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第四十九話「45×65に棲む鸚鵡貝」 3．「S800の驚嘆すべきウーファー」
そしてボイスコイルボビンを延長して直径150mmのカーボンファイバークロスのセンタードームに連結するというマッシュルーム・コンストラクション、 これは写真3の中央部の断面に見られるような構造からネーミングされたようである。
ここでweb siteや雑誌にも取り上げられていない、この随筆ならではの貴重な画像をご紹介する。上の写真はN801のウーファーの裏側をクローズアップしたものである。 表面はペーパーとケブラーファイバーの一見紙の質感のみに見える38センチの振動板であるが、 裏面にはこのような筆で塗ったというよりはヘラで盛り付けたような結構な厚みのレジン系樹脂のコーティングが施されている。
レコーディングモニターとして音響的にコントロールされた部屋でのハイレベル・モニターを前提としたN801に対して、 S800では同等なマキシマム・パフォーマンスを有しながら一般家庭のリスニングルームにおいて小音量から最大音量まで、 よりコントロールされた低域再生を目的として設計されたのである。
さて、これまでに述べてきたS800のウーファーだが、それをN801のウーファーと並べて比べたのが次の写真である。
4．「エンクロージャーの秘密」
これがS800の素晴らしいトランジェントの低域再生を可能にしたエンクロージャーにおけるテクノロジーであり、 優美なカーブをボディーに取り入れたキャビネットデザインの根拠ともなるものである。これによってキャビネットを構成するパネルに平行面がなくなり、 より一層マトリクス構造の効果を完璧なものにしているのである。Nautilusを開発したローレンス・ディッキーが考案したマトリクス構造を採用し、 Nautilus 800シリーズのエンクロージャーをデザインしたのがモートン・ウォーレンであり、従来の同社のエンクロージャーの生産を手がけてきたデンマークのルードビクセン社が担当し、 手作りにたよるのではなく全て金型とコンピューター制御による加工機で均一な製品を量産することを可能としているのだ。 そして、これまでに述べたエンクロージャーデザインによる低域再生のための技術は、驚くべきことにB&Wがすでに開発済みの技術であり、 従来の製品で実証されてきたものであるということなのである。
自然界には流体力学の法則にしたがった素晴らしいメカニズムが当然のごとく存在しているわけだが、B&Wに在籍するゲリー・ギーブス博士が流体力学の専門家であるということを考えれば うなずけることである。B&Wは無駄な金を使っていないということだろうか。 このウーファーの振動板がエンクロージャー内部のバックプレッシャーの影響を受けずに、入力された信号に忠実に動作するためには、 キャビネット構造のこれら二つの要素がS800の低域のトランジェントの向上に貢献しているのである。そして、このバックプレッシャーの影響を完全に消去してしまったのが、 あのNautilusである。詳細は以下を参照。特に技術的な要素は第２９話でわかりやすく述べていので、ぜひ読み返して頂ければ何よりである。 DYNA-HAL-音の細道(39) DYNA-HAL-音の細道(29) DYNA-HAL-音の細道(9) さて、後ほど述べる中高域の再現性に関してもS800のキャビネットデザインは外観上の美しさに呼応する形で音質上の貢献をしているポイントがある。 大きさ的にはN801とN802の中間くらいの大きさだが、外装はグレー・タイガー・アイのハイグロス塗装仕上げとなっており、 更にキャビネット・トップとフロントバッフルには高級車の内装に多用されているコ コノリーレザーを使用している。磨き上げられた厚い塗膜はキャビネットの表面硬度を上げると共に表面をダンプする。 また、コノリーレザーのバッフル面ではウーファーによって加振されるバッフル振動を遮断する。 当然キャビネット・トップのレザー張りの部分についても中高域の不要な輻射を適切にダンプしているということなのだ。このようなこだわりの表面仕上げについては、 エグレストンワークスが処女作の「アンドラ」でイタリア産の御影石を本体の両側面に貼り付けたり、 ウィルソンがメタクリレートと呼ばれている超高硬度の素材でキャビネットを構成することにも同様な配慮がなされているものである。 しかし、S800は美しい…。こればかりは写真では伝わらない高級感が実物にはある。
