L-ACOUSTICS ベステックオーディオ株式会社より
L-ACOUSTICS ベステックオーディオ株式会社より
V-DOSC The New Technology
現在に至るまでオーディオエンジニア達は、大型コンサートやサウンド・リインフォースメントの現場において不満足な妥協を強いられてきました。不規則なクラスターやスタックが多数の音源となって遠いフィールドから近いフィールドまで全般にわたって予期せぬサウンドを創り出し、状況はコヒーレンスの低下によって更に悪化しています。コンサート会場が大きくなり結果として反響が増えれば、トラックから積み降ろされるキャビネットの数も増える。トラック台数が増え、アンプラックが増え、ケーブルが増え、セッティングにかかる時間も増え、労働量も増え、コストもかさみ、状況はさらに悪化します。
そんな会場のサウンドは、視覚的に満足する席でもスピーカーの能力の半分しか聞くことができず、会場の一番後ろでは聞き取りづらいサウンドになっています。
でもそれは今までの話でした……
この数年間エンジニア達はコンソール、シグナルプロセッシング、マイク、アンプ、そしてコンピューターを使ったミキシング技術の大幅な進歩に驚嘆してきましたが、それでもなお、こうした問題に対するスピーカーキャビネットの技術による解答はまったく与えられてきませんでした。
これも今までの話でした……
V-DOSCはこうした問題を起こすことなく非常に遠距離までコヒーレントの優れた音場を作り出し、これまでは解決不可能と考えられてきた問題に解答を与えます。 非常に広い範囲で、周波数レスポンスとSPLの変動がほとんどない一貫したサウンドクオリティを実現しました。
FROM THE BEGINNING
まず初めに
フランスの原子物理学者クリスチャン・ヘイル博士は、個々のユニット間で正確なカップリングを行うことのできる周波数の上限、ユニットの実際のサイズ、形状と、その正確な間隔との関連性を1987年に発見しました。そして1988年にはこの現象を証明する最初のシステムがフランスのオーディオコンベンションで発表されました。このシステムは、フラットで位相のそろったリボン形状の波面を持つ個々の音源を垂直にスタックすることで、高域ユニットのカップリングの問題が解決されています。これにより個々の高域ユニットを構成要素として事実上垂直方向に連なった一つのリボン型の音源が形成されます。
独自に設計されたウェーブガイドに、複数の高域コンプレッションドライバーが搭載されており、これは従来のコンプレッションチェンバーのアウトプットを事実上のリボン型音源に変換します。（このウェーブガイドは現在国際特許を保有しています。）7インチのミッドコーンを物理的に配置したシステム全体が、一切れのパイまたはくさびの形のフィールドを持つ円柱状の波面 (Sylindrical Wavefront) を生みだします。
1989年から1991年にかけてヘイル博士とマルセル・アーバン教授は円柱状音波の物理的性質を徹底的に研究し、物理理論をうちたて、これを1992年3月にウィーンで行われた第92回AESコンベンションで発表しました。（前刷りNo.3269“Sound Fields Radiated by Multiple Sound Source Arrays”／多数音源アレーの放射する音場）1992年秋にはダイレクト・ラジエーティング・コーンドライバー15インチが２個、セミロード・ケブラーコーンドライバー7インチが４個、ウェーブガイドを積んだコンプレッションドライバー2インチ２個を搭載したV-DOSCの最初のプロトタイプが完成されました。
このプロトタイプを使って最終テストと測定が行われ、クロスオーバー周波数、タイムアライメント、アレー構成の正確なパラメータが確定されました。
V-DOSC
これは長方形の“ワンボックス”システムで、一本の直立した柱状にスタックまたはリギングして使うように設計されています。この一本の柱が、各キャビネットに入っている個々のユニットに対して一つのシンプルなラインアレー（線音源）を生み出します。このラインアレーはV-DOSCの最初の鍵であり、又同時に同一平面状対称(Coplanar Symmetry)というもう一つの概念を作り出しますが、これについては後で触れます。中域および高域のユニットをＶの形にアコースティックローディングすることがV-DOSCの名前の由来です。DOSCはDIFFUSEUR d'ONDES SONORES CYLINDRIQUES（円柱状音波の拡散） の略です。 ここにV-DOSCの2番目の鍵があります。
