戸田建設

技術研究報告第33号

音場・騒音統合シミュレーションシステムの開発とその実用例

大阪谷 彰 *
松岡 明彦 *
小林 正明 *

土屋裕造 *

概要

当社技術研究所の筑波施設に音場シミュレータ（1988 年）および騒音シミュレータ（1993 年）を設置し、音環境が重視される建物・室において、事前に響きや騒音を実音化し、直接耳で確かめ、また客先に試聴してもらうことで設計・施工に反映してきた。近年客先のニーズが高度化・多様化し、変更に応じた最終結果をその場で確認するなどの迅速な対応が必要になり、今回これを更新した。本報では、更新内容と、これを実際の支援で使用した例について報告する。

Development and Practical Useof the Sound and Noise Integrated Simulation System
Yuzo TSUCHIYA*
Akira OOSAKAYA*
Akihiko MATSUOKA*
Masaaki KOBAYASHI*

Our institute of technology installs a sound field simulator (1988) and a noise simulator (1993). The sound and the noise weremade real sound beforehand in the building and the room where sound environment was made much of by these, and were checked
them with a direct ear. In addition, the customers had them played before buying. They have been reflected by a design and execution.
However, recently, quick correspondence to confirm the bottom line which accepted a change on the spot was necessary of the needs
in front of the visitor was heightened and because I diversified. Therefore, these were updated this time. This report is about update
contents and the examples to use these for by real support.

**

戸田建設（株） 技術研究所
Technical Research Institute, Toda Corp.

1

音場・騒音統合シミュレーションシステムの開発とその実用例

音場・騒音統合シミュレーションシステムの開発とその実用例

土屋 裕造 *
大阪谷 彰 *
松岡 明彦 *
小林 正明 *

１．はじめに

３．更新内容3.1

当 社 技 術 研 究 所 の 筑 波 施 設 に 、音 場 シ ミ ュ レ ー タ

音場シミュレータ（1988 年）および騒音シミュレータ（1993 年）を設置し、３次 元 幾 何 音 場 解 析 の 計 算 結 果 を Digital Signal

音環境が重視される建物・室において、事前に響きや騒Processor へ転送し、ドライソースとの畳込み演算をリ

音を実音化し、直接耳で確かめ、また客先に試聴してもアルタイムに行い、立体音場の再生を行うもので、このらうことで設計・施工に反映してきた。近年客先のニー部分については今回、既存のシステムを利用した。

ズが高度化・多様化し、変更に応じた最終結果をその場なお、既存のシステムでは、当技研の筑波施設でしかで確認するなどの迅速な対応が必要になり、今回これを立体音を再現できなかったため、移動・持ち込みを可能更新した。本報では、更新内容と、これを実際の現場支にするバイノーラルとトランスオーラルのふたつのシス援で使用した例について報告する。

テムを採用した。これらにより、客先、現場、支店にノートパソコンとアンプを持ち込んで、ヘッドホンや２２．システム概要（ハードウェア）スピーカによる簡易な試聴を可能とした。臨場感は、筑更新したシステムの最大の特徴は、音場シミュレータと騒音シミュレータとをハード・ソフト共にひとつのシステムとしたことであり、これによって騒音シミュレータにも室内の反射音を加え、より現実味のある騒音を体験できるシステムとなった（特許出願中）。
システム構成概要を図−１に示す。スピーカは直接音×２、天井×４、壁×８、床×４、サブウーファ×１、換気口×１の計 20 個設置してあり、これを目的によってセレクターにて切り替える。また、切替えで 5. 1 チャンネルの再生も可能としている。更新したシミュレータ
室の状況を図−２に示す。音透過型スクリーンに映像を投射し、臨場感を持たせている。

図−２

図−１
*

システム構成概要

戸田建設（株） 技術研究所

1−2

シミュレータ室の状況

戸田建設

技術研究報告第33号

波施設のシミュレータのほうが優れているが、残響感、その差異を体験していただくツールとして今後の活用が期待できる。

①

バイノーラルシステム（図 − 4 − 1、Binaural

ヘッドホン再生）

音線計算ソフト「RIMAGE」で室の反��������������
３次元幾何音場解析計算結果

射経路の計算をして，立体音場のヘッドホン試聴を可能にしたシステム

音場シミュレータにより再生

�図− 4 − 1��②

���

ドライソース

図−３

音場シミュレータイメージ

バイノーラルイメージ

���トランスオーラルシステム（図−4 − 2、Transaural２スピーカ再生）
２台のスピーカで立体音場試聴を可能にしたシステム
この部分をキャンセルする信号
���を発生させる���

図�−4 − 2
トランスオーラルイ�メージ

3.2

騒音シミュレータ

図−５

トランスオーラルシステム
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外部騒音、床衝撃音、隣戸騒音が発生した場合の居室内における室内騒音レベルを計算、試聴し、それぞれ窓サッシ、床、界壁の視聴者が望む最適な遮音構造を選定するもので、音源、室タイプ、換気口、暗騒音等は容易に設定・変更することができ、騒音を体験しながら遮音構造を選定することができる。
今回、音場シミュレータと統合することで、３次元幾何音場解析をした室内での反射音を含めた室内騒音を再現できるよう改良した。ここでは例として外部騒音から窓サッシを自動選定する流れを概説する。
図−６にその流れを示す。
①試聴条件の入力（図−７）・ 外部騒音：音源の種類（鉄道、道路、航空機等）および周波数補正（A特性、C 特性、FLAT）を選択。外部騒音は現地にて録音したデータを登録することも可能。
・室タイプ：３次元幾何音場解析にて事前に音線計算をした結果ファイル（和室、洋室、仕上げ等）を選択。