5．「非常識なミッドレンジとは」
S800はまず磁気回路からして新設計となっている。 使用マグネットは直径72mmのネオジウム(NeFeB)に変更され、トッププレート厚も6mmからミッドレンジとしては驚異的な10mm厚に変更された。 これによって最大振幅に対してもボイスコイルはギャップをはずれることなく歪率の大幅な向上が図られた。 そして、磁気回路をコンパクトにすることにより、振動板背面の反射を低減することにも一役買っているのである。 さて、この一見何の変哲もないようなミッドレンジユニットであるが、どこがNautilusと違うのか。それはN801が設計された段階にまでさかのぼって述べていく必要がある。 N801のミッドレンジの登場は従来のコーン型ドライバーの常識を覆すものであった。160mmの直径を持ちながら3オクターブ半に及ぶ帯域を完全にカバーしなければならなかった。 もし高い剛性をもったコーン型振動板を用いて必要な帯域をすべてピストンモーション・エリアでカバーしようとしたら指向性が問題となる。 160mmの振動板では2.5kHz以上では指向性が強くなり、フラットな軸上レスポンスと均一なエネルギーレスポンスを両立できないのである。 つまり、ユニットの軸上では高域側のレスポンスは得られるが、 主軸から外れてリスニングポイントがユニットに対して角度が付いてくれば来るほど高域特性がロールオフされてしまうということだ。 350Hzから4KHzまでという広い帯域をカバーするのにB&Wが考えたことは、何と振動板の分割振動を巧みに応用するということであった。 つまり周波数が高くなるにつれて、あたかも振動板の面積がそれにともなって小さくなっていくような動作をさせようとしたのである。 このような目的でのコーン型ユニットの形式では整合共振型といわれるものがある。再生する周波数の変化と共に同心円状に分割振動を発生させ、 周波数特性を平坦にするという古くからある方式である。これはコーンの中ほどにコルゲーションと呼ばれる同心円状のリブがあるものが多いが、 残念ながらコーン自身の中で定在波を発生し音質的には強いカラーレーションが避けられないものである。 さあ、ここで登場するのがB&Wのトレードマークとも言うべきウォーブン・ケブラーコーンである。 これは高張力ケブラー繊維を直角に織り込んだものであり、やわらかいバインダー材によって保持されている。 そのために、何とこのケブラー繊維は外部からエネルギーを与えられた場合にはある程度動くことが出来るのである。 この黄色いコーンは円形でありながら折り目によって四角い分割振動を発生させるのである。四角い分割振動はコーンネック（円錐の中心部）からの距離がランダムであり、 そのためにコーンの内部で発生する定在波を分散させてしまうのである。 つまり、カラーレーションがなくフラットな軸上レスポンスとエネルギーバランスを両立するということが可能になったのである。 しかし、問題はそれだけではなかった。まず右の不思議なグラフィックスをご覧頂きたい。 これはB&Wのピーター・フライヤー博士が開発したLaser Interferometryという観察・測定技術を駆使してミッドレンジユニットのコーンの挙動を画像化したものである。 上から順番に見ていくと、特定のエネルギーが加えられコーンの表面に現れた極めて微弱な変動をデフォルメして表現したものであることがおわかり頂けるだろう。 それがコーンの中心部から外周に向けてエネルギーが伝播していくのはよいのだが、最外周まで伝わってから一挙に全体が大きく乱れてしまっていることがお分かり頂ければ何よりである。 つまり、前述のウォーブン・ケブラーコーンを採用しても、このように振動板のエッジ部分で反射を起こし、それがコーン全体に更なるカラーレーションをもたらしているのである。 