——川村先生の研究テーマを教えてください。

元々は高速道路のトンネルに設置してある非常電話のノイズ除去などについて研究を行っていました。そこから派生して、現在はいろんなタイプの音声のノイズを除去する、つまり「音と音を切り離す仕組み」についての研究をしています。

——なるほど。私たち学生にとって身近な音声機器といえばイヤホンだと思うのですが、そもそもイヤホンってどのような仕組みになっているのでしょうか？

従来のイヤホンに加えて、最近だとワイヤレスイヤホンなどいろいろな種類のイヤホンがありますよね。どれも音が出る仕組みはスピーカーの原理と同じです。元々声というのは空気の振動で伝わり、鼓膜を震わせることで音を聞けるようになっています。イヤホンはスマートフォンやパソコンの中にある音楽・音声を電気信号として記録したものを空気の振動に変えることで音を鳴らしているのです。言葉では伝わりにくいと思うので実験でその仕組みをみていきましょう！

（準備するもの）紙コップ2つ、コイル、磁石、3.5mmプラグ付きケーブル、セロハンテープ
① 紙コップの底（外側）にコイルを貼り付ける
② もう一つの紙コップの底（内側）に磁石を貼り付ける
③ コイルの両端をケーブルでつないでスマートフォンにつなげる
④ ①の紙コップを②の紙コップに重ねる
⑤ 完成！

——音楽が聞こえます！こんな簡単な装置でスピーカーができるなんて…

この実験では記録された音の波形（=電気の変化）を空気の振動に変えるということをしました。電気を流すとコイルは磁石になりますよね。磁力は電流の大きさで決まります。よって、コイルに永久磁石を近づければ、2つの磁石が反発しあって空気の振動になり、音が聞こえるという原理です。今回は簡単な実験でしたが、高音質イヤホンでは、電気の変化を空気の振動に変える方法をうまく工夫しています。

——イヤホンから音が出る仕組みはよくわかりました！冒頭でもありましたが、ノイズキャンセリングはどのような仕組みなのでしょうか？

先ほどの実験でも確認した通り、空気の振動を受けて鼓膜が震えることで音が聞こえるようになっているのですが、簡単に言うとノイズキャンセリングは、波形が正反対の振動を当てると音が消えるという仕組みになっています。

——ノイズが消えました！これを小さなイヤホンの中で行っていることに驚きです！ところで最近ワイヤレスイヤホンが普及していますが、有線との違いなどはあるのでしょうか？

ワイヤレスではスマートフォンから電気信号をイヤホンに飛ばして、イヤホン側で空気振動を作ります。有線だと電気信号をそのまま送れるのに対して、ワイヤレスは、音の波形データを圧縮して送る必要があります。圧縮方式はさまざまですが、より高音質の音声を再生できるようにするなど各メーカーで工夫されています。

——イヤホンを買う時に種類が多くて選ぶのが難しいのですがコツはありますか？

自分の持っているデバイス（スマートフォン）に対応している圧縮方式のイヤホンを選ぶことが大切です。機種によって対応している圧縮方式が変わってくるため、例えばAndroidなのにiPhoneにしか対応していない圧縮方式のイヤホンを買うと、高音質ではなく通常の音になってしまいます。確認してから購入することをおすすめします。他にも防水・防塵イヤホンなど、さまざまな機能のものがあります。そしてこれから新たな機能を持つイヤホンもたくさん登場しそうです。耳の穴の形から生体認証を行ったり、屋内で今いる位置を測定したりできるものも開発されています。

——学生に向けてメッセージをお願いします！

今は、普段生活していて何か疑問を持ったときに、ウェブサイトや動画などで、いくらでも分かりやすい説明がされています。ぜひ興味のあることを調べて、今回の実験のように、実際にやってみてほしいです。体験することによって蓄積されるものは個人差があります。いろんなことを調べ、体験し、そしてアウトプットすることで、自身の個性が磨かれていきますよ。

イヤホンの仕組みについて実験してみた！【前編】

イヤホンの仕組みについて実験してみた！【後編】

私たち学生にも身近な存在のイヤホンについて、川村先生に仕組みや機能を分かりやすく説明していただきました。また簡単で楽しい実験を通して、より理解が深まりました。皆さんも記事で紹介した実験をぜひ試してみてください！