戸田建設

技術研究報告第37号

小林正明 *1

電気音響の注意点と測定事例

土屋裕造 *1

概要

電気音響とは音響工学の一部門であり、その技術を担う電気音響設備は音声伝送が重要な大空間で設置されることが多い。スピーカの配置や建築の内装が不適切であると電気音響設備の性能が十分発揮されず音声が聞き取りにくいといった不具合に発展する可能性がある。本報では筆者等が経験した技術支援の中から電気音響の注意点をまとめ、測定事例などについて紹介する。

The point to be careful and the measures cases of electroacoustics
Yuzo TSUCHIYA*1
Masaaki KOBAYASHI*1

Electroacoustics is one section of the engineering acoustics, and electroacoustics systems to bear its technology is the device
that amplifies the voice in an architectural room. It is often set up in a large room for important voice transmission. The improper
construction of loud speakers and interior of arrangement cause difficulty of hearing voices. This report introduces the extracted point
to be careful and the measures of electroacoustics that authors experienced.

*1 技術研究所*1
Technical Research Institute4電気音響の注意点と測定事例

電気音響の注意点と測定事例

土屋小林

１．はじめに裕造 *1
正明 *1

ンアレイスピーカは通常のコーン型スピーカと比較すると指向性が鋭く、スピーカの対向壁面である後壁で反射した音が拡がりにくく前方に多く返ってくるためである。
③メインスピーカの位置が高いメインスピーカであるラインアレイスピーカが、床から高い位置でプロセニアム開口の両側に設置されていたため、床前方中央（図－ 1 測定点 1, 4 付近）がスピーカの直接音カバーエリアから外れていた。ここへ②の反射音が時間遅れで返ってくることにより、音声の明瞭度が著しく損なわれていることがわかった。
④はね返りスピーカがない
ステージ上の話者がメインスピーカおよびその反射音により自分の音声が聞き取りにくく、その結果話しにくい状態となっていた。これはステージに設置して話者の音声を話者に返すはね返りスピーカがないことに起因している。
3）対策
これらの調査結果により以下の対策を行った。
①残響時間の低減と②メインスピーカ対向面の吸音を目的に、壁面 4 周（ステージのプロセニアム開口を除く）を有孔板とした。

電気音響は音響工学の一分野である。その技術を担う電気音響設備は音響設備、拡声設備ともいわれ、マイク、スピーカ、アンプなどで構成されるシステムのことであり、音声伝送が重要な室、かつ、肉声が遠方の受聴者に伝達しにくい大空間などで設置されることが多い。建築空間において電気音響設備は明瞭な拡声のために重要な設備であり、その性能を発揮するためには、室の大きさ、形状、内装配置で決定される建築
音響も大きな要素を占める。しかし、スピーカの配置や建築の内装が不適切であると電気音響性能が十分発揮されず音声が聞き取りにくいといった不具合に発展する可能性がある。本報では筆者等が経験した技術支援の中から電気音響の注意点をまとめ、測定事例などについて紹介する。

２．電気音響の不具合事例

ここで取り上げる事例では音源と受音点間のインパルス応答測定を行っており、これから残響時間、STI（Speech Transmission Index： 音 声 伝 送 の 一 物 理 指標）、エコータイムパターン（周波数帯域の短音減衰波形）を分析した。残響時間はステージ上に設置した12 面体スピーカを音源とし、STI とエコータイムパターンは対象室の既設スピーカを音源とした。
2.1 大規模な改修事例（A 高校講堂兼体育館）
1）依頼状況
本件は、竣工後、式典や施主側数人で映画鑑賞会などを行ったところ音声が聞き取りにくいというクレームが生じた事例である。室の平面図、スピーカおよび測定点位置を図－ 1 に示す。施主である学校側の講堂であるという主張と設計・施工側の体育館であるという主張の食い違いがあったものの、結果的に改修に至った。
2）調査結果
①残響時間が長い
内装仕様を表－ 1 に示すが、吸音箇所は天井のみで、残響時間測定結果は図－ 2 の通り 500Hz で 2.6 秒と講堂としては長い値を示した。長い残響時間は音声の明瞭度を低下させる原因となる場合がある。
②メインスピーカの対向壁面が反射性であるメインスピーカに対向する後壁が反射性であるため、スピーカの発生音が後壁で反射して前方に返ってきて、反射音が直接音から時間遅れで分離されエコーとなっていることが判明した（図－ 5 エコータイムパターン参照）。エコーの発生は、メインスピーカがラインアレイスピーカであることも大きく影響している。ライ䛿䛽㏉䜚䝇䝢䞊䜹㻔ᨵಟᚋ㻕㻌䝯䜲䞁䝇䝢䞊䜹㻌䢎䡮䢙䡹䢇䢛䡬䡲఩⨨㻝㻞㻟㻠㻡㻢㻣㻤㻥㻞㻥㻚㻥㼙㻝㻜 㻝㻝䠍㻞㻝㻟㻝㻠㻝㻡㻝㻢㻝㻣㻝㻤䠖䝇䝢䞊䜹㻌㻌 䖃㻌 䠖ᐃⅬ㻌㻝㻢㻚㻟㼙

