評論/情報 ＞ オーディフィル サウンドラボ ＞ 第18回 シミュレーションでのホーン長の比較1
上図に示したように、ホーンの開口部の面積を280cm2に固定したまま、ホーン長を調整したときの特性をシミュレーションしてみます。この場合、ホーン長が長くなるほど、ホーンの体積（スピーカーのサイズ）は大きくなります。
それぞれの条件を一覧表にすると、下記のようになります。ホーン長が1.0mの条件①は、ホーン体積が12.3Lとブックシェルフ型でも実現可能な寸法になっています。一方で、ホーン長が3.0mの条件⑤は、ホーン体積が37.0Lと大型のトールボーイ型になることが分かります。
Ｈornrespの入力画面は、下記のようになります。空気室内部の共鳴は、そのまま残して計算することにします。
①ホーン長 1.0m （理論共振周波数85Hz）
②ホーン長 1.5m （理論共振周波数57Hz）
③ホーン長 2.0m （理論共振周波数43Hz）
④ホーン長 2.5m （理論共振周波数34Hz）
⑤ホーン長 3.0m （理論共振周波数28Hz）
まず、ホーン長を伸ばしていくにしたがって、低域の再生下限が下がっていきます。これは、ホーンの一次共鳴（1/4波長）が下がっていくことに由来しています。
細かく見ると、1/4波長で計算される周波数よりやや高めのところにピークが出てきています。これは、ユニットからの出音との干渉の具合によるものと思われます。
また、ホーンを長くしても100Hz付近の低音域の音圧に変化はありませんでした。つまり、開口面積を変えずにホーン長を伸ばしても、低音量感が増えることは無い、という結果です。
最低域の挙動を見ていくと、ホーンを3.0mまで伸ばすと、ローエンドに相当する30Hz付近に明らかなピーク（凸）が現れます。一方で、ホーン長が1.5m以下では、ローエンドにピークは生じず穏やかなショルダーとして低域が減衰していきます。
ピークがあることは、共振Q値が大きいことを示しており、その帯域の量感を感じやすくなる一方で、音に遅れを感じる原因にもなることに注意が必要です。
いずれにしても、開口部の面積を変えずにホーン長を伸ばすことは、最低音域の再生が有利になることが示されました。これは長岡先生のコメント（D-7とD-55の比較など）とも合致する結果です。
①ホーン長 1.0m （理論共振周波数85Hz）
②ホーン長 1.5m （理論共振周波数57Hz）
③ホーン長 2.0m （理論共振周波数43Hz）
④ホーン長 2.5m （理論共振周波数34Hz）
⑤ホーン長 3.0m （理論共振周波数28Hz）
よく、「インピーダンス特性の4つのピークが同じ高さだと成功」と言われますが、そもそもホーン長が2m未満ではピークが4本になることは無さそうです。
なお、実際の作例では、最低域のインピーダンス特性ピークはシミュレーション結果より小さくなるような感覚があります。原因としては、空気漏れや、音の透過損失、吸音による損失など様々な影響が考えられます。
①ホーン長 1.0m
②ホーン長 1.5m
③ホーン長 2.0m
④ホーン長 2.5m
⑤ホーン長 3.0m
周波数特性の項目でも少し触れましたが、最低域の群遅延特性がホーン長が1.0～1.5mでは小さく、あまり低音量感を感じにくい結果になると思われます。ホーン長が2.0m以上になると、大きな遅延が得られ、ユラッと空気が動くようなBH特有の最低音域の表現が期待できます。
一方で、ホーン長が2.5m以上になると、400Hz付近の群遅延が60msを超え、ホーホーというかなり強烈な付帯音が発生することが懸念されます。実際は吸音材の効果により抑制されますが、こうした挙動は注意しておくべきでしょう。
・ホーンを短くしても、100Hz付近の低域量感は変わらない
・ホーンが短いと、インピーダンスの凸は4つにならないことがある
・ホーンが長いと、最低域の空気が動く感じは出しやすいが、400Hzのピークは強くなる
～続く～
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[第18回 シミュレーションでのホーン長の比較1
前回までは、実測でのホーン長について評価をしてきました。ここからは、シミュレーションソフトHornrespを活用し、様々なホーン設計での特性を見てみます。計算の条件