さあ、これをB&Wはどのように対処したのか。 この部分はN801もS800も同様な手法であるのだが、単純に言えば「エッジレス」構造を考え出したのである。 正確にはFSTエッジと呼ばれ、非常に密度の低い高分子フォーム材にコーンの外周端が乗っかっているという構造なのである。 それを採用した結果を同様な方法で画像化したものが右のものだ。 周辺部の黄色い部分はコーンの中心部から伝播してきたエネルギーが、このFSTエッジによって恐らく熱エネルギーに変換されたものではないかと思う。 そして、本来エッジがあった外周部から折り返される前ページのような規則性のある反射成分はなく、 かなり広範囲に分散されて特定のカラーレーションが発生し得ない状況を作っている状況が右の一番下の状態ということだ。 従って定在波は発生せず、またFSTエッジの無視できないスティフネス（軟らかさの指数）と重量でコーンの動作に制約を加え、 その表面で不要な音を発生させるエッジが存在しない画期的なコーン型ミッドレンジユニットが完成したのである。 いやはや、B&Wの研究者たちは本当に苦心惨憺してこのミッドレンジドライバーを開発したものだ。さて、ここで最初に述べたNautilusとの大きな相違点ということに話しを戻すことにする。 N801にしてもS800にしても様々な要因から3ウェイにまとめる必然性があった…、そしてミッドレンジには広大な帯域をひとつで担ってもらう役割が生じた・・・、 そして今まで述べてきたように分割振動を応用することで広帯域化を実現しようとした…。 さあ、それではNautilusはどうしたのかというと、最初の設計段階から可聴帯域のすべてで完全なピストンモーションを前提としており、 S800のミッドレンジがひとつでやろうとしていることを最初から二つのユニットで妥協なく再生するようにしているのである。 そうです、Nautilusは200Hzから800Hzをミッドロー・ドライバーが、800Hzから3KHzまでをミッドハイ・ドライバーが完璧なピストンモーションで再生しているのである。
6．「S800の新世代トゥイーターとは」 さて、いよいよS800のトゥイーターに言及する。新フォーマットであるSACD/DVD-Aへの対応とは何を意味するのか。 超高域特性のみが喧伝される傾向にあるトゥイーターの存在感であるが、B&Wは可聴帯域を超えた高域特性の再生限界を拡張するために、 肝心な可聴帯域内での特性を犠牲にするのはナンセンスであると考えた。 一般的には硬質なダイアフラム(振動板)を使用したりドーム形状を深くしたりして高域共振周波数をより高くすると、それよりも低い周波数帯域の特性の乱れを引き起こすことになる。 また、スーパートゥイーターを加えた4ウェイ化はクロスオーバー・ネットワークによる位相遅れが発生し好ましくない。 また、ユニット間の距離も問題になってくる。例えば10KHzではキャンセルが生じる波長は何と1.7センチほどしかないのである。 従って、B&Wでは可聴帯域の特性を犠牲にすることなく3ウェイによって再生帯域を拡大するという手法を選択したのである。余談であるが新フォーマットにおける超高域特性をどのように考えるか、これがそもそも説明不足の感がある。 まず、SACDなどは国産の場合には意識して50KHzから70KHzあたりからロールオフさせる高域フィルターをプレーヤーの内部に装備している。 これは真空管のアンプや年代物の古い設計のアンプに接続した場合に高域発振を引き起こす可能性があり、プレーヤーを製造したメーカーにクレームが入るのを配慮してのことだという。 また、SACDの理論上の高域特性については単純に100KHzというのはS/N比を重視しない場合に言えることであって、可聴帯域と同じS/N比を前提にすればそこまでは伸びているとは言えない。 DVD-Aプレーヤーにも大同小異な論争はあるのだろうが、このように新フォーマットとしては必ず100KHzまでの再生帯域がなくてはならないというわけでもないのである。 また、現在実用化されている録音用・測定用マイクロホンでも高域特性の限界はせいぜい40KHz止まりであり、 確かにスーパートゥイーターを測定するマイクで150KHzまでの特性を持っているものもあるが、そのダイヤフラムは何と直径はわずか3mmしかないのである。 