これまでの点音源スピーカーはすべて球面状の波面を形成していました。
つまり波面は、水平方向にも垂直方向にも広がりながらキャビネットから外に向かって進むことになります。
いくつものキャビネットを大型アレーに組むと、一つ一つの球面状の波面が重なり合うという形になり、隣り合うキャビネット又は音源間で、位相の不一致を起こします。音源の数が増えれば干渉の問題が起きますが、この点はこれまでのところ解決できていません。現在の理論的傾向は、破壊的な干渉パターンを作り出してしまう重複ゾーンの発生を防止するために、各エンクロージャーの水平方向の指向性によって決まってくる角度にしたがってエンクロージャーを扇形のアレーに組む方向にあります。
この方式の大きな欠点は、一つの方向の最大出力はその方向を向いているエンクロージャーによってしか得られず、そのパワーを上げる方法がないということです。
もう一つの欠点は、点音源スピーカーの正確なカップリングのためには、各エンクロージャーの形が水平方向の指向性とぴったり同じ角度を持つ台形でなくてはならないところにあります。またホーンの幅もエンクロージャーの幅とぴったり同じでなくてはなりません。これは、ビジネスの観点から要求される製品の用途の広さを犠牲にしてのみ解決可能で、設計・製造上の問題をも引き起こしますがいままではこうした要素を意図的に無視しているか、多音源カップリングの音波の問題を研究している段階であると思います。
COUPLING
カップリング
二つの隣接するユニットの中心と中心との間の距離 （以下“ステップ”と表記）に等しい間隔だけ間をあけて規則正しくアレーに組まれたユニットの集合体があるとします。
理論によれば波長が短くなり（つまり周波数が高くなり）、ステップよりも小さくなると、音波の伝播はもはやコヒーレントではなくなり、レベルは周波数に対して指数間数的に低下します。 従ってこれより高い周波数ではアレーはコヒーレントなソースではなくなるという境目の、理論上の限界周波数（カットオフ周波数）が存在します。
実際の数式は次の通りです。
F.Limより低い周波数ではアレーは、アレーと同じサイズ（と形状）を持つ単独の連続的音源であると考えることができます。
これが従来のシステムのカップリングの限界です。 従来のシステムとはダイレクトラジエーティングおよび、ホーンロードタイプです。
例えば開口部分の高さが0.3mのホーンでアレーを組んだ場合、その音波は以下の周波数までコヒーレントであることになります。
1.1kHzを超えると、このアレーの周波数スペクトラムは不均一で非コヒーレントとなり、音のバランスが傾き、指向性の統制がなくなり、射程距離も制限され、破壊的な干渉パターンが生まれます。
しかしF.lim = 16kHzを達成するためにはステップは0.02m未満でなくてはならず、これは個々のユニットを組み合わせただけのアレーでは物理的に実現不可能です。
V-DOSC-THE SOLUTION
V-DOSCの解答
幾つものキャビネットを大型アレーに組んだ時に、音源がお互いに隣のフィールドを侵害しないようなシステムを作ることが出来れば、単独のコヒーレントで水平方向に広がった弓形の波面を作ることができます。この円柱状の波面がV-DOSCのもう一つのポイントです。
円柱状波面 (Sylindrical Wavefront) の現象において大事なのは、個々のユニット構成と隣接キャビネットの正確なカップリングにあります。この原則を理解するには、ヘイル博士とアーバン教授がAESで発表した研究結果の中の二つの鍵となるポイントを要約してみるのが一番です。
＊ Ｎ個のまったく同一な音源を組んで作った平坦で均等なアレーは、以下の条件のうちの一つが満たされ ていれば、同じ形状の単独の音源と同じ事です。
ａ） 波長はアレーのステップよりも大きい。
｛１｝（ｆ ＜１／３ステップ）