それではFostexの10cm口径フルレンジ「FE103NV2」を例に、ホーン長を1.0m～3.0mまで変えたときの変化をシミュレーションしてみます。FE103NV2はバックロードホーンに使える比較的安価なユニットということから選んでみました。上図に示したように、ホーンの開口部の面積を280cm2に固定したまま、ホーン長を調整したときの特性をシミュレーションしてみます。この場合、ホーン長が長くなるほど、ホーンの体積（スピーカーのサイズ）は大きくなります。
それぞれの条件を一覧表にすると、下記のようになります。ホーン長が1.0mの条件①は、ホーン体積が12.3Lとブックシェルフ型でも実現可能な寸法になっています。一方で、ホーン長が3.0mの条件⑤は、ホーン体積が37.0Lと大型のトールボーイ型になることが分かります。
Ｈornrespの入力画面は、下記のようになります。空気室内部の共鳴は、そのまま残して計算することにします。
周波数特性
ホーン長を1.0～3.0mまで変えた時の周波数特性は、以下のような結果になりました。ここで示しているのは、スピーカーユニット振動板とホーン開口の双方からの音を合成した特性です。①ホーン長 1.0m （理論共振周波数85Hz）
②ホーン長 1.5m （理論共振周波数57Hz）
③ホーン長 2.0m （理論共振周波数43Hz）
④ホーン長 2.5m （理論共振周波数34Hz）
⑤ホーン長 3.0m （理論共振周波数28Hz）
まず、ホーン長を伸ばしていくにしたがって、低域の再生下限が下がっていきます。これは、ホーンの一次共鳴（1/4波長）が下がっていくことに由来しています。
細かく見ると、1/4波長で計算される周波数よりやや高めのところにピークが出てきています。これは、ユニットからの出音との干渉の具合によるものと思われます。
また、ホーンを長くしても100Hz付近の低音域の音圧に変化はありませんでした。つまり、開口面積を変えずにホーン長を伸ばしても、低音量感が増えることは無い、という結果です。
最低域の挙動を見ていくと、ホーンを3.0mまで伸ばすと、ローエンドに相当する30Hz付近に明らかなピーク（凸）が現れます。一方で、ホーン長が1.5m以下では、ローエンドにピークは生じず穏やかなショルダーとして低域が減衰していきます。
ピークがあることは、共振Q値が大きいことを示しており、その帯域の量感を感じやすくなる一方で、音に遅れを感じる原因にもなることに注意が必要です。
いずれにしても、開口部の面積を変えずにホーン長を伸ばすことは、最低音域の再生が有利になることが示されました。これは長岡先生のコメント（D-7とD-55の比較など）とも合致する結果です。
インピーダンス特性
次に、インピーダンス特性を比較します。①ホーン長 1.0m （理論共振周波数85Hz）
②ホーン長 1.5m （理論共振周波数57Hz）
③ホーン長 2.0m （理論共振周波数43Hz）
④ホーン長 2.5m （理論共振周波数34Hz）
⑤ホーン長 3.0m （理論共振周波数28Hz）
よく、「インピーダンス特性の4つのピークが同じ高さだと成功」と言われますが、そもそもホーン長が2m未満ではピークが4本になることは無さそうです。
なお、実際の作例では、最低域のインピーダンス特性ピークはシミュレーション結果より小さくなるような感覚があります。原因としては、空気漏れや、音の透過損失、吸音による損失など様々な影響が考えられます。
群遅延特性
最後に群遅延特性を比較します。実測では評価することが難しい特性で、解釈が難しい部分もありますが、参考として掲載します。①ホーン長 1.0m
②ホーン長 1.5m
③ホーン長 2.0m
④ホーン長 2.5m
⑤ホーン長 3.0m
周波数特性の項目でも少し触れましたが、最低域の群遅延特性がホーン長が1.0～1.5mでは小さく、あまり低音量感を感じにくい結果になると思われます。ホーン長が2.0m以上になると、大きな遅延が得られ、ユラッと空気が動くようなBH特有の最低音域の表現が期待できます。
一方で、ホーン長が2.5m以上になると、400Hz付近の群遅延が60msを超え、ホーホーというかなり強烈な付帯音が発生することが懸念されます。実際は吸音材の効果により抑制されますが、こうした挙動は注意しておくべきでしょう。
まとめ
今回は、ホーン開口部の面積（放射面積）を同じにしたまま、ホーン長を変えてのシミュレーションを行いました。結果をまとめると、以下の通りです。・ホーンを短くしても、100Hz付近の低域量感は変わらない
・ホーンが短いと、インピーダンスの凸は4つにならないことがある
・ホーンが長いと、最低域の空気が動く感じは出しやすいが、400Hzのピークは強くなる
～続く～
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