更に100KHzを測定する場合にはスーパートゥイーターの前方10センチにマイクをセットしてスペックを出しているメーカーもあるというのだ。 ちなみに、この点については私がここで採用しているmurata ES103は軸上1メートルの距離においてもビシッと100KHzをクリアーしていると設計者は語っておりましたが・・・。 そして、マイク自身の特性を測るための標準マイクの高域特性が規定されているのは20KHzまでなので、それで40 KHzまでを校正しようとしても無理のある話しとなってしまうだろう。 このように出力するプレーヤー側とそれを再生するというキャッチフレーズのスーパートゥイーター搭載のスピーカーシステムにおいては、 まだまだ課題が山積されているという状況なのである。 ということで、現在求められるトゥイーターの能力として、単純に高域限界周波数が高ければいいというわけではないということ。 そして、可聴帯域内では特性の乱れを起こさず、20KHz以上は余裕をもってなだらかに減衰していくことが望ましいと彼らは考えたのである。 さて、それでは最初にこれまでのNautilus800シリーズに搭載されているトゥイーターがどのようなものであったかを確認しておきたい。 ダイヤフラムはアルミ合金の25mm口径であり、フラットタイプのフォーム・フリーエッジを用いてピストンモーション領域をコントロールしスムースなレスポンスを確保していた。 高耐熱カプトンフィルムのボイスコイルボビンに占有率の高いCCAW(銅被覆アルミ)リボン線を巻き、振動系の軽量化と高能率化を図っている。 ボイスコイルの引き出しリードワイヤーは耐金属疲労性に優れたベリリウム・カッパーリボンを用いている。磁気回路は直径45mmのネオジウム(NdFeB)マグネットを使用し、 17.000Gaussの磁束密度を得ている。そして、これをアルミのNautilusチューブに結合することにより放熱効果を高め、 同時にミッドレンジ同様にダイヤフラム後方の音圧を抜き取ってしまい振動板にストレスを与えない構造としている。 その結果として高域共振周波数は約27KHzにあり、そこまで極めてフラットなレスポンスを実現している。超高域特性はマイナス6デシベルで30KHzを余裕でクリアーしている。
さて、ここで写真の真ん中にあるパーツに注目していただきたい。光の加減がどこか違って見えるだろうか。 これは磁気回路のポールピースなのだが、通常は銅をコーティングする事が多いのだがS800では純鉄（低炭素鋼）製のポールピースに純銀のコーティングを施しているのである。 一般的にはショートリングとして銅キャップを使うのだが（S800のウーファー及びミッドレンジも同様）、もしトゥイーターにこれを使った場合には十分な厚みが必要であり、 見かけ上磁気ギャップが広がったのと同じこととなり、磁束密度が低下する。 純銀は銅よりも電気抵抗が低いので薄いコーティングで同じ効果を得られるため磁束密度の低下が少ないのである。 それにプレートを重ねたのが左のものであり、ボイスコイルを挿入するギャップが形成されているのがわかる。この上に右側のドーム型ダイヤフラムが重ねられるという構造になる。 ボイスコイルのインダクタンス成分を減らすショートリングの役目も含めて、高調波歪を抑え更に高域に向かってのボイスコイルのインピーダンス上昇をも抑制することができたという。 その結果、S800の超高域特性はマイナス6デシベルで何と50KHzにおよび、更に可聴帯域では非直線歪を一層下げることに成功したのである。 これには参った!! 何と贅沢な試みであることか。 7．「クロスオーバー・ネットワーク」 クロスオーバー・ネットワークの電気的な構成はB&Wの一貫した手法を踏襲している。 ウーファー用のローパスフィルターとトゥイーター用のハイパスフィルターはともに18dB/octであり、ミッドレンジ用のバンドパス・フィルターは上下ともに12dB/octの非対称型で、 すべてのユニットは正相接続である。