私たちの住む世界は、音のために配線されている。山の頂上に住んでいるのでなければ（ラッキー）、一日を過ごす中で様々なスピーカーから音が聞こえてくるのを体験していることでしょう。

携帯電話。テレビ。エレベーター。地下鉄のブルートゥース・スピーカー。

そしておそらく、私たちミュージシャンにとって最も重要なのは、スピーカーによって自分の作品を細部まで鮮明に聴くことができるということだ。

しかし、スピーカーとは一体どのような仕組みになっているのでしょうか？音のソーセージがどのように作られるかに興味がなくても、スタジオで一生を過ごすつもりなら、スピーカーの技術について基本的な知識を持っておくとよいでしょう。

音の基礎

スピーカーを見る前に、音そのものの仕組みについて簡単に復習しておこう。

音は基本的に、空気、液体、固体など、媒体を伝わる波の形をした力学的エネルギーである。

この動きは、小石（または携帯電話）を水に落としたときにできる波紋のように、波形の形状に応じて局所的な圧力の変化を引き起こす。

下の画像は1kHzの正弦波です。周囲の音圧に対して音圧レベルが上昇し、その後下降しているのがわかりますか？これが動いている音です。

私たちの耳の中には何千という小さな有毛細胞があり、圧力の変化に反応して電気信号に変換し、脳がニッケルバックと解釈する。あるいは何でも。

アナログ・オーディオ信号は、電気エネルギーの形をした音で、電圧波形として表されます。以下は、同じ音波を電気信号として表したものです：

デジタルオーディオは、保存されたアナログ信号をバイナリ形式で描写したものです。

オーディオ信号は、それがアナログであれデジタルであれ、私たちの耳がそれを理解するためには、音波（機械的エネルギー）に変換される必要がある。

スピーカーの登場だ。

スピーカーの仕組み基礎編

スピーカーの構成部品とその機能の詳細について説明する前に、スピーカーが音を再現するために何をするのかを簡単に説明しましょう。

増幅されたオーディオ信号は、金属製のコイルに送られる。このコイルは流れる電流に反応し、スピーカー内部の磁石と相互作用して振動板を振動させる。

振動板が空気を動かし、元の音声信号を正確にコピーした音波を作り出す。出来上がり！あなたは国の反対側から、あなたのお母さんがあなたに話しかけているのを聞くことができます。

これは明らかに単純化しすぎだ。しかし、スピーカーのビジネスがどのようなものなのか、クリフスノーツ版でわかったので、物事を分解してみよう。

スピーカーの中身

では、マジックを生み出すスピーカー・パーツのすべてを見てみよう......。

スピーカードライバー

スピーカー・ドライバーは、電気信号を音波に変換する役割を担っています。スピーカーのサウンド再生に必要なエンジンです。

内側から外側へ、スピーカーを構成する部品は次のとおりである：

• ポール
• リアプレート
• マグネット
• トッププレート
• ボイスコイル
• バスケット
• スパイダー
• コーンとサラウンド
• ダストキャップ

ポール、リア、トッププレート

スピーカーのポールピースは指揮者のタクトのようなもので、スピーカーに流れる音のオーケストラを同期させます。磁気システム全体を支える中心軸なのです。

リアプレートはポールの後ろにあり、トッププレートはその上にある。

マグネット

永久磁石は磁界を集中させるためにポールとプレートで囲まれ、スピーカー・バスケットに取り付けられている。

永久磁石と呼ばれるのは、常に磁石であり続けるからだ。

一方、ボイスコイルは電流を流されて初めてマグネット（正確には電磁石）になる。

ボイスコイル

ボイスコイルは、ボビンと呼ばれることもある小さな円筒にワイヤーがきつく巻かれている。ヨーヨーに似ている。

コイルに電気信号が流れると電磁石となり、永久磁石と相互作用する。

理科の授業を覚えていれば、同じような力は反発し、反対の力は引き合うことを思い出すだろう。この磁力の相互作用が、コイルを押し動かす動きを生み出し、最終的に音波を発生させるのだ。

