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スピーカー位相反転による音のキャンセル実証

音のキャンセル実験

部品と材料

最良の結果を得るには、標準的なスピーカーキャビネットに収納されたマッチングスピーカーを使用してください。抵抗はAC電源接続時にドライバーが過駆動されるのを防ぎます。

参考文献

『Lessons In Electric Circuits』第2巻 第1章:Basic AC Theory(基本交流理論)

学習目標

回路図

スピーカー位相反転による音のキャンセル実証

イラスト

スピーカー位相反転による音のキャンセル実証

手順

  1. 各スピーカーを220Ω抵抗を介してAC電源に接続。この抵抗がドライバーへの電力を制御します。
  2. 60Hzの低周波トーンを生成し、両スピーカーから音が出ることを確認。
  3. スピーカーを1〜2フィート離して向かい合わせに配置し、60Hzトーンを聴取。
  4. 片方のスピーカーのみ極性を反転(正負リードを入れ替え)。知覚音量の変化を比較。
  5. 極性反転を繰り返し、音量変化を観察。

片方のスピーカー接続を反転させると位相が反転します。2波が同位相なら互いに補強し音が大きくなります。180°位相がずれると打ち消し合い、音量が著しく低下します。この原理は音響、電気、水、光などすべての波現象に適用され、アクティブノイズキャンセレーション技術の基礎となっています。

マルチスピーカーのステレオシステムでは、適切な位相合わせにより音波が建設的に加算され、部分的な打ち消しを防いで全体音量を最大化します。ACシステムに固定的な「極性」はありませんが、相対的な配線順序が性能に影響します。

ノイズキャンセレーションシステムは環境騒音を取得し、反転コピーを生成、両信号を重畳します。定常周波数ノイズならキャンセルは容易。広帯域ランダムノイズには、リアルタイムで精確な逆波形を生成する高度な信号処理が必要です。

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