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室内音響は、密閉された空間または部分的に密閉された空間における音の挙動を扱う音響学のサブフィールドです。部屋の建築上の細部は、その内部の音波の挙動に影響を与え、その影響は周波数によって異なります。音響反射、回折、拡散が組み合わさって、特定の周波数と場所での室内モードや定在波、エコー、独特の残響パターン などの可聴現象が発生する可能性があります。
周波数ゾーン
部屋の中での音の振る舞いは、次の 4 つの周波数ゾーンに分けられます。
- 最初のゾーンは、部屋の最長の長さの 2 倍の波長を持つ周波数より下にあります。このゾーンでは、音は静的空気圧の変化と非常によく似た挙動を示します。
- そのゾーンを超えると、波長が部屋の寸法に匹敵するまで、[a]部屋の共鳴が支配的になります。この遷移周波数はシュレーダー周波数、またはクロスオーバー周波数としてよく知られており、小さな部屋の中で定在波を作り出す低周波を中高周波から区別します。[3]
- 約 2オクターブに及ぶ 3 番目の領域は、4 番目のゾーンへの移行です。
- 4 番目のゾーンでは、音は部屋の中を跳ね回る光線のように動作します。[引用が必要]
自然なモード
シュレーダー周波数以下の周波数では、特定の波長の音は部屋の境界内で共鳴として蓄積され、共鳴周波数は部屋の寸法を使用して決定できます。両端が閉じたパイプ内の定在波の計算と同様に、直線状の部屋の特定の位置でのモード周波数とモードの音圧は次のように定義できます。
ここで、は部屋のx軸、y軸、z軸に対応するモード番号、は音速、は部屋の寸法（メートル単位）。は音波の振幅、は部屋の中に含まれる点の座標です。[4]
モードは部屋の3次元すべてで発生する可能性があります。軸方向モードは1次元で、1組の平行な壁の間に発生します。接線方向モードは2次元で、空間を互いに垂直に区切る4つの壁が関係します。最後に、斜めモードは単純化された直線状の部屋内のすべての壁に関係します。[5]
心理音響学の概念を用いたモード密度解析法「ボネロ基準」は、最初の48の室内モードを分析し、オクターブの3分の1ごとにモードの数をプロットします。[6]曲線は単調に増加します（オクターブの各3分の1には、前のオクターブよりも多くのモードが必要です）。[7]正しい室内比を決定する他のシステムは、最近開発されました。[8]
部屋の残響
モード密度基準を使用して部屋の最適な寸法を決定した後、次のステップは正しい残響時間を見つけることです。最も適切な残響時間は部屋の用途によって異なります。RT60は残響時間の尺度です。[9]オペラ劇場やコンサートホールでは約 1.5 ～ 2 秒の時間が必要です。放送スタジオや録音スタジオ、会議室では、1 秒未満の値がよく使用されます。推奨される残響時間は常に部屋の容積の関数です。複数の著者が推奨事項を示しています[10]放送スタジオと会議室の良い近似値は次のとおりです。
- TR[1kHz] = [0.4 log (V+62)] – 0.38秒、
ここで、Vは部屋の容積（m3 ）です。[11]理想的には、RT60は30～12,000Hzのすべての周波数でほぼ同じ値になるはずです。
望ましいRT60を得るには、いくつかの書籍に記載されているように、いくつかの音響材料を使用できます。[12] [13] このタスクの価値ある簡略化は、1979年にオスカー・ボネロによって提案されました。 [14]これは、部屋の壁から吊るされた 1m 2の標準的な音響パネルを使用するものです（パネルが平行の場合のみ）。これらのパネルは、3つのヘルムホルツ共鳴器と木製の共鳴パネルの組み合わせを使用します。このシステムは、低周波数（500Hz未満）で大きな音響吸収を提供し、高周波数では、人、側面、天井などによる一般的な吸収を補うために音響吸収を減らします。
音響空間とは、観察者が音を聞くことができる音響環境である。音響空間という用語は、教授であり哲学者でもあるマーシャル・マクルーハンによって初めて言及された。 [15]
音響の性質
実際には、音響空間に影響を与える音響特性がいくつかあります。これらの特性は、音質を向上させることも、音響を妨げることもあります。
- 反射とは、波が物体に当たったときに方向が変わることです。多くの音響技術者がこの現象を利用しました。これはインテリアデザインに使用され、反射を有効活用するか、反射を排除します。音波は通常、壁で反射し、後で生成される他の音波と干渉します。音波が受信機に直接反射するのを防ぐために、拡散板が導入されます。 [16]拡散板にはさまざまな深さがあり、音がランダムな方向に均等に散乱します。これにより、不快な音のエコーが、時間の経過とともに減衰する穏やかな残響に変わります。
- 回折とは、障害物を避けるために音波の伝播が変化することです。ホイヘンスの原理によれば、音波が障害物によって部分的にブロックされた場合、通過した残りの部分は二次波の発生源として機能します。 [17]たとえば、人が部屋の中にいて、ドアを開けたまま叫ぶと、廊下の両側にいる人々にそれが聞こえます。ドアから出た音波が発生源となり、廊下に広がります。周囲からの音が、上記の例のように音響空間に干渉する可能性があります。
音響空間の用途
音響空間の応用は建築において非常に有用である。建築物によっては、最高のパフォーマンスを引き出すために熟練した設計が必要となる。例えば、コンサートホール、講堂、劇場、さらには大聖堂などである。[18]
