(57)【要約】【課題】音源と受音点と間に間仕切壁が存在する空間における音響設計の支援。【解決手段】音源を有する音源室と、受音点を有する受音室とが間仕切壁で仕切られた空間の音響設計支援方法であって、前記音源が出力する音の前記受音点における明瞭度、前記間仕切壁の音響透過損失、前記受音室の暗騒音レベル、前記音源の条件、前記音源室及び前記受音室の容積及び表面積、前記音源室及び前記受音室の平均吸音率、及び、前記音源と前記受音点との距離、をパラメータとした関係式を予め用意し、前記関係式に基づき、前記明瞭度と、前記パラメータのうち、予め定めた未確定パラメータと、の関係を求めることを特徴とする。【選択図】図１
2014010173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源を有する音源室と、受音点を有する受音室とが間仕切壁で仕切られた空間の音響設計支援方法であって、
前記音源が出力する音の前記受音点における明瞭度、
前記間仕切壁の音響透過損失、
前記受音室の暗騒音レベル、
前記音源の条件、
前記音源室及び前記受音室の容積及び表面積、
前記音源室及び前記受音室の平均吸音率、及び、
前記音源と前記受音点との距離、
をパラメータとした関係式を予め用意し、
前記関係式に基づき、
前記明瞭度と、前記パラメータのうち、予め定めた未確定パラメータと、の関係を求めることを特徴とする音響設計支援方法。
【請求項２】
コンピュータが、入力事項として、前記音源の条件、前記容積及び表面積、及び、前記距離の入力を少なくとも受け付ける入力工程と、
コンピュータが、前記入力工程で受け付けた前記入力事項と、前記関係式と、に基づいて、前記明瞭度と、前記予め定めた未確定パラメータと、の関係を出力する出力工程と、
を含む請求項１に記載の音響設計支援方法。
【請求項３】
前記入力事項が、前記平均吸音率を含む一方、前記音響透過損失及び前記暗騒音レベルの双方を含まず、
前記出力工程では、
前記明瞭度と前記音響透過損失及び前記暗騒音レベルの合計値との関係を出力することを特徴とする請求項２に記載の音響設計支援方法。
【請求項４】
前記入力事項が、前記平均吸音率及び前記音響透過損失を含み、
前記出力工程では、
前記明瞭度と前記暗騒音レベルとの関係を出力することを特徴とする請求項２に記載の音響設計支援方法。
【請求項５】
前記入力事項が、前記平均吸音率及び前記暗騒音レベルを含み、
前記出力工程では、
前記明瞭度と前記音響透過損失との関係を出力することを特徴とする請求項２に記載の音響設計支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物内の空間の音響設計支援技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
音の明瞭度の評価指標として、STI(Speech Transmission Index)やその簡易版であるRASTIが知られている。このような評価指標は、試行錯誤を繰り返すことが可能な大量生産品の分野においてはその音響設計上の有効性が高い。しかし、建築物は試行錯誤を繰り返すことが基本的に許されず、このような評価指標を設計に反映し難い。そこで、本願の発明者は、設計段階で簡易的に明瞭度を予測する手法及びこの予測手法を用いた音響設計方法を既に提案している（特許文献１）。
【０００３】
一方、建築空間においては、音漏れによる情報漏えいの防止対策が必要となる場合がある。間仕切壁に扉やガラスが設置されている場合や、遮音壁に比べて遮音性能が低いハイパーティションなどが間仕切壁である場合、間仕切壁を透過する会話音のスピーチプライバシーが問題になる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７２６１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スピーチプライバシーの問題について、従来では不必要に間仕切壁の遮音性能を高くするか、実際の音漏れに応じてマスキング音を調整するなど、場当たり的な対応しかできておらず、設計段階での対応が要望されている。
【０００６】
スピーチプライバシーの評価は、音の聞き取り難さであり、したがって、STIで評価される場合も多い。音源と受音点とが同一室内にある場合は特許文献１に開示した技術を適用できるが、特許文献１に開示した技術は、音源と受音点との間に間仕切壁が存在することを想定していない。
【０００７】
本発明の目的は、音源と受音点と間に間仕切壁が存在する空間における音響設計を支援することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、音源を有する音源室と、受音点を有する受音室とが間仕切壁で仕切られた空間の音響設計支援方法であって、前記音源が出力する音の前記受音点における明瞭度、前記間仕切壁の音響透過損失、前記受音室の暗騒音レベル、前記音源の条件、前記音源室及び前記受音室の容積及び表面積、前記音源室及び前記受音室の平均吸音率、及び、前記音源と前記受音点との距離、をパラメータとした関係式を予め用意し、前記関係式に基づき、前記明瞭度と、前記パラメータのうち、予め定めた未確定パラメータと、の関係を求めることを特徴とする音響設計支援方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、音源と受音点と間に間仕切壁が存在する空間における音響設計を支援することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）は音響設計の対象となる空間例のモデル図、（Ｂ）は関係式を示す図。
