JBL 2360A (8)

2360Aのことをより深く理解するためには、比べられる相手、ライバルが必要。
黄色いホーンの場合、それはALTEC MR94と94A。

MR94との出会いはヨハネスさんのA5システムでした。
そのMR94の音は…本当に素晴らしかった。
生粋のJBLファンとして叩きのめされた。

シネマシステムの歴史から推察すると、MR94は2360Aに届かなかったホーンではなかったのかと思っていました。
しかし、ネットワークの、それも定指向性ホーン用の補正回路を備えていないそれにつながれてのあの音は、想像をはるかにはるかに超えるものだったのです。

ALTEC vs JBL。
誰が何と言おうとこの構図に当てはまるのはMR94と2360Aだけ。
あの日以来。




しかし、日が経つにつれていろいろな疑問が湧いてくる。
MR94の実力がほんとうにあの音の原因だったのか。
ドライバーのちがいなのではなかったのか。

それを確かめる機会はやがてやってきた。
なんとなく入手したMR94A。
これはFRPホーン。
MR94や2360Aよりもはるかに剛性がある新型。
MR94はそれ以前のマルチセルラホーンと同じ造り。

ただしドライバーは黄色いホーンと組合わせている2446Hのスナウトレス版として2451Hをあてがった。
スロート部分には0.05インチの段差があるが、これはそのまま接続した。
しかもMR94Aは縦置き。
不利な条件下でMR94Aを負かしてやろうと思ったからだ。

そしてその音に驚嘆させられた。
またしても打ち負かされたのはこちらのほう。
ホーンの材質も、スロート部分の段差も、そしてドライバーの相違も超えて、MR94Aは「あの音」で鳴り響いた。
ほとんど未調整の状態なのにどうしてこんな音が出せるのであろうか。
その後もその状態で聴き続け、比べ続けたが、結論は変わらない。
現在でもMR94と94Aは2360Aの手強いライバルである。



聴感上の周波数レスポンスはMR94 94Aの方が2360Aよりも整っている。
おそらく大型マルチセルラと代替可能にするために、ネットワークにそのまま接続しても使えることを考えて開発したのかもしれない。
さらに、4インチダイアフラムではなく3インチダイアフラムで300Hzから使用可能とするために、ホーンのプロポーションをあれこれ試したのかもしれない。
2360Aのスロート口からスリット部分までの長さに対してMR94Bはその長さが短く、その代わりにMR94Bのベル部の方が長い。
全体のプロポーションはMR94Bの方がエクスポネンシャルホーンに近いことが理解できるだろうか。
より自然なプロポーションが一役かっているのは間違いない。

JBL 2360A (7)

"JBL Professional White Paper New 4675C-HF with 2360B"に掲載されていた2360AとBの周波数レスポンスグラフです。
約420Hzから5.5kHzまでが110dBを超えて盛り上がっており、低域側のレスポンスは-6dB/octぐらいで低下しています。
これでは帯域別のEQ抜きで使用するのは難しいです。
う～む。

一方、Beamwidthのグラフはかなり優秀です。
垂直方向(Vertical)が800Hz以下では広がってしまいますが、それでも250Hz(2360Bでは200Hz)まで約100度を維持しています。

もし2360Aと同等の大きさのエクスポネンシャルホーンであれば周波数レスポンスグラフはおそらく200Hz程度までフラットなのではないでしょうか。
カットオフ周波数は変わらないものの定指向性のために軸上のレスポンスが犠牲になっているのです。
途中にスリット（ギャップ）などが設けられているため、エクスポネンシャルカーブからは程遠い変則的な広がり形状となっているためです。

JBLは、現代的なホーンの設計が様々な要素を勘案して行われていることをTechnical Note "Progressive Transition Waveguides"の冒頭で述べています。
その様々な要素とは、周波数特性（軸上及び軸外）、水平及び垂直のBeamwidth、directivitiy index、インピーダンス特性、高調波歪、そして、低域のカットオフ周波数です。
これら要素のうちいくつかの要素を重視し、その他のいくつかの要素を妥協することにより、ホーンの性格が決定されます。
そして、こうした要素のすべてがホーン臭さの強弱と関連しているのでしょう。

Horn design involves balancing compromise.
Key performance parameters that can be controlled by the designer include: frequency response (both on and off-axis), horizontal and vertical beamwidth, directivity index, electrical impedance, harmonic distortion, and low frequency cut-off.





















