「ボワンボワン響く」「音が遅れる」それはこれまで、サブウーファーが原因とされてきた。本当にそうか。「遅れ」の真の原因を突き止め、サブウーファーの最適な置き方を検討した。
サブウーファーの遅れを改善してみる
スピーカーシステムは、吸音材を多めにすると音が大人しくなり、少な目にすると元気で余韻の多い音になる。これは吸音材の量でシステムのＱ0(最低共振周波数における共振の鋭さ）が変わるため。
以前ご紹介したように、Ｑ0は過渡応答（音の遅れ）と関係あるから、Ｑ0を下げれば遅れが改善される[2]。そこで、音が遅いと嫌われるサブウーファーの遅れを吸音材で改善できるか実験してみた。
実験方法
低周波の調整には、ふんわりした厚手の吸音材が役に立つ。今回の用途にちょうどよいものに、お魚のろ過装置で使うウールマットがある。今回はこれを使う。
対象機はヤマハ NS-SW210。分解してみると、ほとんど吸音材が入ってない。ユニットすぐ横に小さなフェルトの切れ端があるのみ。これに吸音材を追加する。
条件を、なし（吸音材の追加なし）、半分（ウールマット４枚）、Full（ウールマット８枚。隙間をほぼ埋めた状態）とした。
写真は「半分」の条件。追加した吸音材の配置は、上面１枚、底面２枚、マグネット背後に１枚。
木ねじを外したら、そのねじ山に潤滑にワセリンか、固形石鹸を塗っておくと以後脱着が楽。
吸音材に使用したウールマット。多くはスカスカの低密度だが、最近は吸音材として使えそうな高密度版もあるのでこれを使用。
実験結果
インピーダンス特性。
吸音材を入れたことでQ0（ピークの尖り）が下がっている。f0cの山の裾にあった歪も消えて綺麗なカーブになった。
バスレフポートの共鳴周波数fdは40Hz。
ポート付近の音圧周波数特性。
「なし」では600～800Hz付近に内部定在波とみられる山が目立つが、吸音材で低減されている。
「Full」ではポートの音圧が低減しており入れすぎと判断できる。
音の遅れはインピーダンス特性のカーブから算出した[2]。その結果を表１に示す。
表１．NS-SW210の吸音材の量と音の遅れ
| 遅れ(ms) | |
| なし | 3.8 |
| 半分 | 3.4 |
| Full | 3.2 |
結論〜吸音材ではあまり改善できない
サブウーファーに吸音材を入れても遅れはあまり改善しなかった（半分の条件で約10%）。
その代わり、インピーダンス特性のカーブが綺麗になり、内部の定在波が抑制されて音の品質が向上した。
以上結果からすると、遅れの改善に関係なく吸音材は入れた方が良く、その量については、出力音圧特性とのバランスから「半分」がベストと判断しFIXした。
ダンプド・バスレフにしてみる
先に紹介したウールマットを使ってダンプド・バスレフを実験してみた。
条件は「なし」のほか、半分（厚さ1cmに薄く裂いた10×10cmウールマット）、Full（ウールマットを深さ10cmまでふんわり詰めたもの）を試した。その他、フェルト(10cm×20cm 厚さ1mm)も入れてみた。
「半分」の条件の様子。
遅れはポートの共鳴周波数fd(40Hz)でトーンバースト加振した波形をカーブフィットして求めた[1]。
表１．NS-SW210の吸音材の量と音の遅れ
| 遅れ(ms) | 音圧レベル(dB) | |
| なし | 37 | 0 (基準) |
| ウール半分(100×100×10t) | 27 | -7.0 |
| ウールFull | (判読不可) | -15 |
| フェルト(100×200×1t) | 28 | -5.4 |
ポートの内側を吸音することで、ポートの遅れを大きく改善できる。ただし、同時に音圧レベルが下がってしまう。つまり、遅れと音圧レベルがトレードオフの関係にあることがわかった。
ポートから出る低音がボワンボワン響く場合は、とりあえずポートに吸音材（タオルなど）を詰めてみると良さそうだ。