ｂ） アレーに占める割合は？（各音源がフラットで位相が合っていると仮定して）
８０％以上。（つまり放射源の総面積は少なくともアレー総面積の８０％に等しくな くてはならない。）
V-DOSCシステムはこの両方の条件を満たしています。
二つのV-DOSCユニットの中心間の距離は、低域で0.45m、中域で0.22mです。
ａ）の基準に従って考えると、低域のカップリングは730Hzよりも下の周波数であれば全く問題はなく、中域のカップリングは1460Hzより下の周波数であれば全く問題ありません。
V-DOSCのクロスオーバー周波数は200Hzと1300Hzに設定されているので、ａ）の基準は満たされています。
高域のカップリングは、ｂ）の基準を満たすリボン型のフラットで位相の正しい波面を作るDOSCウェーブガイドの二つの出力エリアの端と端を合わせて垂直に配列することで行っています。
このように１台のV-DOSCキャビネットは、まったく同一のキャビネットで構成される大きなアレーの一部分として設計されています。
ラインアレーを構築するために二つの標準的な構成のカップリングが考えられます。一つ目の構成は、4台かそれ以上のエンクロジャーの単純なスタックです。これは特にロングスローに適しています。このシステムは単一の純粋な円柱状ウェーブジェネレーターとして機能します。この“カップリングされた”スタックは、大型のアリーナタイプの会場で、ラインアレーのトップレイヤーとして組み込まれるのが標準的な使い方です。
二番目の構成は、エンクロージャーを0度から最大5度の角度をつけてスタック又はリギングした、わずかにカーブした縦型アレーです。実際には2.5度を最適角度としていますが、カバレッジの要求条件に従って1.2度、2.5度、4度そして5度が良く使われています。理論的に、またコンピューターシミュレーションによると、個々のユニット間に角度を付けてシステムを組むと、限界周波数より低域ならどの帯域であっても完璧にコヒーレントなカップリングが可能となるはずです。限界周波数はその角度によって変化します。角度が5度の場合には限界周波数は12kHzで、角度が狭くなるにつれて周波数は高くなり、角度0度で16kHzとなります。従って縦形にスタックまたはリギングしたV-DOSCエンクロージャーのラインアレーは、縦方向のカバレッジが0度（この場合縦方向のカバレッジはスタックの高さと同じ高さになる）から(N)個 x 5度までの完璧にコヒーレントな音源を提供することができます。
水平方向のカバレッジは90度のままです。水平方向のより広いカバレッジが必要な場合には、当然予測される干渉の問題を避けるために規定の距離（最低15m）をあけて別のスタックをセットアップします。
水平方向のカバレッジエリアの範囲内で、どのような角度でも完璧なコヒーレンスと一貫性を実現するために、更に踏み込んだコンセプトが打ち出されています。それが同一平面状対称(Coplanar Symmetry)のコンセプトです。
理想的には球面状波の発生器（つまり他のすべてのサウンドスピーカ）は、一定の指向性を持った点源（ポイントソース）として機能しなくてはなりません。それには同軸スピーカーが最適です。そこで非常に背の高いリボンから円柱状の音波を発生させるV-DOSCシステムでは、水平方向の軸から外れた部分のサウンドの一貫性を、中央の垂直平面の両側にユニットを対称に配置することによって実現しています。従って同一平面状対称(Coplanar Symmetry)のコンセプトに関して従えば、ウェーブガイドの高域アウトプットはエンクロージャーの中央の垂直平面にあり、中域ドライバーはそのアウトプットの両側に左右対称に配置され、低域ドライバーはその中域ドライバーのまた両側に配置されています。つまり１台の大きな同軸スピーカーを構築しているわけです。
上記のコンセプトや事実を一つに結び付けることにより、V-DOSCシステムは円柱状波スピーカーとして機能します。こうした物理の法則が一つに組み合わされて、ラウドスピーカーのエンクロージャーの技術に応用されたことは今までなかった事です。