Beamwidthとは-6dB落ちの範囲のカバー角度を言います。
2360の米国特許に掲載されている下のグラフには軸上0°のレスポンスから-6dB落ちの箇所にマーキングがされています。
このマーキングは水平方向(Horizontal)ではおよそ310°と80°であるため、800HzのBeamwidthは約100度ということになります。
同様に垂直方向(Vertical)ではおよそ337°と23°であるため、約45度ということになります。

-6dB落ちの範囲が何故重要なのかはEAWの資料に以下のような解説があります。

"複数のスピーカーでアレイを構成している場合、システム全体のリスニングエリア内で継ぎ目のないカバーエリアを実現することが要求されます。
どうにかしてロブや相互干渉を回避しながら個々のスピーカー出力を組み合わせなければなりません。
これが実現できるのは、カバー角内で平坦な特性を持ちカバー角からはずれると極端に出力が低下するという、想像上のスピーカーだけでしょう。
このスピーカーなら互いに正しい角度で配置するだけで、継ぎ目のない指向性を作り出すことができます。"

こうした特性はまた、指向角度のエッジで公称レベルからちょうど6dB低下するような出力を持つスピーカーでも達成することができます。
この状態であれば隣り合った2本のスピーカーが合算され、2本の間で継ぎ目のない特性を提供するでしょう。
複数のスピーカーで出力を構成する場合、特性がロールオフする角度はあらゆるカバー角で完全に合算されていなければなりません。"

JBL 2360A (6)

お世話になっているハイファイ堂の過去情報データベースに掲載されていた画像です。

下の画像は2360のスロート部分である2360T。
スロート口の形状は円形です。

下の画像は2360Aのスロート口です。
左右が狭くなっている小判型。

現行型である2360Bは円形です。
スロート部は2分割タイプ。

黄色いホーンは左右何れも小判型でした。
最初に見たときはひっくり返るほど驚き、がっかりしたのをおぼえています。
ホーン部は左右の形状が異なるし、これは困ったことになったと。

その後、ヨハネスさんが2360のスロート口は円形だと言うので、これは妙だと。
調べてみると最終型といえる2360Bは円形に戻っています。
JBLは2360シリーズを生産しつつ、よりよい特性に仕上げるべくいろいろと試してみたのでしょう。

一般的に定指向性ホーンのスロート部は回折スリットを形成するため、ドライバーの円形の出口をスムーズに矩形に変化させる役目を持っています。
小判型の場合はこのような変化ではないような気がします。
スナウトとスロートの間にわざわざ垂直面を持つ突起が飛び出している状態にしている。
狭まっている範囲の音圧低下が狙いなのでしょうか。





下の画像はMR94のスロート口です。
スロート口の奥が狭くなっていますが、左右方向が狭くなっている小判型とは異なり、上下方向が狭くなっています。

小判型やMR94のスロート口の形状は、それらホーンの特性をより良好なものにするための補完手段だったのかもしれません。

JBL 2360A (5)

2360Aの正確な発売年はよく分かりません。
1982年度のカタログには2360Ａが掲載されています。

別冊ステレオサウンドのJBL 60th Anniversaryの年表によると、2360が発売されたのが1983年、2360Ａは1986年と記載されています。
日本での発売年ということなのでしょうか？
なお、2360Ｂの発売年もよく分かりません。

2360のホーン部には"2360Ｈ"（HornのH）、スロート部には"2360T"（ThroatのＴ）と表示されたステッカーが貼付されています。
2360Aはスロート部のステッカーにも2360Aと表示されています。

ホーン部の形状は全部で4種類確認しています。
最初期と思われるホーン部は、下の画像の右上のホーンです。
ヨハネスさんが所有されていましたが、その後売却されたようです。
スリット（ギャップ）が円弧形状ではなく、MR94のように直線状。
ホーン部のステッカーには2360Hと表示されていたように思います。

2番目の形状は下の画像の黄色いホーンのホーン部。
黄色いホーンシステムの左側CHの2360Aです。

2360と2360Ａの初期のタイプがこのホーン部の形状。
円弧状スリットの両縁はシャープな形状です。
これを「シャープタイプ」と呼ぶことにします。

第3の形状は黄色いホーンシステムの右側CHの2360A。
こちらの円弧状スリットの両縁は丸まっています。
これを「ラウンドタイプ」と呼ぶことにします。

ラウンドタイプは2360Aの後期型。
そして2360Bのホーン部の形状に受け継がれます。
2360Aの後期型と2360Bのホーン部の形状が一致するのかどうかは未確認です。
2360Ｂのホーン部はご存知の通り縦方向に2分割可能に構成されており、これが2360のホーン部の第4のタイプになります。

