
この技術がさらに発展すれば、「効果音」に対する人々の認識も変わるかもしれません。以前は、エフェクターは主に電子信号レベルでサウンドを処理していました。将来的には、音響効果装置が実空間での音波の伝播方法を直接制御し、音自体を「プログラムして動かす」ことができるオブジェクトにする可能性があります。
ノッティンガム大学によるこの研究は、機械音響とデジタル信号処理の間の新しい道を提供します。実際にスピーカーを回転させるのではなく、電子制御により音波が回転音源と同様の空間特性を示すようにします。音楽制作や空間音響において、「ただ音信号を変えるのではなく音を動かす」というこの発想は、従来の効果音技術を超えた新たな領域を切り開くかもしれません。
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