円柱状波面 (Sylindrical Wavefront) は、サウンドの伝播全体に非常に異なった影響を及ぼします。これまで当たり前とされてきた物理の原則を文字どおり捻じ曲げ、サウンドの世界を新たな段階に導いています。
Cylindrical Waves in the Real World
現実世界での円柱状波
現実に面積を持つ音源はすべて、ニアフィールド（近いフィールド）とファーフィールド（遠いフィールド）を作り出します。後者は広く知られており、しばしば音波のCADプログラムに使用されます。ファーフィールドでの音波の強さは距離の逆２乗則で減じ、このフィールドはフラウンホーファーの解説に一致します。このファーフィールドは一般的にオーディエンスエリアから無限遠までです。（以下フラウンホーファーゾーンと表記）
ニアフィールドの音波の性質は、最初にフレンズネルによって説明されました。従ってこのニアフィールドエリアをこの後フレンズネルゾーンと表記します。ニアフィールドは音源と直接接触しているポイントから、Dlim（Distance Limit／距離限界）までのエリアのことです。Dlimは周波数に従属しており、下記の等式にしたがって変化します。
音源からの距離がDcより大きければそれはファーフィールド、またはフラウンホファーゾーンになります。音源からの距離がDcより小さければ、それはニアフィールドまたはフレンズネルゾーンになります。
重要： 距離Dcは地理的な境界ではなく、一定してもいない。これは周波数の関数である。
ヘイル博士はAESでのプレゼンテーションの中で、下記の三つの結果を使い、従来のポイントソース音場と、コヒーレントなラインアレー音源の音場におけるSPL、距離、周波数の関係を詳しく解説しました。
１）ポイントソースは、下記の性質に従って音場を作る。
ａ）音波の強さは距離の二乗で減じる。
ｂ）音波の強さは所定の距離において周波数に従属的ではない。（音源で生み出されるエネル ギーは周波数に対して一定だと仮定される。）
２）コヒーレントなラインアレー音源はゾーンによって二つの違う性質を持つ音場を作り出す。
ａ）フレンズネルゾーンでは円柱状波面の伝播特性に従って、強度は周波数に比例して、また 距離に比例して減じる。
ｂ）フラウンホファーゾーンでは音場の性質はポイントソースの場合と同じである。
フレンズネルゾーンは通常、範囲が非常に狭くオーディエンスにも到達しないため、ダイレクトラジエーティングドライブユニットにしか関係がありません。
V-DOSCにおいては、フレンズネルゾーン（ニアフィールド）が音源の関連する大きさの二乗に比例して広がるため、このゾーンはオーディエンスエリアの大きな部分を占めます。
“ニアフィールド”がオーディエンスエリアに広がることによって、一定の測定可能な違いがすぐに明らかになります。従来のシステムのアコースティックプレッシャー（SPL）と、V-DOSCシステムのSPLを比較したデータを下記します。基準として、二つのシステムは10mでSPLが120dBとなるように調整されています。
V-DOSC : THE NUTS AND BOLTS
V-DOSC構成
キャビネット寸法及び重量：
幅 ： ５０インチ（１３０ｃｍ）
高さ ： １７インチ（４３．５ｃｍ）
奥行き ： ２０インチ（５１ｃｍ）＋ドーリー（台車）
重量 ： ２２０ｌｂｓ（１００ｋｇ）
V-DOSC４台のスタックはまさに円柱状の波面を作ります。最初のアレーの基本体積は１７４センチ(H)Ｘ１３０センチ(Ｗ)Ｘ５１センチ(D)です。なんとこの大きさの中に、ドライバーは１５インチが８個、７インチが16個、２インチが８個入っています！！ そしてこのスタックをドライブするのに必要なステレオアンプの数は全部で４台です！！ このようなサイズ、重量そしてコストの節約の効果はかなりのものです。
エンクロージャーは前面を下にして台車に乗って移動するため、扱いもセットアップも簡単です。エンクロージャーの連結も簡単で、各エンクロージャーの背面に取り付けられているU字の蝶番式に回転する2つの支柱で連結され、同様にして次々に列車のように連結するだけです。ユニット間の角度はラッチロックを付けてボックスを固定し、アルミバーのついた2つのAeroquip金具で横方向に安定させます。
逆向きにも使えるバンパーが、二通りのセットアップを可能にします。