これはユニットの前後の配置が総合的に時間軸で揃えられており、タイムアライメントが図られていることが前提で成り立つものである。 各フィルターのスロープ特性はスムースなクロスオーバーと歪率特性、及びパワーハンドリングを考慮しており良好なインパルス応答特性が得られるようになっている。 そして、各フィルターは相互干渉を避けるために独立した構造となっている。ミッドレンジのスロープ特性が上下の二つと違って12dB/octであることに気が付かれたと思うが、 前述しているように広帯域を自然な形で担うミッドレンジは緩やかな遮断特性で使用してこそ本領を発揮するというものなのだろう。私の記憶が正しければGOLDMUNDのAPOLOGUEはシステム全体で600個以上のエレメントを使用したネットワークであった。 アメリカのTHIELが開発したCS5では確かネットワークのパーツは136個あったはずだ。最近ではKRELLのLAT-1も恐らくは50個以上の素子をネットワークに使用している。 これらの複雑なネットワークのパーツすべての中をオーディオ信号が通過するわけではなく、 位相軸と時間軸をアライメントするための制御用として各々の7割くらいの素子が使用されているのだ。 そして、逆の現象もあった。私も大変高く評価しているAVALONのOsiris(オザイラス)はスピーカー本体とネットワークのシステム1セットで総重量が1トンという巨大なシステムであり、 5ウェイのすべてが独立した五つの入力端子を備えていた。スピーカーのネットワークも究極的にはこうなるという見本のような存在であったが、 そのAVALONもEidolonからは入力端子はシングルとなりネットワークの素子数も従来の三分の一になってしまった。 これはユニットのコントロールが設計者の意図したレベルで出来るようになったので、複雑なネットワークの必要性がなくなったということであった。 つまり、設計者の理想にかなわないユニットを使わざるを得ないのでネットワークでの複雑なコントロール機能が必要となっていたということなのである。 さあ、ユニットもすべて自社で設計製作できるB&Wは、というと…。何とフィルターとアッテネーション抵抗のみというシンプルさで、補正回路は一切ないのである。 思えば前述の世界のハイエンド・スピーカーのメーカーたちはユニットをヨーロッパのメーカーからの供給に依存しているものであり、 あのTHIELも最近のCS6あたりからユニットを自社製造してネットワークの部品点数をやはり従来の三分の一にまで減らしていたことを思い出した。 つまり、B&Wはユニットそのもので特性をコントロールして設計できるので、ネットワークによる補正を必要としないのである。 そして、彼らは他社のようにOEMで自社のユニットを外部に販売するということは一切考えていないのである。 さて、話しを進めることにする。N801のネットワークもS800と回路構成は同じであるが、使用パーツのグレードが違いすぎるほど格差がある。 キャパシターにはウーファー用ローパスフィルターのみ300μFのノンポーラ電解コンデンサー（損失の大きさは直列にダンプ抵抗が入るので比較的問題となりにくいので）を、 他には損失が極めて極めて少ない高耐圧ポリプロピレン・フィルム・コンデンサーを使用している。 また、チョークコイルには大きなインダクタンスについてはコア（歪の少ないパウダー・アイアン・ドラム）入りコイルを、それ以外には磁気飽和のない空芯コイルを使用している。 アッテネーション抵抗やダンプ抵抗にはビシェイのメタルクラッド抵抗を（熱的なアッテネーションを抑えるために）並列で使用している。これらがN801のネットワークの概要である。
左写真はウーファー用のローパスフィルターであるが、まずリードワイヤーの太さに驚く。 以前はvan-den-Hulのケーブルを使用していたのだが、よく見ると表面にはB&Wとレタリングされている。 一見しておわかりのようにコイルはすべて空芯であり、それはそれは太い銅線が巻かれている。
さて、ここで面白いものを見せてもらったのが次の写真である。
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