スパイダーとその周囲

スパイダーは、ボイスコイルを支える波形の素材である。コイルが自由に前後に動くようにしながら、コイルを固定する。

これは矛盾しているように聞こえるが、そうではない。スパイダーの主な役割は、ボイスコイルが上下という一方向にしか動かないようにすることです。スパイダーがなければ、ボイスコイルはスピーカーの筐体の中で気ままに動き回ることになります。

サラウンドは、バスケットの上部でコーンを固定することを除けば、スパイダーと同様の機能を果たす。

コーン

振動板としても知られるスピーカー・コーンは、スピーカーで見ることができる数少ない部品のひとつです。

コーンはボイスコイルからの磁気パルスに反応して前後に動く。コーンの動きは、それを取り囲む空気に圧力波を発生させ、耳に聞こえる音を作り出します。

ダストキャップ

この小人は、スピーカー・アッセンブリにホコリやゴミが入り込んで台無しになるのを防ぎます。

バスケット

スピーカーのパーツをまとめているハウジングのことです。実際にはバスケットのような形をしています。

つまり、これが実際のスピーカーを構成するすべてなのだ。しかし、日常会話でスピーカーといえば、その全体を指す。

では、スピーカーを機能させるために他に何が必要なのか？

電気部品

ボイスコイルにジャムを送り込むには、電気信号を送る必要がある。これはスピーカー・ターミナルと編組ワイヤーを使って行います。

ターミナルは、オーディオケーブルをスピーカーに接続するための金属製のタブまたは接続ポートです。

これらの端子に接続された編組線はボイスコイルに取り付けられ、必要な燃料を与える。

住宅

スピーカーが正常に動作するには、いくつかの理由から、キャビネットと呼ばれる筐体が必要です。

まず、ドライバーを構成するさまざまな部品をホコリやチリ、犬の毛などから守るために密閉された環境を提供する。

第二に、位相キャンセルを緩和します。スピーカーの振動板が動くと、両方向に音波が発生します。ハウジングがなければ、これらの波は互いに打ち消し合ってしまいます。

最後に、エンクロージャーは音の分布に影響を与える。音を特定の方向に向けることができ、低周波を適切に調整することができます。

筐体はあまり柔軟性のない厚い素材でできている。プラスチックも使われるが、木製か中密度MDFが一般的だ。

増幅

しかし、スピーカーはそれだけでは何の役にも立たない。

スピーカーにはさまざまな形やサイズがありますが、テレビやオーディオ・インターフェースなどの再生機器から出力されるライン・レベル信号よりも強いオーディオ信号という条件は共通しています。

パワーアンプは、信号をラインレベルからスピー カーレベルにブーストするために使用します。スピー カーによっては、外付けのユニットであったり、スピー カーハウジング自体に内蔵されていたりします。

アクティブスピーカー

ヤマハHS5は、スタジオ・モニタリング用として人気の高いアクティブ・スピーカーです。

パッシブラウドスピーカー

パッシブスピーカーは、音声信号から音波を発生させるために外部パワーアンプを必要とします。

JBL PRX412はパッシブラウドスピーカーの頑丈な例で、十分なノイズを出すには外部パワーアンプが必要だ。

スピーカーはどのようにして異なる周波数を作り出すのか？

これまで、スピーカーがどのようにして電気エネルギー（信号）を空気中の圧力波に変え、音に変えるかを見てきた。

しかし、すべての周波数が同じように作られているわけではなく、1つのスピーカーですべてのベース（失礼）をカバーしようとすると、実に貧弱なものになる。

だから、ライブでは大量のラウドスピーカーが積み重ねられているのだ。あるものは低音域（サブウーファーとウーファー）をカバーし、あるものは中音域をカバーし、小さなツイーターは高音域をすべて担当する。

これらのスピーカーは、それぞれ異なる周波数に対応できるよう、すべて異なる構造になっている。

しかし、誰もがスタジオ（あるいはリビングルーム）に巨大なラウドスピーカーを積み上げたいわけではないし、パワーアンプやクロスオーバーがごちゃごちゃしているのは言うまでもない。

