自由音場（音響）

音響学では、自由音場とは音の反射が起こらない状況や空間のことである。^{[1] [2]}

自由音場には反射がないので、音源からの直接音として受信されるため、音場内の音はすべてリスナーまたはマイクロフォンによって決定される。これにより、開放音場は直接音場となる。^{[3]自由音場では、音は距離が増すにつれて}逆二乗の法則に従って減衰する。^[1]

自然界では、自由音場条件は、例えば野原の新雪や、吸音性に優れた床（落葉樹、乾いた砂など）など、床からの音の反射が無視できる場合にのみ発生します。自由音場条件は、無響室で人工的に作り出すことができます。特に、自由音場条件は、室内の反射から結果が分離されるため、音響測定や音知覚実験で重要な役割を果たします。

音声やサウンドの録音では、後処理中に特に望ましい空間印象が追加される場合でも、録音室の音の反射によって歪ま​​ないため、自由音場と同様に音の反射のない状態が求められることがよくあります。

図1に示す単純な例では、単一の音源が障害物なしに均一かつ球状に音を発しています。^[1]

自由音場内の任意の点の音の強さと音圧レベルは以下のように計算されます。ここで、r（メートル）は音源からの距離、ρとcはそれぞれ空気の密度と音速です。^[1]

${\displaystyle p^{2}=\rho cI=\rho cW/4\pi r^{2}}$ ^[1]

空気圧を計算するには、式を次のように書き直すことができます。^[1]

${\displaystyle L_{p}=L_{w}+10\log _{10}(\rho c/400)-10\log _{10}(4\pi r^{2})}$ ^[1]

この式を簡略化するために、要素を削除することができます。^[1]

${\displaystyle L_{p}=L_{w}-10\log _{10}(4\pi r^{2})}$ ^[1]

音源からの基準距離（Rm）で音圧レベルを測定すると、他の方法よりも簡単に別の距離（r）を測定することができます。^[1]

${\displaystyle {\displaystyle L_{p}=L_{m}-20\log _{10}(r/r_{m})}}$ ^[1]

これは、音源からの距離が 2 倍になると、騒音レベルは 2 倍になるごとに 6 dB 減少することを意味します。ただし、音場が反射を完全に排除できない場合は、指向性係数 Q が「音源の指向性音響放射特性を特徴付ける」のに役立ちます。^[1]

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