大会場でのＰＡの増設を考える

１月にかきまつりがあると書きましたが、今回はこの野球場にいかに前回以上にアナウンスを行き渡らせるか、が問題になってます。前回はステージ部分だけのＳＲで音楽やダンスを行いましたが、なにぶん会場は広く、迷惑駐車などの本部からの広報の声が会場全体に行き渡りませんでした。そのためＳＲのボリュームを上げるような指示もありましたが高齢者の休憩者の多いステージ前にそのような大音量もまずいので無理矢理音量を上げることはやめました。

で、今回は前回の反省からＰＡの増設を考えています。
まだ機材等のことはなにも手配していないのですが、トランペットスピーカーというＰＡ装置を使えないかなと思っています。このスピーカーは誰もが知ってるラッパ型のスピーカーなんですが、人間の声の拡声に非常に有効と言われています。私自身トランペットスピーカーに関する知識は全くありませんでしたので少し勉強することにします。
まず機材なんですが、１つの例としてＴＯＡの３０Ｗ級トランペットスピーカーを見てみます。



この機会はトランペット型をしているホーン部分とトランスで構成されています。定格入力が３０Wですが、下記のような仕様になっています。

定格インピーダンス
３３０Ω（３０Ｗ），６７０Ω（１５Ｗ），１ｋΩ（１０Ｗ），２ｋΩ（５Ｗ）
出力音圧レベル
１１２ｄＢ（１Ｗ，１ｍ）
周波数特性
２００～６，０００Ｈｚ
音響パワーレベル
１１０ｄＢ（１Ｗ）
指向特性区分
Ｎ（０°以上１５°未満　Ｑ＝２０，１５°以上３０°未満　Ｑ＝４，３０°以上６０°未満　Ｑ＝０．５，６０°以上９０°以下　Ｑ＝０．３）

インピーダンスは我々が一般に使用するＳＲ用スピーカーと違い、かなり高いことにまず注目です。当然ながらＳＲ用アンプを使用するわけにはいきません。ハイインピと呼ばれる放送用アンプを使用します。
出力音圧レベルは非常に高いです。エレクトロボイスのＳＲスピーカーであれば９８～１００程度のものですが、それより１０ｄＢ以上も大きく、同じ入力電力で１０倍の音がエネルギーとして放散されることを意味しています。
周波数特性は２００Ｈｚからですから低音は殆どでません。その代わり人間の声に近い周波数帯域で大きな音が出せるという事になるのでしょう。高音部は６ｋＨｚまでですからこれも通常のアナウンスでは全く問題にならない帯域のようです。
次に指向性です。スピーカーの中心から１５度以内の範囲ではＱ＝２０となっていますね。このＱはおそらく指向係数だと思います。指向係数というのは音源から発散される音響エネルギーがいかに狭い範囲でまとめて出されるかを表す指標です。
宇宙空間のように廻りになにもない空間では音源からの音は四方八方に拡散されます。この時の指向係数は１。音圧レベルに換算すると１０ｌｏｇＱで表せ、補正値０となります。無限に広がる平面上に置かれた音源では平面より下には音が行かないために上空のみに音が放散され、この時のＱ＝２です。補正値は３ｄＢとなります。
つまり半球状空間では３ｄＢ大きくなるのです。さらに後ろに壁の有る場合（１／４球体を考える）は４で６ｄＢ，２方向に壁のある場合１／８球体でＱ＝８で９ｄＢ増加です。このトランペットスピーカーでは前面の狭い範囲ならばＱ＝２０ですからプラス１３ｄＢとなり、高効率に加えて前面の狭い範囲に非常に集約された音の放射があることが分かります。

運動場に於いてどの程度の音圧が稼げるかを予測してみます。（もちろん最大に音を出しての話し）この会場の大きさは９０ｍを半径とした扇形なのでＳＲでまかなえる部分を除き、本部近くにまで側面からの必要距離は５０ｍ程度でしょうか。
このトランペットスピーカー３０Ｗから５０ｍ離れた位置での音圧を計算してみましょう。（この場合中心の先方としてですからＱ＝２０の場合）
点音源の距離減衰式は下記のとおりです。
Ｌ＝ＰＷＬ－１１－２０ｌｏｇ（ｄ）＋１０ｌｏｇＱ
　＝１１２－１１－３４＋１３＝８０ｄＢ
両側面から２台で音を送れば８３ｄＢ当たりになることがわかります。１５度の範囲からはずれると７ｄＢ落ちますから（Ｑ＝４なので補正値＝６ｄＢ）７６ｄＢにまで落ちることになります。

さてこの値がどうなのか？
ＰＡ設計における必要音圧レベルは、私の手元にある資料では東北大学の城戸健一先生の図式でピーク８５～９０ｄＢとなっています（ただしホール音響での話しですが）。ということは若干不足かな～という気がしないでもない。実際２台の音声用トランペットＳＰとＳＲ側の音があれば問題ないのではという気がしているのであるが、こればっかりは経験がないのでなんとも・・・・

ところでこのトランペットＳＰを使用するのは案内等のアナウンス用である。できればステージの音楽をすこし低いレベルでミックスしたいと思っている。ＳＲにあるメインコンソールからＡＵＸ（余ってるＡＵＸ６）から放送用アンプに信号を送るか、サブミキサーを利用しメインミキサーのグループ１と２にＭＣアナウンス、３と４を音楽系にして一旦サブミキサーに送りバランスを作ってからとするか、使いやすい方法を検討してみたい。サブミキサーには本部からのアナウンス信号（ワイヤレス）が入れられればベストなんだけどね。なにせ機材が足りません。