マルチドライバー・スピーカーの登場だ。

マルチドライバー・スピーカー

マルチドライバ・スピーカーは、異なる周波数を扱うた めに、2つ、3つ、あるいは4つのドライバーを使用します。最も一般的なのはデュアル・ドライバー・スピーカーで、2ウェイ・スピーカーと呼ばれることもあります。

2ウェイ・スピーカー・キャビネットの内部にはクロスオーバーがあり、ハイパス・フィルターとローパス・フィルターによって、すべての高域をトゥイーターに、中域と低域をウーファーに送ります。

このようにクロスオーバーを使用することで、スピーカーはフルレンジの周波数を出力し、シングル・ドライバーだけでは達成できない音質を維持することができます。

ホーム・スタジオで音楽制作をする場合、前述のヤマハHS5や下の写真のKRK Rokit 5 G4のような2ウェイ・スピーカーをモニター用に使う可能性が高い。

デュアル・ドライバー・スピーカーは、自分のスタジオでレコーディングやミキシングをする分には問題ありません。しかし、マスタリング（eMasteredのようなオンライン・サービスを利用する場合でも、実際の担当者に依頼する場合でも）には、もう少しディテールが欲しいでしょうから、3ウェイか4ウェイのスピーカーが適しています。

商業用レコーディング・スタジオも同じです。レコーディングやモニタリングにはパワード・モニター・スピーカーを1組使うかもしれませんが、ミックスダウンとなると、彼らは高性能なスピーカーを使うでしょう。

スピーカーのインピーダンスとは？

スピーカーのインピーダンスは、基本的にスピーカー内の電流の流れの総抵抗を測定する方法です。

オーム単位で測定されるインピーダンスは、ボイスコイルワイヤーによる抵抗と、そのワイヤーをコイル状に巻いたことによるインダクタンスの両方から生じます。インダクタンスは抵抗とは異なり、周波数によって変化するため、誘導リアクタンスと呼ばれる。

この変数があるため、インピーダンスは「通常の」抵抗とは異なり、ミュージシャンが理解する必要のない複雑な計算式を使って算出される。

その代わりに、スピーカーとアンプのインピー ダンスを合わせることが重要です。インピーダンスの不一致は、音質の低下やオーバーヒートを招き、極端な場合には機器の破損につながります。

スピーカーは必ず互換性のあるアンプと組み合わせてください。

スピーカーのパワーと感度の関係

大きければ大きいほどいいんだろ？

そうとは限りません。スピーカーを比較するとき、ほとんどの人は定格出力（ワット数）が高いほど音量が大きいと考えます。しかし、実際にそのワット数をフルに活用できるでしょうか？

スピーカーを比較する良い方法は、スピーカーの感度を見ることです。これはデシベル単位で測定され、スピーカーがどれだけ効率よく電力を音に変換できるかを数値化したものです。

感度が高いほど、一定の電力でより多くの音を出すことができます。言い換えれば、電気を音波に変換する効率が高いということです。

スピーカーの感度を測定することで、スピーカーの効率と出力を比較する際の土俵が平準化されます。

しかし、外部アンプを使用する場合は、スピーカーの電力処理能力を考慮することが重要です。アンプは、スピーカーと同等の定格出力を持っていることが重要です。

高感度スピーカーと低感度スピーカーのどちらを選ぶかは、セットアップの要件によります。電力効率を重視する場合（ポータブル・スピーカーやカー・ステレオ・システムなど）には高感度が最適ですが、プロフェッショナル・オーディオ・セットアップでは、より高い電力容量のスピーカーが必要な場合があります。

周波数特性

スピーカーの周波数特性というのは、ある周波数帯域の音を再生する能力のことです。

完璧なスピーカーは存在しないので、周波数特性グラフを見ることで、そのスピーカーが強調される周波数帯域や過小評価される周波数帯域のピークや谷を確認することができます。