システムをリギングする場合には、バンパーを一番上のエンクロージャーに連結し、単純に二台のモーターで持ち上げます。次のエンクロージャーは最初のエンクロージャーに列車のように連結されます。以下同じ手順で連結され縦に連なるアレーが完成します。
システムがスタックで使われる場合には、バンパーは逆に一番下のエンクロージャーに取り付けられた台座として機能し、4つの付属スクリュジャッキでスタックに完璧な安定性を与えます。
アンプラックとエンクロージャーの接続は、スピーカーケーブル１本のみで可能で、ループスルーコネクターが付いていますので、２台のエンクロージャーのパラレル接続も可能です。
V-DOSCシステムのセットアップは短時間で安全に、そして簡単に行うことができます。システムレスポンスが完全に事前予測できるため、結果を予測してセッティング可能です。
SOME THINGS TO THINK ABOUT
考えられる特長
V-DOSCシステムの最も魅力的な特色の一つは、アメリカで確立されたシステムの統一性です。
優れたパフォーマンスと他にはないシステムの統一性を提供することを目的として、数年間にわたるテストと評価の結果、いくつかのコンポーネント、クロスオーバーネットワーク、アンプに関してなど、エンドユーザーに対してライブサウンド・リインフォースメントの世界ではまれなパフォーマンスと予測可能な音場に関するシステムの統一性を提供することができました。そしてV-DOSCはツアーリングスピーカーとしての確かな地位を確立しました。
クリーブランドのエンドユーザーは、レンタルした12個の追加V-DOSCが元々所有していたV-DOSCと簡単にかつ正確に合体することを確信することができます。これにはのコネクターやケーブル、様々な推奨クロスオーバーやアンプも含まれています。V-DOSCシステムは標準的なシステムではなく、一定の予防措置をとり、技術を備えていて初めてその驚異的なポテンシャルを引き出すことができるということを理解する必要があります。
ポテンシャルをうまく引き出す可能性を最大限にするためには、いくつか尊重するべきポイントがあります。これは技術のない初心者向けのシステムではありません。尊重するべきポイントの多くは、カバレッジエリアのフォーカスと、システムの調整に関連した部分です。
V-DOSCシステムはキャビネット間の間隔が5度を越えない限り、カップリングされているエンクロージャーの数には無関係に、完璧にコヒーレントな音場を生み出します。角度が5度を越えてしまうと、このキャビネットの分離によって縦の“リボン”がこわれ、円柱状波がこわれてしまいます。従ってキャビネットが正しく組まれていることを確認するために、アレイが正しくセッティングされているかをチェックする必要があります。こうした注意が払われていれば、常に素晴らしい結果が得ることができます。
前述のSPLのチャートを見ていただければ、特にSPLと減衰に関してV-DOSCがあらゆる大型の従来システムよりも優れた性能を持つことがわかります。従来のシステムと比べると、“くし形フィルタ効果”をなくすだけで、かなり数の少ないキャビネット及びパワーアンプで同じSPL値を達成することができます。従来の±3dBの変動のSPLでカバレッジを決める場合、球面状波（従来のシステム）だと減衰は音源からの距離が2倍になるごとに6dBであり、カバレッジ距離は1対2の比率以内です。
円柱状波ジェネレーター、つまりV-DOSCの場合には、円柱状音場の範囲内では減衰は距離が2倍になるごとに3dBにすぎません！！ つまりカバレッジ距離は1対4の比率以内となります。
水平方向のカバレッジは角度によって決まるので、実際のカバレッジエリアは、同じSPL値を距離“1”で達成する従来のシステムと比較すると4倍となります。
水平方向のカバレッジは前述の通り90度です。この水平面ではV-DOSCの反応は純粋に単独の音源として機能し、オーディエンスに合わせた調整も正確に予測することができます。