ダンプトバスレフの吸音材の入れ方は、何かを「詰め込む」のではなく、薄いフェルトや起毛シートをダクトの壁面に沿って貼る形がいいようだ。
遅れの原因はサブウーファーではなかった！
実は、遅れの要因はサブウーファーだけではない。サブウーファーの遅れが十分小さくても、定在波が立つと遅れが増える。つまり、リスニングポイント(RP)で耳にする低音の音の遅れは、
サブウーファーの音の遅れ ＋ 部屋の定在波による音の遅れ
で表される。定在波による音の遅れは、いったいどのくらいか。
私が今いる部屋は１次75Hz、２次150Hzの定在波が立つことがわかっている[3]。そこで、上記のサブウーファー（NS-SW210）を使い、１次(75Hz)の定在波について以前ご紹介したトーンバースト法[1]で遅れを測ってみた。
次がその結果。
なんと、60msもある。
音の成長がこれだけ遅いと聴感上でもわかり、不自然に感じてしまう。これでは、いくらサブウーファーの応答を良くしたところで無駄。定在波による音の遅れが、「サブウーファーの音が遅れる」と評される本当の原因に違いない。
定在波を詳しく調べる
定在波は２つの並行面の間で成長する。室内の並行面は、短辺、長辺、天井床がある。低周波の定在波は、面積が大きく距離の短い「短辺」で成長しやすい。床と天井面（高さ方向）の定在波は、床がフローリングの時目立つ。
定在波には「モード次数」がある。壁間の１次と２次のモードは図のようになる。
音圧が最大になるところを「腹」、音圧がゼロになるところを「節」という。１次では節が部屋の中央、２次は両側の壁から１／４の位置にできる。ここがサブウーファーの置き場所の候補になる。
一般的な屋内では１次と２次が成長しやすく、３次以降はカーテンやクッションなどで吸音されて目立たない場合が多い。
定在波の周波数(Hz)は、音速／(2×波長）の次数倍になる。概ね、170／部屋の内寸(m)の整数倍と考えて差し支えない。
６畳間を想定すると、短辺は約2.6mだから１次は65Hz、２次は130Hzになる。
結局、６畳程度の空間では、「短辺」方向の「１次」と「２次」の定在波に注目して対策すればよさそうだ。
それから、スピーカーをモードの腹に置くと定在波がよく成長し、節では成長しにくいことを覚えておいてほしい。
壁付近は１次２次の両方で腹になる「良くない」位置であり、部屋の隅は上下方向も含めたすべてのモードが腹になる最悪の位置になる。
「方向性がないから自由に置ける」は間違い
サブウーファーは「低音は方向性が無いから、置き場所を選ばない」とされ、壁際や部屋の隅などに置くことをアドバイスする資料がある。
サブウーファーを壁際に置くと、定在波がよく成長することを先にご説明した。定在波が生じると部屋全体に腹と節の分布ができて「どこから音が出ているのか、よくわからない」状態になる。つまり、方向性のない音場が作られる使い方は、定在波が生じる最も良くない使い方になる。
サブウーファーから出た直接音は球面状に広がり、距離とともに減衰する。なので定在波が起きない室内では（たとえ両耳の幅より波長が長くても）どこから音が出ているのか感知できるはず。
デッドゾーンの問題(2018/6/1)
デッドゾーンは一般に定在波の節の位置を指すが、それ以外にもスピーカーの背後の壁で反射してきた音と、直接音が干渉することで生じる。デッドゾーンでは直接音と反射音が相殺して低音が聞こえない。
デッドゾーンは次の寸法関係のとき起こる。
L2 ＝0.5 L1
L2が上の条件を満たさないよう、設置に注意したい。
L1が2m以下のとき干渉する周波数は170Hz以上になるためサブウーファーの担当周波数を外れる。メインスピーカーもほとんどの場合、壁に寄せて置かれるため問題になることが少ない。
オーディオショップで視聴する際も、上式の条件にならないよう注意したい。
サブウーファーの最適な設置場所はここだ！