【図２】（Ａ）はSTIとSNRstatの変換式、（Ｂ）及び（Ｃ）は実験データを示す図。
【図３】（Ａ）は音響設計支援装置のブロック図、（Ｂ）は音響設計支援装置のＣＰＵが実行する処理例を示すフローチャート。
【図４】（Ａ）乃至（Ｃ）は出力例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１（Ａ）は音響設計の対象となる空間例のモデル図を示す。このモデルは、音源を有する音源室と、受音点を有する受音室とが間仕切壁で仕切られている。本実施形態では音源が発する音の受音点における明瞭度の指標をSNRstat(dB)と呼ぶ。なお、後述するように、この指標値はSTI値（或いはRASTI値。以下、同じ。）に変換可能であり、本実施形態では、STI値を音の明瞭度、つまり、スピーチプライバシーの評価に用いる場合を想定する。
【００１２】
SNRstatは、Lochner及びBurgerが提案したSNR(Signal-to-Ratio）の計算式を、統計室内音響理論に基づく方法で計算可能な評価量に換算することで、図１（Ｂ)の式１として定義することができる。
【００１３】
式１において、Edは、間仕切壁を透過した音源から受音点への直接音のエネルギ密度であり、図１（Ｂ)の式２で計算される。式２においてτは間仕切壁の透過率であり、式４により与えられる。式４においてTLは、間仕切壁の音響透過損失(dB)である。
【００１４】
式２において、Wは音源の音響パワーであり、音声のパワーレベルをPWLとおくと図１（Ｂ）の式３で与えられる。cは音速である。Qは音源の指向係数であり、音源そのものの指向特性D(θ,φ)と、音源の設置場所によって決定される放射立体角Ωとにより、式５で与えられる。式２において、ｒは音源から受音点までの距離である。
【００１５】
式１において、Eeは、間仕切壁を透過した音源から受音点への初期反射音のエネルギ密度であり、図１（Ｂ)の式６で計算される。式６において、Rは室定数であり、式７で与えられる。式６及び式７において、αは音源室及び受音室の平均吸音率である。式７においてSは音源室及び受音室の全表面積である。式６において、nは明瞭性に貢献する反射音の反射次数であり、式８で与えられる。
【００１６】
式８において、Δtは有効な初期反射音の最大到達遅れ時間であり、例えば50msとする。式８において、pは平均自由行路であり、式９で与えられる。式９においてVは音源室及び受音室の全容積である。
【００１７】
式１において、Erは、間仕切壁を透過した音源から受音点への後部残響音のエネルギ密度であり、図１（Ｂ)の式１０で計算される。また、EBGNは、受音室の背景騒音（暗騒音）のエネルギ密度であり、図１（Ｂ）の式１１で計算される。式１１において、LBGNは暗騒音レベル(dB)である。
【００１８】
次に、SNRstat値とSTI値の変換式について説明する。同一条件における聴感実験の結果から、SNRstat値とSTI値とには一定の相関関係を有することを確認し、これらの変換式を図２（Ａ)の式１２として定義した。図２（Ｂ)は、聴感実験の結果と式１２（同図の曲線）との関係を示す。
【００１９】
式１２（及び式１）に示される関係式（以下、STI関係式という。）は、明瞭度STI、音響透過損失TL、暗騒音レベルLBGN、音源の条件（パワーレベルPWL及び指向係数Q）、音源室及び受音室の容積V及び表面積S、音源室及び受音室の平均吸音率α、及び、音源と受音点との距離ｒをパラメータとした関係式となっている。したがって、明瞭度STIを除く、設計対象とするパラメータを未確定とし、残りの各パラメータを設定することで、明瞭度STIと、設計対象のパラメータとの関係を求めることができる。
【００２０】
図２（Ｃ）に演算値と実測値との比較を示す。良い対応を示しており、設計方法が適切であることを示している。
【００２１】
例えば、音響透過損失TLを未確定のパラメータとすると、式１２から明瞭度STIと音響透過損失TLとの関係を得ることができ、スピーチプライバシーを考慮して目標とする明瞭度STIを設定すると、この目標明瞭度を充足する透過損失TLが判明する。この結果にしたがって、間仕切壁の材料等を選択することで目標明瞭度を実現可能となる。
【００２２】
設計対象とする未確定パラメータはいずれでもよいが、一般的には、上述した音響透過損失TLの他、暗騒音レベルLBGN、平均吸音率αが多いと考えられる。目標明瞭度を充足する暗騒音レベルLBGNが判明すると、マスキング音の調整、例えば、空調設備の出力調整や、ＢＧＭの音量調整、或いは、騒音発生装置の出力調整等により目標明瞭度を実現可能となる。また、目標明瞭度を充足する平均吸音率αが判明すると、内装材の選択によって目標明瞭度を実現可能となる。設計対象とする未確定パラメータは１つである必要はなく、複数でもよい。