- コンサートホール–コンサートを開催するために設計された場所。良いコンサートホールは通常、約1700〜2600人の観客を収容できます。[19]良いコンサートホールには、明瞭度、雰囲気、音量という3つの主な特性があります。[16]座席が適切に配置されていれば、観客はすべての座席から明瞭な音を聞くことができます。雰囲気を高めるために、残響時間は好みに応じて設計されます。たとえば、ロマンチックな音楽は通常、感情を高めるために一定の残響時間を必要とするため、コンサートホールの天井は高くなければなりません。
スクラッチ・メサイア2015ロイヤル・アルバート・ホール、ケンジントン、ロンドン、イギリス - 劇場はライブパフォーマンスのために設計された場所です。劇場の音響設計の第一の優先事項はスピーチです。 [16] [19]スピーチは、たとえ小さなささやき声であっても、明瞭に聞こえる必要があります。この場合、リバーブは必要ありません。リバーブは俳優の言葉を遮ります。音響空間を広げ、ダイナミックさを乱さずに劇場をカバーするには、強度を上げる必要があります。大きな劇場では、増幅を使用する必要があります。
- 大聖堂（および教会）には聖歌隊席と呼ばれるエリアがあり、通常はほとんどの大聖堂の塔がある翼廊の近くにあります。聖歌隊席は聖歌隊が歌うためのものです。この種の歌唱には、雰囲気と感情を表現するために柔らかくくすんだ音が必要です。大聖堂の高さは宗教的な誇りを示すだけでなく、音響効果も向上させます。音源が空間内で音を生成すると、反響が大きくなります。
参照
注記
- ^ 部屋の容積Vが立方メートルで測定され、残響時間RT60が秒で測定される場合、周波数はおよそHzです。この式には空気中の音速が組み込まれています。[1] [2]
参考文献
- ^ Schroeder, Manfred (1996). 「「シュローダー周波数」の再考」アメリカ音響学会誌99 ( 5): 3240–3241. Bibcode :1996ASAJ...99.3240S. doi :10.1121/1.414868.
- ^ Davis, Don; Patronis, Eugene; Brown, Pat (2013).サウンドシステムエンジニアリング(第4版). p. 215.
- ^ Crocker, Malcolm J. (2007).騒音・振動制御ハンドブック. p. 54.
- ^ Fidecki, Tadeusz. 「室内音響と音響強化システム」セクション 1.1 ページ。
- ^ Larsen, Holger (1978). 低周波での残響プロセス(PDF) . Bruël and Kjaer Technical Review No. 4. Bruël and Kjaer.
- ^ Bonello, Oscar J. (1981). 「通常の室内モードの分布に関する新しい基準」.オーディオエンジニアリング協会誌. 29 (9): 597–606.
- ^ Ballou, Glen.サウンドエンジニアのためのハンドブック。ハワード・サムズ。p. 56。
- ^ Cox, TJ; D'Antonio, P.; Avis, MR (2004). 「低周波数における部屋のサイズ設定と最適化」.オーディオエンジニアリング協会誌. 52 (6): 640–651.
- ^ 「RT60 残響時間」。2024年3月27日閲覧。
- ^ Beranek, Leo (1954). 「第13章」.音響学. McGraw Hill Books.
- ^ ボネロ、オスカー.クラス・デ・アコースティック。 CEI、Facultad de Ingeniería UBA を編集。
- ^ Rettinger, Michael (1977).音響設計と騒音制御. ニューヨーク: Chemical Publishing.
- ^ クヌーセン、ヴァーン・オリバー、ハリス、シリル・M. (1965)。『建築における音響設計』ニューヨーク：ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。
- ^ Bonello, Oscar (1979)。放送スタジオとレコーディングスタジオの完全な音響設計のための新しいコンピュータ支援手法。国際音響、音声、信号処理会議、ICASSP '79。ワシントン：IEEE。
- ^ Schafer, RM (2007). 「音響空間」.回路. 17 (3): 83–86. doi : 10.7202/017594ar .
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- ^ Cavanaugh, W.; Tocci, G.; Wilkes, J. (2010).建築音響の原理と実践。Marshall, L. (編) 『音響デザイン：聴く場所』。ニュージャージー州：John Wiley & Sons。pp. 133–157。
- ^ ab Long, M. (2006).建築音響学。Levy, M. & Stern, R. (ed.) General Consideration: Design of Rooms For Music。アメリカ合衆国: Elsevier Inc. pp. 653–656。
外部リンク
- 音響処理を理解する
- 音響処理は効果がありますか?