図－ 1*1 技術研究所

4-2

A 高校講堂兼体育館
測定点位置

平面図、スピーカおよび戸田建設

なお、内装による響きの変化については、施主に対してバイノーラルシステム（ヘッドホン）による音場シミュレータ試聴を実施し、効果を確認した後施工した。
③については、メインスピーカの位置をできるだけ下げ、床前方中央がカバーエリア内に入るよう少し内向きとした（写真－ 1）。
④については、ステージ内にはね返りスピーカを設置し、メインスピーカおよび反射音に負けない拡声を話者に供給できるようにした。
4）改修結果改修後の測定結果を改修前と比較して図－ 2、4、5に示す。残響時間（図－ 2）は改修前と比べて大幅に短くなり、STI（図－ 4）は上昇して測定点の半分以上が 0.6 を超え、図－ 3 の評価より FAIR（標準）から GOOD（良好）に改善した。エコータイムパター
ン（図－ 5）をみると、改修後は中央の測定点 7 で後壁の反射音が若干発生しているものの大きく減少した。
実際の音声もメインエリアおよびステージ上で聞き取りやすくなり、施主から「全然違う」と評価され、大きく改善されたことがわかった。

表－ 1
天井
壁

改修前
ガラス繊維マット t8
無孔シナ合板 t9（H=5m まで）
上部 t12GB
窓ガラス
フローリング第37号

㻡㻚㻜ᨵಟ๓ᨵಟᚋṧ 㡪 ᫬ 㛫 㻔⛊㻕㻠㻚㻜㻟㻚㻜㻞㻚㻜㻝㻚㻜

㻜㻚㻜
㻝㻞㻡

図－ 2㻞㻡㻜㻡㻜㻜㻝㼗㻞㼗୰ ᚰ ࿘ Ἴ ᩘ 䠄䠤䡖䠅㻠㼗
残響時間（改修前と改修後）

A 高校講堂兼体育館

㻜㻚㻜㻌 㻜㻚㻝㻌 㻜㻚㻞㻌 㻜㻚㻟㻌 㻜㻚㻠㻌 㻜㻚㻡㻌 㻜㻚㻢㻌 㻜㻚㻣㻌 㻜㻚㻤㻌 㻜㻚㻥㻌 㻝㻚㻜㻌㻮㻭㻰ホ౯㻼㻻㻻㻾 㻲㻭㻵㻾 㻳㻻㻻㻰 㻱㼄㻯㻱㻸㻸㻱㻺㼀
図－ 3

内装仕様

改修後
同左
有孔シナ合板
5φ－ 25pt12（H=2m まで）
8φ－25pt9（H=2 ～ 5m）
GWt50 充填同左

ᐃⅬ

床A 高校講堂兼体育館

技術研究報告ᨵಟ๓䛾䝯䜲䞁䝇䝢䞊䜹఩⨨

STI の評価㻝㻞㻟㻠㻡㻢㻣㻤㻥㻝㻜㻝㻝㻝㻞㻝㻟㻝㻠㻝㻡㻝㻢㻝㻣㻝㻤䕿ᨵಟ๓㻌䖃ᨵಟᚋ㻌㻜㻚㻜㻌 㻜㻚㻝㻌 㻜㻚㻞㻌 㻜㻚㻟㻌 㻜㻚㻠㻌 㻜㻚㻡㻌 㻜㻚㻢㻌 㻜㻚㻣㻌 㻜㻚㻤㻌 㻜㻚㻥㻌 㻝㻚㻜㻌䠯 䠰 䠥 ್
A 高校講堂兼体育館 STI（改修前と改修後）