シャープタイプとラウンドタイプを比べるとスリットの円弧の曲率がちがうことに気付きます。
ラウンドタイプの方が曲率が大きい。
それに伴いスリット自体の長さもラウンドタイプの方が短いです。

下の画像はシャープタイプ。
スリットが上下方向に長いので回折する部分の音圧が分散し低下します。
そういう意味ではこちらの方が低歪率、と理論的にはそうなる。

下の画像はラウンドタイプ。
回折スリットの両縁が丸まっているのを見ると、なんとなくウェーブガイド理論を連想します。
するとこちらの方が低歪率？

スリットは短く、さらにスリットの位置が奥まって見えます。
スリットの円弧の曲率が大きく、垂直方向の指向性を重視した設計のように思えます。

下の画像、斜め前方から見たシャープタイプ。

下の画像は、ラウンドタイプ。

側方から見たシャープタイプです。

下の画像、ラウンドタイプです。
スリットの位置は、1～2cm程度シャープタイプよりも奥まった位置にあります。
水平方向の指向性の改善はもう十分と判断、垂直方向の指向性の改善を狙っているように思えます。
この垂直方向の指向性を重視する設計思想はHP9040に引き継がれ、さらに偏指向性ホーンからラインアレイへと発展してゆきます。

Commented by johannes30w at 2011-11-22 00:54 x
2360Tじゃなかったっけ？

Commented by kiirojbl at 2011-11-22 02:11 x
う～む、よくおぼえていないのですよ。
2360Tはスロート(throat)のTだと思うのですが…

Commented by johannes30w at 2011-11-22 13:12 x
そうか～
自分とこでもはっきり書いてない。
http://johannes30.exblog.jp/2789653/

Commented by kiirojbl at 2011-11-22 15:08 x
分かっていないことが多くて。
2360と2360Aの違いもよく分かっていないです。

JBL 2360A (4)

2360A、MR94B、HP9040のスリット（ギャップ）がどの位置あるのか比べてみよう。

最初は2360A。
スリットの位置はスロート口から516mmの位置にある。
従って、水平指向性用のホーン長は815mm-516mm=299mmになります。

次はMR94B。
スリットの位置はスロート口から327.2mmの位置にある。
そして水平指向性用のホーン長は389.9mm。

最後はHP9040。
スリットの位置は表示されていませんが、図面から計ってみるとおよそ520mmの位置にあり、これは2360Ａと略同じ。
従って、水平指向性用のホーン長は808.2mm-520mm=288.2mmになります。

この3つのホーンの構成の相違が面白い。
定指向性ホーンだからと言って十把一絡げにはできない。
スリット位置の相違の他、2360Aの開口は正方形、MR94Bは横長の長方形、HP9040は縦長の長方形とずいぶん違う。

さらに、2360Aはラジアルホーンであり、他の2つはフラットフロントタイプだ。
さらに、2360Ａはホーン壁面が曲面であり、MR94Bはステルス戦闘機のような平面構成。
HP9040は水平指向性用のホーンの内側がやや曲面でありその外側の部分は平面という複雑な構成。

JBL 2360A (3)

米国特許4308932号には先行技術として以下の3つの特許文献を説明しています。

1. US2537141号
Paul Wilbur Klipsch氏のmulti-cellular radial sectoral hornの発明。
出願日は1945年6月15日。

米国特許4308932号によるとこのクリプシュ氏のホーンはmidrange narrowing、polar lobingなどの問題があったとしています。
しかし外側に大きく開いたフレアー部を持っている点は2360Aなどの定指向性ホーンの構成にやや似ています。






2. US4071112号

D. Broadus Keele, Jr.氏の定指向性ホーンの発明。
出願日は1975年9月30日。
特許権者はエレクトロボイス社。

第1の部分26はエクスポネンシャル、第2の部分28はコニカル、そして第3の部分30はコニカル、エクスポネンシャル、あるいは他の曲率のホーンとなっています。
第1の部分26と第2の部分28だけだと、ホーンの開口直径と略同じ波長の帯域においてnarrowingが発生してしまいますが、第3の部分30を加えることによりその問題を解決。
図5では円形のスロート口を矩形の第1の部分の断面に変換する形状を示しています。