垂直方向の音場はかなりの長距離にわたり同じ高さを保ちます。この状況は、エンクロージャーが0度でスタックされている場合には特に顕著に現れます。カバレッジエリアからはずれた音場での減衰は-13dBか、多くの場合これよりも大きくなります。これにより反響する部屋や、近隣に騒音の問題を起こしていたこれまでコントロール不可能だった状況下での、邪魔な反射や外部への漏れが最小限に押さえられています。世界中の小さなホールやアリーナにとってこれがどんな意味を持つか考えてみて下さい！ 水平方向及び、垂直方向に決められたカバレッジを持ち、しかも会場の後方まで音を飛ばすためのディレイスピーカーも必要ありません！！
もう一度SPLチャートを見てみると、最大距離で必要な音圧レベルを得るには、V-DOSCの場合には従来のシステムと比べて小さいゲインで、しかも比較的短い距離で済むことがはっきりと示されています。距離と減衰の法則がいままでの考え方と違うためです。さらにV-DOSCシステムの波面のコヒーレンスは、くし形フィルタ効果によるエネルギー損失と、空気と非反射表面による吸収を防ぎます。事実、円柱状波の伝播によってハイエンドでは明らかな音のリフティングが見られます。
この三つの理由だけを考えても、非常に高いSPL値を長距離で実現するのに必要なエンクロージャーの数は従来のシステムと比べて大幅に少なくなり、結果としてアンプの数も減り、消費電力も減り、トラックに積む機材のスペースもかなり減少します。
OK.... BUT HOW DOES IT SOUND???
OK、でも一体サウンドはどうなんだ？？？
すべてのサウンドシステムに関して、評価の中で最も重要なものは、実際のサウンドについての評価かもしれません。従ってV-DOSCについての評価も実際に聴いて判断するのが一番よいでしょう。しかしこの文章を読んで技術力も経験もあるエンジニアならば、V-DOSCには他のシステムと根本的な違いがあり、それがいままでにないサウンドを生み出すであろうことを認めざるをえないでしょう。いままでコヒーレントの優れた音場の性質そのものについては色々な人々が議論してきましたが、それを実際に体験しミキシングする機会は与えられてきませんでした。しかしV-DOSCは議論されてきた理想的なシステムを実現しています。
音圧レベルは、システムの物理的サイズから考えるとと極めて高く、カバレッジエリアは正確に決めることができ、なおかつ完全に予測が可能です。このシステムは円柱状波面(Sylindrical Wavefront)と同一平面状対称(Coplanar Symmetry)のコンセプトの採用によって、垂直・水平の両方向のカバレッジ軸に於いて非常に高レベルのリニアリティを実現しています。 また距離に対するSPLの減衰が大幅に小さいため、カバレッジエリアは従来のシステムよりもずっと大きく、そして サウンドクオリティは、どのシステムと比べても非常にクリアです。
ステレオイメージは、90度の水平方向パターンとそのパターンを投射する能力のおかげで、オーディエンスエリアの中心部分だけでなく隅々まで素晴らしく、かつ明確です。 ライブ・サウンド・リインフォースメントの現場というよりもスタジオ（ニアフィールドの環境）にいるようです。
システムを購入またはリースする際に考えなくてはならない重要点の一つはコストです。スピーカーシステム、ケーブル類とコネクター類、そしてリギング用ハードウエアなどは小額の投資とは言えません。しかしシステムを動かすためのすべてのコストを計算してわかることは、他のどんな著名なサウンド・リインフォースメント・システムと比べても競争力で引けはとりません。アンプ、スピーカーシステム専用のプロセッサー、たくさんのリギング用ハードウエアやモーター、トラック輸送、ドライバー、レンタル代金、そうしたドライバーや他のスタッフの宿泊代金、その他のいろいろな付属経費がかからないことを考えれば、これは明らかにツアー向けの最も安価なシステムです！！
以上、V-DOSCに関する資料です。
V-DOSCに関する詳しい情報は、Coxaudio(us)で見ることが出来ます。
もっと詳しく知りたい方は、ast@ast-osk.comもしくは、ベステックオーディオ株式会社 藤原まで連絡をください。（その際は、アストから聞いたと言ってください。）
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