図－ 4Dᨵಟ๓┤᥋㡢㻌ᨵಟ ᚋ䛾䝯䜲䞁䝇䝢䞊䜹఩⨨㻌㻿㼛㼡㼚㼐㻌㻼㼞㼑㼟㼟㼡㼞㼑㻌㻔㻸㼕㼚㼑㼍㼞㻕 

7LPH>PV@ Dᨵಟ๓ 

図－ 5Eᨵಟᚋ
内観（スピーカ位置）

4-3

ᐃⅬ  


A 高校講堂兼体育館



写真－ 1

཯ᑕ㡢㻌

A 高校講堂兼体育館（2k Hz）

ᐃⅬ 

7LPH>PV@  Eᨵಟᚋ

エコータイムパターン電気音響の注意点と測定事例

2.2 小規模な改修事例（B 高校講堂兼体育館）
1）依頼状況
本件は、竣工後式典などで「スピーカで拡声した音声が後ろで聞き取りにくい」というクレームが生じた事例である。室の平面図、スピーカおよび測定点位置を図－ 6 に示す。
当初体育館を分割して使用する計画であったが、その使用方法はなくなったものの電気音響仕様は変更されず、サブスピーカが当初の計画のまま設置されていた。
2）調査結果
①残響時間が長い
天井がグラスウール、1 階壁に開口率の小さい有孔板 が 施 さ れ て い る が、2 階 以 上 は 反 射 性 で あ り、
図－ 7 に示すように残響時間が 500Hz で 4.4 秒とかな

䛿䛽㏉䜚䝇䝢䞊䜹

り長い値であった。
②メインスピーカが BOX 内に設置されていたステージ側前面はコンクリート壁であり、メインスピーカはプロセニアム両側に設けられたコンクリート壁の BOX 内に設置されていた。このことが原因となり、スピーカの指向性の弱い低音域が籠るといった現象が起き、直接音成分以外の低音域が増強されていた。
③メインスピーカの位置が高い
メインスピーカの位置がメーカー推奨高さより高かった。このことにより A 高校同様、図－ 6 の測定点 1 付近である前方に音が到達しなかった。
④サブスピーカの到来音が大きい
メインスピーカと側壁のサブスピーカとの直接音の到来差によりエコー現象が発生した。またサブスピー
カの下向きの角度が浅く、スピーカの指向軸が体育館の床に到達していなかった。
⑤ステージ上の音声が聞き取りにくい
はね返りスピーカの位置が幕の後ろに設置されていたことにより、幕がステージ上に対するスピーカ直接音到来の障害になっていた。
3）対策
設計との協議により、まず下記の②③⑤に関する対策を行うことにした。この結果、改善が不十分である確認された場合、①の建築内装、④の角度付冶具の対策を実施することにした。
②については、メインスピーカを BOX 内から出し、コンクリート壁の面上に取り付けた。
③については、メインスピーカの位置をメーカー推奨高さに近付けた。
④については、サブスピーカは極力音量を下げ、メインスピーカの直接音とエコー現象が発生しないようにした。
⑤については、はね返りスピーカを幕の後ろからステージ側に出し、話者から直接みえる位置に設置した。
4）改修結果施主である学校関係者立ち合いのもと、実際にスピーカから音声を出力して確認した結果、「改善され䝯䜲䞁䝇䝢䞊䜹㻌䝇䝔䞊䝆㻝㻞䝃䝤䝇䝢䞊䜹㻟䝃䝤䝇䝢䞊䜹㻠㻡㻢㻣㻠㻞㼙㻤䠖䝇䝢䞊䜹㻌㻌 䖃㻌 䠖ᐃⅬ㻌