米国特許4308932号は、発明者が同じキール氏だからか具体的な問題点は指摘していない。
キール氏のAESの論文はこちらを。
同論文のつたない解説はこちらを。





3. US4187926号

Clifford A. Henricksen氏とMark S. Ureda氏による共同発明。
出願日は1978年12月8日。
特許権者はALTEC社。

この特許についてはここで少し説明しました。
厳密に言うと、この特許に記載されているホーンは試作品でありALTEC社で実際に製品化されたものではないと思います。
MR94は横長ですし、MR64はもっとずっとスロート長が短い。

しかし、米国特許4308932号は、このマンタレイホーンの発明について"poor low frequency response"（低域レスポンスの不足）であり"nonuniform sound dispersion at some frequencies"（いくつかの帯域では音の拡散が不均一）であるとしています。

う～む。
これはMRシリーズに対するJBL社の見解なのでしょうか。
だって、ALTECの試作品を入手してテストしたわけではないでしょう。
当時、JBLとALTECの両社の関係は緊迫していたからかなぁ。

JBL 2360A (2)

米国特許4308932号の続きです。
この特許公報には「何故なのか」ということが記載されていない。
そして最愛の2360Ａは常に無言である。
仕方がないから延々と考え込む羽目になる…




下の画像(同公報の図2)において角度AはHorn throat included angleと呼ばれている。
この角度Aは経験則からBeamwidth angle Bの90%になるのだそうだ。

A=0.9B

Beamwidth angleは2360Aの場合、90°x40°だ。
この図2ではホーン壁面が16aと16bになっているので角度Bは水平方向の指向性である90°になる。
すると角度Aは81°(公報実施例では80°と表示されている)ということになる。

次は、ホーンの開口幅Wを決定する。
この開口幅Wは、上記角度A、最低限界周波数F、そして定数Kから求める。

W=K/AF

定数Kは25000m・degrees・Hertzだそうだ。
角度Aの81°と周波数Fの400Hzを代入すると約0.77mとなる。
この0.77mはホーンの内側寸法であるから2360Aの外側寸法である0.795mと概ね一致する。

次にホーンの開口幅Wを1.5で割ってW'を求める。
このW'は上の画像(図2)において角度Aと対応している。

W'=W/1.5

そして下の画像の式によりホーン長Lを求めることが出来る。
なお距離Dは角度Ａの交差位置からスリット(ギャップ22)までのオフセット寸法である。

このあとは公報に記載されている冪数の数式に上記各計算式で得た解を導入すればホーンカーブを決定することができる。




数式を単純に追うのであればここまではいい。
問題はない。
しかし、上記の話は16aと16ｂという水平指向性用のホーン壁面についてである。
もちろん、垂直指向性用壁面の18aと18bについても同様の計算をするわけであるが、そうするとスロート部を構成する26aと26bという平行な壁面は上記16aと16ｂにおけるホーン長Lとは計算上無関係ということになってしまう。

JBL 2360A (1)

黄色いホーンはJBL 2360A。
この2360Aについては米国特許4308932号があります。
勉強するにはもってこい。

簡単に言えば水平指向性を決める側壁16a、16bと垂直指向性の18a、18bの広がり形状をそれぞれpower series formula（冪数式/べきすう）で決定し、それをギャップ22で出会わせるという構造。
バイラジアルとは、この水平指向性用の側壁と垂直指向性用の側壁の2つの曲面を指しています。
Horn throat included angle AがBeamwidth angle Bの90%となる経験的な計算式から開始されるのが特徴的。

この特許公報の内容は難しくはないもののあまり面白くない。
何故そうなるのかが説明されていない。
それにこの公報の情報だけで2360Aを設計することはできないように思います。
だってギャップ22の幅はどうやって算出するの?




なお実施例として掲載されている下記の各寸法の数値は2360Aと略同じです。

DIY Speaker (21)

"JBL AUDIO ENGINEERING FOR SOUND REINFORCEMENT"に、JBL2397のBeamwidthのグラフが掲載されていました。
このBeamwidthは軸上のレスポンスから-6dB落ちのレスポンス範囲が広がり角度においてどの程度の角度になるかを示しています。

2397は5つの島により分割された準マルチセルラ部により、カタログでは140度の水平方向の指向性を得ていることになっています。
しかし、すべての周波数帯域で140度というわけではない。
丸印をつないで示されている水平方向の指向性は、500Hzで140度以下、5kHzで90度、10kHzで75度ぐらいでしょうか。