特定のスピーカーの周波数特性が重要な理由はいくつかあります。

まず、マルチスピーカーシステムを設計する際に、クロスオーバーをどこに設定するかが参考になります。

第二に、あなたが考えている特定のオーディオ作業に最適なスピーカーを選ぶ際に役立ちます。

コンシューマーグレードのスピーカーの多くは、オーディオを甘くするために周波数特性にわずかな「微笑み」を持たせていますが、音楽プロデューサーとしては、フラットな周波数特性を持つスピーカーが欲しいものです。

こうすることで、発生する周波数の落ち込みによって楽器やサンプルがマスクされたり、グラフのピークによって実際の音量よりも大きく聞こえたりすることがなくなります。

基本的に、スピーカーの周波数特性がフラットであれば、聴こえるものすべてが可能な限り実物に近くなります。

ヘッドフォンについては？

ヘッドフォンには、スピーカーと同じスピーカー・ドライバー技術が使われている。実際、ヘッドホンは耳の上（または中）にある小さな小さなスピーカーだ。

ステレオスピーカーの仕組み

一般的に）1つのスピーカーはモノラルで音を伝えます。ステレオ音場を得るには、左右の音声信号をそれぞれ適切に配置した2つのモノラル・スピーカーが必要です。

しかし、サウンドバーを見て、ステレオ音場がどのように作られているのか不思議に思ったことはないだろうか。

ステレオ・イメージを生成するために設計されたシングル・スピーカー・ユニットには、ユニット全体に複数のドライバーが配置されています。

ステレオ信号は左右のチャンネルに分割され、完全なステレオイメージを得るために、それぞれのドライバーに様々な量が送られる。

このようなスピーカーには、低域とバットマンの声を処理するために、サブウーファーという追加のスピーカーが付属していることが多い。

誰がスピーカーを発明したのか？

20世紀初頭の多くの発明と同様、誰がスピーカーを発明したのかを正確に特定するのは難しい。科学者や発明家たちが音波や電流について理解を深めるにつれ、時を経て出現したのだ。

アレクサンダー・グラハム・ベル（電話の発明で有名）は、19世紀後半にスピーカーの初期バージョンを開発するなど、音響関連技術に大きく貢献した。

ちょうどその世紀の終わりに、オリバー・ロッジが最初のムービングコイル・スピーカーを発明した。そして1915年、デンマークのエンジニア、ピーター・L・ジェンセンとエドワード・プリダムは、磁界の中に置かれた振動板にワイヤのコイルを取り付けたエレクトロダイナミックスピーカーの発明で特許を取得しました。

池の反対側では、1925年にエドワード・W・ケロッグとチェスター・W・ライスがコーンを使ったダイナミック・スピーカーを設計し、最終的にRCAにライセンスされました。この設計には、現代のラウドスピーカー技術の基礎とされる多くの側面が含まれていました。

It takes a village and all that.今日、ニッケルバックのコンサートをフル・フィデリティで楽しめるようにするために、多くのコーン・ヘッドが数え切れないほどの頭を悩ませる時間を費やしたことは言うまでもない。

スピーカーの未来

テクノロジーはより小さく、より安くなり続けている。それは誰もが知っている。しかし、スピーカーに関しては、その技術の背景にある基本は、スピーカーが発明されたときからあまり変わっていない。

実際、スピーカーは現在私たちが使っている技術の中で最も非効率なもののひとつだ。スピーカーに投入されるエネルギーの99％以上は、音以外のものを発生させる。そのほとんどは熱に変わる。

EPA（環境保護局）がエネルギー性能の低さを理由にスピーカーの使用を禁止していないのは、ちょっと驚きだ。

しかし、2004年に発見された新素材のおかげで、未来のスピーカーは変わるかもしれない。

グラフェンは非常に軽い素材であるため、圧力波を発生させるために往復に必要なエネルギーが非常に少なくて済む。あなたがツイーターなら、素晴らしいニュースだ。

もし科学者たちがグラフェンの大量生産に成功し、それを商業用途に統合する方法を見つけ出すことができれば、未来のスピーカーはより軽く、よりエネルギー効率の高いものになるかもしれない。

その日が来るまでは、電気信号によって気圧の変化を作り出すミニヒーター、別名スピーカーに頼るしかない。

さあ、行って音楽を聴きなさい！