㻟㻞㼙

図－ 6

B 高校講堂兼体育館
測定点位置

平面図、スピーカおよび㻡㻚㻜㻠㻚㻜ṧ 㡪 ᫬ 㛫 㻔⛊㻕㻾㻯 ቨෆ䝯䜲䞁䝇䝢䞊䜹 㻮㻻㼄㻌㻟㻚㻜㻞㻚㻜㻝㻚㻜
ᨵಟᚋ䛾䝯䜲䞁䝇䝢䞊䜹఩⨨㻌

㻜㻚㻜
㻝㻞㻡

写真－ 2

B 高校講堂兼体育館

内観（スピーカ位置）

図－ 74-4

㻞㻡㻜
㻡㻜㻜
㻝㼗
㻞㼗
୰ ᚰ ࿘ Ἴ ᩘ 䠄䠤䡖䠅
B 高校講堂兼体育館

残響時間

㻠㼗戸田建設

技術研究報告第37号

築の内装の影響は小さく、後壁は改修をしなくてもよいと判断できた。
4）調整結果調査結果を施主に説明した後、施主立会いのもと、シーリングスピーカ OFF 状態の音声を確認した。その結果、建築的な改修はせずにシーリングスピーカの音量調整を行うのみで解決できることがわかった。
ただし、シーリングスピーカを OFF にすることによ り、 前 方 に 対 す る エ コ ー 現 象 は な く な っ た が、図－ 11 にみられるように、図－ 9 に示す客席前方のた」との評価を得た。測定では、残響時間が改修前と同じく長いままであるが、建築の内装を変えずに機器の配置を変更することだけで測定点 1 ～ 5 におけるSTI が上昇し（図－ 8）、POOR（不十分）から FAIR（標準）評価となった。
この事例のように体育館に設置するスピーカは機器防護のため BOX 内に設置される計画が見受けられるが、BOX 内に設置すると指向性の弱い低音域が BOX内部で籠り音声の明瞭性を損なう。このためスピーカは BOX 内に設置しないことが望ましく、やむを得ずBOX 内に設置する場合は BOX 内部を可能な限り吸音する必要がある。
2.3 機器の調整のみの事例（C 大学講堂）1）依頼状況
本件は、多目的な用途で使用する講堂であるが、響き過ぎて後壁から音声が反射して聞こえるというクレームから、後壁を吸音仕様に改修したいという要望があり調査した物件である。
実際現地で電気音響を使用した場合、聴感上でも後方からエコーのような現象が検知された。室の平面図
および測定点位置を図－ 9 に示す。
2）調査結果
①残響時間は適正測定を行ったところ、残響時間はその用途、容積を考慮すると一般的な値であった。
②後壁は吸音されている
後壁は上部が有孔板で吸音されており、後壁の強い反射音が前方ステージ側に返ってくる仕様ではなかった。
③シーリングスピーカの音量が大きい
更に調査を進めると、客席後部の天井に設置されているシーリングスピーカの音量が大きく、これが前方に到来して響きの長い音になり、また、メインスピーカとの到来時間の差によりエコーとして認知されていたことが判明した。
3）対策
後方のシーリングスピーカを OFF にすると、ステー
ジ上を含む、前方におけるエコー発生がなくなり、建䝇䝔䞊䝆㻌㻝㻞㻟㻠㻢㻣㻡㻤㻟㻜㼙㻌 䖃㻌 䠖

ᐃⅬ㻌㻥

㻝㻜㻝㻝

㻝㻞㻝㻟㻝㻠

㻝㻡

㻝㻢

㻝㻣

㻟㻟㼙

図－ 9C 大学講堂

平面図および測定点位置

䝅䞊䝸䞁䜾䝇䝢䞊䜹఩⨨

䕿ᨵಟ๓㻌
䖃ᨵಟᚋ㻌

㻝
㻞

写真－ 3㻠㻟㻚㻜

C 大学講堂

内観（後方シーリングスピーカ）ṧ 㡪 ᫬ 㛫 㻔⛊㻕

ᐃⅬ

㻟

㻡
㻢
㻣
㻤

㻝㻞㻡

䠯 䠰 䠥 ್B 高校講堂兼体育館

㻝㻚㻜㻜㻚㻜

㻜㻚㻜㻌 㻜㻚㻝㻌 㻜㻚㻞㻌 㻜㻚㻟㻌 㻜㻚㻠㻌 㻜㻚㻡㻌 㻜㻚㻢㻌 㻜㻚㻣㻌 㻜㻚㻤㻌 㻜㻚㻥㻌 㻝㻚㻜㻌

図－ 8

㻞㻚㻜

STI（改修前と改修後）

㻞㻡㻜
㻡㻜㻜
㻝㼗
㻞㼗
୰ ᚰ ࿘ Ἴ ᩘ 䠄䠤䡖䠅

図－ 10

4-5

C 大学講堂

残響時間

㻠㼗電気音響の注意点と測定事例

響時間がかなり長く、特に 1k Hz 以上の高音域は B高校講堂兼体育館より長い状態であったが、電気音響の機器、設置位置、調整が良好で、実際に聴感上音声が聞き取りやすく、図－ 14 に示すように STI の評価も Fair（標準）であった。

測定点 1 ～ 8 の STI が大きく改善されたものの、後方の測定点 11 ～ 17 の STI が悪くなっている。シーリングスピーカは客席全域の音圧レベルを均一にすることに有効であったが、それは定常音の場合であり、この事例のホールで明瞭な拡声と均一な音圧レベル分布両方を成立させるためには、設計段階でスピーカの種類と配置を十分に検討する必要があったと考えられる。

䝯䜲䞁䝇䝢䞊䜹㻌

䝃䝤䝇䝢䞊䜹

３．電気音響の良好な事例（D 大学講堂兼体育館）
この事例の平面図、スピーカおよび測定点位置を図－ 12 に示す。図－ 13 に示すように測定結果では残㻝
㻞
㻟
㻠
㻡㻢
㻣
㻤
㻥
㻝㻜
㻝㻝㻝㻞㻝㻟㻝㻠㻝㻡㻝㻢㻝㻣䕿ㄪᩚ๓㻌䖃ㄪᩚᚋ㻌