【００２３】
こうして本実施形態では、音源と受音点と間に間仕切壁が存在する空間における音響設計を支援することができる。この結果、過剰な遮音設計をすることなく、内装やマスキング音を組み合わせたスピーチプライバシーが確保されたコストパフォーマンスに優れる室内空間を実現できる設計を低コスト、短時間で実施できる。また、設計パラメーターが少なく、既存のカタログデータ等を用いれば計算可能であって、予測精度としても十分なものが得られる。
【００２４】
次に、本実施形態を装置上で実施する場合について説明する。図３（Ａ)は本発明の方法が実施可能な音響設計支援装置１００のブロック図である。この装置１００は、同図に示される構成を有するコンピュータシステムで実現でき、汎用可能コンピュータシステムで実現可能である。
【００２５】
装置１００は、後述するプログラムを実行するＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するデータやプログラムを記憶するＲＯＭ１０２と、ＣＰＵ１が処理するデータやプログラムを一時的に記憶するＲＡＭ１０３と、記憶装置１０４と、入力装置１０５と、ディスプレイ１０６と、を備える。
【００２６】
記憶装置４は例えばハードディスクであり、ＯＳ（オペレーションシステム）や後述するプログラム等のプログラム、及び、各種のデータ等が格納される。入力装置１０５はキーボード、マウス等の入力手段であり、ユーザからの入力を受け付ける。ディスプレイ１０６はＣＰＵ１の処理結果等を表示する表示手段である。本実施形態の場合、演算結果をディスプレイ１０６により出力するが、このような表示出力以外に、プリンタによる記録出力であってもよい。
【００２７】
図３（Ｂ）はＣＰＵ１０１が実行する処理例のフローチャートを示す。この処理は、上述した音響設計支援方法を実行する処理である。
【００２８】
Ｓ１では、式１２（及び式１）のパラメータのうち、設計対象とする未確定のパラメータ以外のパラメータを入力事項として受け付ける。ユーザは、入力装置１０５を介して入力事項を入力することになる。ＣＰＵ１０１は入力事項を例えば、記憶装置１０４に保存する。STI関係式のパラメータのうち、音源室及び受音室の容積V及び表面積S、及び音源と受音点との距離ｒ以外のパラメータは、評価対象とする音の周波数帯に応じて設定することになる。
【００２９】
Ｓ２では、Ｓ１で入力された入力事項をSTI関係式に代入し、明瞭度STIと未確定のパラメータとの関係を求める。Ｓ３では、Ｓ２で求めた明瞭度STIと未確定のパラメータとの関係を出力する。出力内容は、例えば、チャートとすることができる。図４（Ａ）乃至図４（Ｃ)はその一例を示す。
【００３０】
図４（Ａ）の例は、音響透過損失TLと暗騒音レベルLBGNとを設計対象とした場合であり、チャート上はこれらの合計値と明瞭度STI値との関係を示している。同図の例では、中心周波数を500Hz、2000Hzとした場合をそれぞれ示している。
【００３１】
このチャートから、例えば、明瞭度STIの上限値を0.3とすると、音響透過損失TLと暗騒音レベルLBGNとの合計で、500Hzの場合は約70dB以上、2000Hzの場合は約55dB以上が必要となることが分かる。よって、間仕切壁の材料選択とマスキング音の調整とでこれらを充足するよう設計することになる。なお、図４（Ａ)の例において他のパラメータの一部を参考として示しておくと、表面積Sは101m2、容積Vは47m3で、500Hzの場合、平均吸音率は0.10、パワーレベルPWLは71.1dB、指向係数Qは1.0、2000Hzの場合、平均吸音率は0.15、パワーレベルPWLは58.4dB、指向係数Qは0.5である。
【００３２】
図４（Ｂ）の例は、暗騒音レベルLBGNを設計対象とした場合である。同図の例も、図４（Ａ)の例と同じ条件において、音響透過損失TLを500Hzの場合は30.4dB、2000Hzの場合は38.5dBとしたものである。このチャートから、例えば、明瞭度STIの上限値を0.3とすると、暗騒音レベルLBGNとして、500Hzの場合は約40dB以上、2000Hzの場合は約15dB以上が必要となることが分かる。
【００３３】
図４（Ｃ）の例は、音響透過損失TLを設計対象とした場合である。同図の例は、図４（Ａ)の例と同じ条件において、暗騒音レベルLBGNを500Hzの場合は24dB、2000Hzの場合は13dBとしたものである。このチャートから、例えば、明瞭度STIの上限値を0.3とすると、音響透過損失TLとして、500Hzの場合及び2000Hzの場合のいずれも約45dB以上が必要となることが分かる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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