スピーカー境界干渉（SBIR）：EQでは埋まらない低音のディップ

数百Hz以下では、ウーファーはあらゆる方向に音を放射する。後ろ向きも例外ではない。後ろへ出た音は背後の壁に当たって前に戻り、その分だけ距離の2倍を余計に進む。この余分な距離がちょうど半波長になる周波数では、反射音が直接音に対して逆位相で届き、両者は打ち消し合う。1波長になる周波数では、逆に強め合う。

つまり周波数を決めるのは距離ひとつだけである。最初のディップは343を距離（m）の4倍で割った値に現れ、その3倍、5倍、7倍にも続く。高い次数ほど浅くなる。その帯域ではウーファーの指向性が前向きに強まり、壁へ向かうエネルギーが減るからだ。

最も影響が大きいのはたいていスピーカー背後の壁だ。スピーカーに一番近く、反射音がスピーカーの横を通ってまっすぐ聴き手に戻ってくるからである。この壁については上の計算がほぼそのまま成り立ち、どこに座っても大きくは変わらない。

床、側壁、天井も、それぞれの距離に応じたディップを作る。ただしこれらの反射は斜めに耳へ届くため、座席でのディップは単純な式より高い周波数に現れ、座る位置で移動する。それでも式が予測するのは、ウーファーが部屋に送り込む総エネルギーの落ち込みであり、これはどの座席にも聞こえる。

• 距離が揃うと重なる。前の壁から80 cm、側壁から80 cm、床から80 cmにウーファーがあると、3つのディップが同じ周波数に重なり、ひとつの深い穴になる。1970年代にこれを記述した技術者の名からアリソン効果と呼ばれる。3つの距離をはっきり変えれば、ディップは分散して浅くなる。
• 聴き手にも境界がある。頭が後ろの壁から1 mの位置にあると、同じ計算で耳元に86 Hz付近のディップができる。ソファを後ろの壁に付けて置く配置が典型である。
• スピーカーが2本なら、ディップも2組。左右のスピーカーと壁の距離が違えば、ディップの周波数もずれる。低音で左右の測定結果が食い違うよくある理由のひとつだ。

1回の測定では、境界干渉のディップも、座席がルームモードの音圧の谷にある場合のディップも、同じ狭く深い切れ込みに見える。ただし反応する変化が違うので、それで見分けられる。

1. 1.計算する。ウーファーから壁までを測り、4倍して、343をその値で割る。ディップがその数値の約10%以内にあれば、第一の容疑者である。
2. 2.マイクを横に50 cm動かして測り直す。ルームモードのディップは深さが大きく変わる。モードの音圧が低い面から外れるからだ。前の壁による境界干渉のディップはほとんど動かない。余分な経路長はスピーカーの背後で決まり、座席では決まらないからである。
3. 3.今度はスピーカーを動かす。片方のスピーカーを壁から25 cm離し、それだけを鳴らして測る。境界干渉のディップは式どおりに下がる。1.0 mで86 Hzだったものが1.25 mでは69 Hzになる。ルームモードのディップはモードの周波数に留まる。部屋の寸法は変わっていないからだ。

1. 1.スピーカーを壁にぐっと近づける。ウーファーと壁の距離が約30 cm未満なら、最初のディップは280 Hzより上に移る。その帯域ではウーファーの指向性がすでに強く、ディップは浅くなる。代わりに壁がそれより下の低音を持ち上げるが、低音過多はピークなのでEQできれいにカットできる。ただし先に取扱説明書を確認すること。背面バスレフのスピーカーは10〜20 cmの隙間が必要なことが多い。
2. 2.または、ずっと遠ざける。約2 m以上離せば最初のディップは45 Hzより下に移り、ルームモードの中に紛れ、多くのスピーカーがあまり音を出さない帯域に入る。そこまで離せる家庭の部屋は少ないので、通常は一つ目の方法になる。
3. 3.低い低音を壁際のサブウーファーに任せる。ユニットが壁から20 cmのサブウーファーなら、最初のディップは400 Hzより上で、どのクロスオーバーよりもはるかに高い。メインスピーカーを壁に近づけることと組み合わせれば、低音域から問題そのものがなくなる。
4. 4.スピーカー背後に厚い吸音材を置く。ただし動かすほどの効果は期待しないこと。多孔質の吸音材は空気が動く場所で効き、空気が最もよく動くのは壁から4分の1波長の位置、まさにここで問題になっている距離である。壁から1 mのスピーカーの背後に5 cmのパネルを貼っても、86 Hzにはほとんど効かない。150 Hz以下のディップを数dB減らすには、20 cm以上の厚みが要る。