写真－ 4

D 大学講堂兼体育館


内観（スピーカ位置）㻢㻚㻜㻡㻚㻜ṧ 㡪 ᫬ 㛫 㻔⛊㻕ᐃⅬ㻜㻚㻜㻌 㻜㻚㻝㻌 㻜㻚㻞㻌 㻜㻚㻟㻌 㻜㻚㻠㻌 㻜㻚㻡㻌 㻜㻚㻢㻌 㻜㻚㻣㻌 㻜㻚㻤㻌 㻜㻚㻥㻌 㻝㻚㻜㻌䠯 䠰 䠥 ್
図－ 11

C 大学講堂STI（調整前と調整後）䝯䜲䞁䝇䝢䞊䜹㻔䝷䜲䞁䜰䝺䜲䝇䝢䞊䜹㻕㻌㻠㻚㻜㻟㻚㻜㻞㻚㻜㻝㻚㻜㻜㻚㻜㻝㻞㻝㻞㻡㻞㻡㻜㻡㻜㻜㻝㼗㻞㼗୰ ᚰ ࿘ Ἴ ᩘ 䠄䠤䡖䠅図－ 13

D 大学講堂兼体育館

㻠㼗

残響時間

㻝㻞

㻠

㻡

㻢

㻟
Ⅼ㻟

㻣

ᐃ

㻠
㻡
㻢

㻤

㻣
㻤
䝃䝤䝇䝢䞊䜹㻌
図－ 12

D 大学講堂兼体育館
測定点位置㻜㻚㻜㻌 㻜㻚㻝㻌 㻜㻚㻞㻌 㻜㻚㻟㻌 㻜㻚㻠㻌 㻜㻚㻡㻌 㻜㻚㻢㻌 㻜㻚㻣㻌 㻜㻚㻤㻌 㻜㻚㻥㻌 㻝㻚㻜㻌
平面図、スピーカおよび䠯 䠰 䠥 ್図－ 14

4-6

D 大学講堂兼体育館

STI戸田建設

技術研究報告第37号2）工事段階
・竣工時に電気音響を取り付けてそのまま、のケースがみられるため、調整は必ず行う。

メインスピーカにラインアレイスピーカを使用していたが、ディレイ装置を介した後方側面のサブスピーカも有効に機能していた。またそれらを取り付けた電気音響施工業者の調整も十分行われていた。
ディレイ装置を入れてもメインスピーカとサブスピーカの距離関係から何 msec. 遅らせるか十分な検討が必要であり、工事側はその点を含めて電気音響施工業者の選定等考慮する必要がある。

電気音響の測定を行う場合は、一般的に 5 つの測定（最大音圧レベル、音圧レベル分布、伝送周波数特性、安全拡声利得（ハウリング試験）、残留ノイズレベル）が行われる。比較的響きの短い空間ではこれらの測定で十分な場合があるが、響きの長い空間では、音圧レベル分布や伝送周波数特性は設置されているスピーカからピンクノイズなどの雑音信号を定常状態で発生させて測定するため、建築的な反射音により場所による偏差が小さく計測される。このことにより電気音響の測定は一般的な 5 つの測定だけでは十分とはいえず、STI など、直接音と反射音の関係を考慮した測定も必要になる場合がある。
音響の専門家が運営する大ホールなどは音響コンサルが設計段階から施工まで参画するため問題の発生が少ないが、学校の講堂、体育館、オフィスの会議室、ホテルの宴会場など、専門家でない人が電気音響を操作する施設では音響について考慮されずに設計施工される場合があり、その結果、大きな不具合に発展して大改修を余儀なくされることもある。
以上、数少ない事例ではあるが、今後の電気音響検討の参考にしていただければ幸いである。

４．まとめ

以上の事例より、電気音響設備を設置する際の注意点を以下のようにまとめることができる。
1）設計段階・用途に適した残響時間となるように建築内装を考慮する。
・スピーカの対向面の吸音・拡散を考慮する。特に、室内の吸音が十分である場合や指向性が鋭いラインアレイスピーカなどを設置する場合はその配慮が必要である。
・スピーカの種類、数、位置を十分検討する。スピーカを複数設置することにより音圧レベル分布の偏差を小さくすることに有効になる場合があるが、その配置によっては受聴位置におけるスピーカからの直接音到来時間差によりエコー現象が発生して音声の明瞭性を低下させることがある。

4-7