メインSPにサブウーファーを組み合わせた場合、通常メインSPから出る低音と干渉しないよう、メインSPの低音をカットする必要がある。このクロス点が、クロスオーバー周波数。
このクロスオーバー周波数はAVアンプで調整できることが多い。そこで、スピーカーの配置に応じて、クロスオーバーを次のように設定する。
方法1.定在波の節に置く
サブウーファーを１次定在波の節に置いて、メインSPを２次の節に置いた例。クロスオーバーを１次と２次の間に設定することで、それぞれを節に置いた理想に近い配置ができる。
６畳間では、短辺の１次と２次が65Hzと130Hzだから、クロスオーバーをこれらの中間付近（100Hz）に設定すればよい。
図はメインSPを短辺２次モードの節(1/4W)のライン上に置いて、サブウーファーを１次の節(中央)のライン上に置いたところ。
リスニングポイント(RP)はデッドゾーンを回避するため2m以上離し、さらに反射音の干渉を防ぐため背後から1/4L以上とる。６畳間ではギリギリこれが成り立つ。
一見、理想的だが、１次と２次の周波数が近いのでクロスオーバーしてもキッチリ分かれない。実際は多少定在波が成長すると考えたい。
方法2.ホワイトゾーンに置く
ホワイトゾーンとは１次と２次の節ではなく腹でもない、両方が程々に小さくなるエリア。部屋の壁際から1/4W～1/4W+1/8Wがこのエリアに相当する。
図はサブウーファーをホワイトゾーンに置いた例。クロスオーバーを２次定在波(６畳間では130Hzより上）に設定すれば、メインスピーカーを好きな位置に置けて中央にAVラックを置けるスペースを確保できる。
メインSP共々ホワイトゾーンに入るならクロスオーバーが自由になる。
ちなみに、サブウーファーを使わない場合はメインスピーカーをホワイトゾーンに置くのがベストである。
どちらの方法もクロスオーバーの調整はAVアンプで行うので、クロスオーバー調整機能を持つAVアンプが必要。
高さ方向の定在波について対策が必要な場合も、方法１と２があてはまる。天井高を2.4mとすると0.6m～0.9mがホワイトゾーンなのでここに音源が入るよう、高さを調整する。
＜参考＞
RPがデッドゾーンに入ってしまう場合の対処法。壁や天井向けて反射させ距離を稼ぐ。このアドバイスはヤマハの取説にも記載されている。
直接音には方向性があるから、反射させるとその方向に低音が偏る。図の場合は左右対称に２台置くことも考えなければならない。
実例
サブウーファーをホワイトゾーンに置いてみた。NS-SW210は横向きに置いてユニットを正面を向ける。ニアフィールドのためRPはデッドゾーンの内側。
聴いてみると、意外にいい。
吸音材を入れたNS-SW210の応答は3.4ms。ポート共鳴音は遅いがレベルが低いので目立たない。ハギレのよい良質な低音に支えられて、音楽が生き生きと聴こえる。
サブウーファーをきちんと生かして使えば「サブウーファーの音は遅い」といったイメージは覆えるだろう。
確実に改善したい方へ
上記の方法で満足いく結果が得られない場合は、素直に部屋の改善に取り組むのが賢明だ。やり方は、下の関連記事３を参考にしてほしい。
＜参考購入先＞
AVアンプ サブウーファーのクロスオーバーを細かく設定できるものを選んでください
サブウーファー 口径が大きい機種がお勧め
DALI SUB12F 大口径ユニットが正面を向き、Dクラスアンプ、オートスタンバイ搭載。理想に近い商品です
＜関連記事＞
1.サブウーファーの音の遅れを測る1～スピーカーの過渡応答を測定する トーンバーストを使って遅れを測った事例を紹介します
2.サブウーファーの音の遅れを測る2～インピーダンス特性から遅れを算出する インピーダンス特性から遅れを求めた事例を紹介します
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