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音響やPAのプロは、イベント会場のセッティングを行う際には、音の三要素を踏まえてレンタル機材・機器の適切なセッティングを行っています。
その音の三要素とは、音の性質を決める要因の基本的なもので、「大きさ」「高さ」「音色」のことをいいます。音は空気の微小な振動であるため、音の大きさは、空気の振動する幅の大きさに比例することになります。空気の振動する幅が大きければ音は大きくなり、逆に幅が小さければ音も小さくなります。
音の振動が１秒間に繰り返す回数を「周波数」といい、100回繰り返せば100ヘルツ（Hz）といいます。この音を形成する基本的な周波数の高低で音の高さが決まります。つまり、周波数の数値が多くなれば高い音になり、周波数の数値が少なくなれば低い音になるなど、周波数を変化させれば、音程を変えることができます。
しかし、楽器ごとに違うなんともいえない美しい音色は、音の大きさと高さだけで構成されているのではありません。これに、音色の要素が加わって、あの音質の違いになっているのです。このことを音響学では周波数成分と呼んでいます。音の高さは基音（基本）となる音のことで、基音に「倍音」が加わって音色が生まれます。倍音は「基音の整数倍」の振動で、楽器ごとの倍音の含有率の違いで様々な音色が生まれてくることになるのです。こうした楽器ごとの音色の違いに合わせて、レンタルの音響機器・機材やPAは、会場の状況を踏まえながら最高の音質になるようにセッティングされます。
音の感覚と音響やPA
音が１０ｄB上がると、人間にとっては音の大きさが２倍になったと感じます。２０ｄB上昇すると４倍、３０ｄBで８倍大きくなったように感じます。このように、感覚としては１０ｄB毎に２倍の変化を感じます。人間の感覚は、物理的な刺激が２倍、４倍、８倍というように倍増すると、はじめて等間隔で音の感覚が大きくなったように感じるという、感覚が物理量に比例する対数的性質を持っています。これをウェバー・フェヒナーの法則といいます。音響やPAのプロは、コンサートなどにおいては、こうした音の特性まで踏まえて、レンタル機材・機器の適切なセッティングを行っています。
ラウドネス曲線と音響やPA
人間の耳は、不思議なことに同じｄBの音でも低い周波数の方を小さく感じます。また、4000Hｚあたりの音を一番強く感じるなど同じ大きさの音でも周波数が違うと音の大きさの感じ方が違います。この人間の感覚について周波数特性をまとめたのがラウドネス曲線です。1000Hzの50ｄBの音と100Hzの60ｄBは人間にとって同じ大きさの音に聞こえるということになります。音響やPAのプロは、こうした音の特性まで踏まえて、レンタル機材・機器の適切なセッティングを行っています。
カクテルパーティ効果と音響やPA
人間の耳は、自分が聞き取ろうとする意志があれば、その音だけを捉えることができる不思議な能力を持っています。例えば、人が多くいるパーティで、雑多な人の話し声や笑い声、ＢＧＭなどで騒がしい状況でも、話している相手との会話では、周りの音より大きな声を出さなくても聞き取ることができます。また、一部の会話が聞き取れなくても、前後の内容や相手の仕草で、脳が補足して会話を成立させています。音響やPAのプロは、こうした音の特性まで踏まえて、パーティ会場のＢＧＭやマイクの音量を考慮して、レンタル機材・機器の適切なセッティングを行っています。
寒い日、暑い日の音響やPA
空気の密度が均一であると仮定すると、音は、静かな湖面に石を投げ込んだ時に出来る綺麗な波紋が広がっていくように、広がっていきます。しかし、音は温度によって速度が変化するため、気温が高いと速くなります。昼間、地上が暖まって、地表面が暖かく上空が冷えていると、音は上へ上へと屈折します。逆に、冬などの夜は、地上が冷えていると、音は下へ下へ屈折します。こうしたことから、寒い冬の夜などでは、遠くの音が良く聞こえるようになるのです。音響やPAのプロは、野外コンサートなどにおいては、こうした音の特性まで踏まえて、レンタル機材・機器の適切なセッティングを行っています。
音響やPAの音のドップラー効果
音響やPAの音の周波数関連で、ドップラー効果というのがあります。子供のころ、救急車が迫って来るときと立ち去る時の音の違いを不思議に思ったり、また、交差点をゆっくり曲がる時には音が変化しないことを不思議に思った人も多いことでしょう。これは救急車のサイレンの音が、近づいてくるときは周波数が圧縮されるため高く聞こえ、通り過ぎて遠ざかっていくと周波数は伸びるため低く聞こえるからです。
ちなみに、救急車が時速60キロで走っていたとすると、単位を合わせるため、これを秒速に換算すると約17ｍになります。音の速さが340ｍなので、17÷340で５％圧縮されることになり、波長が短くなるので音が高くなります。逆に、遠ざかるときは５％伸びるて波長が長くなり音が低くなります。この波長の変化が音の聞こえ方に影響を与えているのです。
そもそもイベントやコンサートなどでレンタルされる音響機材・機器やPAでいうところの「音」とは、物体の振動によって人間が聞くことができる20Hz～20000Hｚの可聴域のものをいいます。こうした可聴域外は、超音波や超低周波と呼びます。これらは人間の耳には聞こえませんが、人体に影響を与える場合もあります。特に、超低周波は、道路や工場などの振動が伝わって、や頭痛や圧迫感などを引き起こし問題になることがあります。
このHz（ヘルツ）は周波数のことで、1秒間に何回の振動をしたのかを示した単位です。小さい周波数の音は低く、大きい周波数の音は高く聞こえます。低い周波数の音は、遠くまで届きますが、高い周波数は、障害物に当たると遮断されてしまいます。これは、無線で使用している電波の周波数にも同じことがいえます。
音の速さは秒速約340ｍですが、音速は気温の影響を受けます。音速の計算式は、「音速＝331.45+0.61×気温」となり、気温が高くなるほど音速は速くなります。これを時速に換算すると約1225km/hとなります。この速度は、音が空気を伝わる時の速さであり、それ以外では速度が変化します。例えば、水中であれば秒速1500ｍになり、鉄であれば秒速5950ｍにもなります。
音の大きさはデシベル(ｄB)で表現します。デシベルのデシ（ｄ）は小文字、ベル（B）は大文字で表記します。このデシベルは、音のエネルギーで表現していると、何桁もの数字を扱わなくてはならなくなり、扱いにくいということと、音の物理的刺激の対数が人間の感覚量にほぼ比例するので、エネルギー比の対数を取ったものになっています。