一方、垂直指向性はカタログでは60度と表示されています。
この垂直指向性は、開口部の回折効果により得られ、その効果は3kHz以上で働くそうです。
四角印をつないで示されている垂直方向の指向性は、約3kHzで90度、5kHzで75度、10kHzで50度以下と、どんどん指向性が狭くなっていきます。

ちなみに、こぶしを握り、腕を伸ばすと、そのこぶしの幅が約10度になります。
腕を前方に突き出した位置からこぶし9個分を縦に並べてゆくと、腕は垂直になると思います。
天体観測のやり方。

2397はニアフィールド用（スタジオモニター用）のホーンであり、また推奨ドライバーは2440ですから、7kHzまでのある程度の指向性が確保できれば、その高域側はツィーターに任せることができます。

2397が回折ホーンと言っても、それは垂直方向だけです。
この垂直方向の指向性も2360のような定指向性ホーンに比べると見劣りがする。
2kHzから5kHzにかけて徐々に、さらに5ｋＨｚ以上になるとどんどんビーム状になっていくことが分かります。
どうしてだろう。

まず考えられるのが、スリットの幅が広すぎること。
内側は1 3/8インチだけど開口部に向かってその幅が広がってしまっている。
回折をおこす周波数は、そのスリット幅と関係している。
高域側まで回折を生じさせるためには、スリットの幅は狭くなければならない。
では、スリット幅は狭ければ狭いほどいいのかと言えば、それは違う。
狭くなれば能率が低下してしまう。

次に考えられることとして、回折した音波が分散してしまうこと。
指向性制御に関するホーンの役割は、ある一定の範囲に音を放射するということと、その一定の範囲内にムラなく音を放射することが求められる。
これを実現するためには、スロートから入ってきた音波が、そのホーンの受持ち帯域の全域において、常にホーン内に均一に拡散されなければならない。

例えば、光の話に置き換えると…
懐中電灯を白壁に向けて点灯した場合、光の届いた円形の範囲が明るくなります。
ホーンから放射された音がこの明るくなった円形の範囲としますと、その明るさが均一であることが求められている、ということです。
暗い部分や、非常に明るい部分ができると困るということです。

ホーンを構成する壁面により囲まれている範囲は、音の放射方向を限定する。
そして、その放射された音は均一の強さをもっていなければならない。
しかし、音の性質として高域側になればなるほど指向性は狭くなるため、ホーンにより囲まれている範囲よりも狭い範囲で音波が進行してしまう。
これはホーン内の空間の中央部のみが強い音波放射しており、ホーン壁面近傍は弱い音波を放射している状態になるということです。
これがビームを感じる状態であり、懐中電灯の例で言えば、明るい円形の範囲の中央部だけが特に明るくなっている状態です。

この強い音波と弱い音波の強さ（音圧）の差が大きくなると、指向性が非常に鋭くなってしまう。
一方、その差が小さければ、指向性は鋭くならないということです。
-6dBの範囲を問題にするのはこういう理由なのです。

2360のスリットは水平方向における回折効果を発揮するためのもの。
この回折により、ベル部内部全体にムラなく音波を拡散する。
そして、その大きなベル部分で囲いこみ、回折により分散された音がホーン外に拡散することを防止する。
このため、軸上の音圧と周辺の音圧との差が小さくなります。

2397の問題は、回折がホーン壁面が終わったところで生じるため、周辺部の音圧が極端に下がってしまう点です。
回折によって周辺部の音は分散してしまい、中央部の音との音圧差が大きくなってしまうため、-6dBの範囲が非常に狭くなってしまう。
このため、指向性が鋭くなってしまうのではないかと考えるわけです。





Lansing HeritageのフォーラムにMr.Widget氏により投稿されていた2397の構造図です。
この投稿には更に細部の図面が掲載されていました。

こういう図面を見ると、2397の素直な素性を生かすべく、2397の縮尺1/2の1インチスロート用ホーンを自作し、2397＋2インチスロートのドライバーと3kHzから6ｋＨzぐらいでクロスさせる、などと考えてしまいます。

JBLの回折ホーンとしてはツィーターの2405のほか、2396（水平指向性160度）というホーンがありました。
2397とは異なり、これは2360と同様に水平方向において回折効果を利用しています。

音響レンズについてもグラフ図が掲載されていました。
2397よりもかなり暴れた指向特性。
しかし、モニタースピーカーの下方でのリスニングポジションでは、これらホーンレンズはexcellentであると説明されていました。
なお下方のグラフ図はどの音響レンズのものなのかは不明です。