・

初期サッシ選択・

サッシ面積：選択したサッシの面積

図−６

1−3

窓サッシ自動選定フロー音場・騒音統合シミュレーションシステムの開発とその実用例で、その影響を加味できるようにした。

を入力。
・②グラフ表示（図−７）

暗騒音：空調音、ピンクノイズ等の暗騒音を加味以下のふたつのグラフが表示される。

できる。
・

換気口：換気口の種別、直径等を選択。集合住宅

・ 室内騒音レベル：外部騒音、サッシからの放射音、においては外壁に換気口を設けることが多いが、換気口からの放射音、暗騒音、合成室内騒音レベルを表示。

換気口は遮音性能が弱く、遮音性能の高いサッシ・を用いた場合には換気口の影響が大きく現れるのサッシ透過損失：選択したサッシおよび前回選択したサッシの透過損失を表示し、比較ができる。

③試聴操作（図−８）・

外部騒音、サッシ透過音の再生、停止

・

暗騒音の再生、停止・

フェーダー操作：外部騒音再生中に、サッシ透過
音の再生レベルに対しフェーダーを操作することで、リアルタイムに周波数帯域毎にイコライザーをかけ、希望レベルまで体感騒音を下げる。機械装置であったフェーダーを今回、ソフト化した。

・サッシ検索：フェーダーで設定した希望レベルを満たすサッシが自動的に選ばれるが、そのための選定条件を検索条件設定（図−９）から選定する④希望する騒音レベルが達成されるまで繰り返し
図−７ 試聴条件およびグラフ�������������������
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４．実用例
4.1

音場シミュレータを利用した例− N ホール

ホールの響きが使用目的に対して適切か、実際の現場で内装工事が始まる前に当技研筑波施設の音場シミュレータで確認した事例である。
１）本ホール概要
確認したホールの諸元を表−１、内観を図− 10、断面・平面図と主な内装を図− 11 に示す。統合中学校との複合施設として併設された本ホールは、地域のコミュニティ要素と中学校のイベント施設要素をあわせ持ち、講演、会議、音楽の生演奏、演劇など用途が多岐にわたる多目的ホールである。大学教授がホールの設計指導に
図−８ �����試聴操作��������
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表−１� ����ホール���
諸元
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施工
戸田建設㈱������������
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延床面積 �������1,200�����������������
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客席数
固定席：372
移動席：125���������������
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����席
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����席
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ホール容積3,400
ホール表面積1,800������
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図−９ 検索条件設定
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図− 10������
ホール内観
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1−4

戸田建設

技術研究報告第33号

込んで教師に確認していただいた事例である。

携わった。当技研は施工が始まった段階から参画した。

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１）本音楽室概要����
確認した音楽室の諸元を表−２、断面・平面図と主な内�������������������������
２）検討内容と経緯�������������������������
本ホールは、設計図段階で反映されている、残響調整�������������������������のための側壁のリブ部分で反射性にするか吸音性にする������������������������
装を図−14に示す。都会の私立中学高校における数棟ある

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かの調整部位があった。当初は、一度完成してから聴感�������������������������
校舎の順次立替工事で、本件は現在も施工中である。
����������������������２）検討内容と経緯������������������������
で確認して調整することが計画されていたが、工期や再�������������������������
度施工する手間を考え、実際の建物ができる前の段階で���������
当該学校では、音楽の授業やクラブ活動を、音楽室以�������������������������
反射吸音の影響を調べるために当シミュレータが活用さ������������������������
外に視聴覚室でも行っていたが、音楽教師から、旧校舎

�������������������������れた。

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�������������������の音楽室の響きは適している一方、視聴覚室は響きが不室形状と、当技研における本ホール椅子の吸音力測�������������������������足しているとの指摘があり、新しく建設される音楽室は�������������
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定で得られたデータも含めた部位吸音率データを音響�������������������������

旧音楽室と同程度にしてほしいという要望があった。当����������
技研が参画した時点では、音楽室のある旧校舎が残って������������������������

CAD に入力し、ステージ上に音源がある場合の音線シ����
ミュレーションを行った。それにより、まず視覚的に音������������������������いたため、音楽室・視聴覚室の残響時間など音響状態を�������������������������

響障害がないことを確認した上で（参照図− 12）、当技�����������������������
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測定で確認することができた。その結果を踏まえて、音�������������������������

研の音場シミュレータにおける聴感で響きの程度を確認
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楽教師が適切と考えている残響時間を把握し、内装の吸�������������������������
音において当技研から設計・現場に対して提案を行い、した。

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果、シミュレータ上で良好な残響感が得られ、実際竣工

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だき、予定している内装仕様で工事を進めることができ算出した残響時間（図− 16）を提示した。しかし、その最初は側壁後部リブ部分の裏地を吸音で作成した。響数字が実際の響きにどう反映されているか判断が難しい

きの程度は、ホール計画専門と音響専門の大学教授、学ため、新音楽室を音響 CAD に入力し（参照図− 15）、響生数名にも聴いていただき、Eyring-Knudsen の残響き具合を音で再生可能にして、バイノーラルシステムを計算式で算出された残響時間（図− 13）による評価より学校に持ち込み、学校関係者や設計者に聴いていただいも残響感が不足していると判断された。そのため、残響た。その結果、音楽教師に響きの程度を納得していたの調整部位であるリブ裏地を反射性に変更した。この結�������������������������
したホールでも施主に満足していただくことができた。
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4.2 バイノーラルシステムを利用した例− M 学園音楽室
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改築される学校の音楽室が、学校の先生が意図する響���きになっているか、バイノーラルシステムを学校に持ち����������� �� ��������������������������� ���� ����������������������������� �������� ��������������������������������� ������������������������������������� ������������ ������������������������������������������������������������������ �������������������� ��������������������������������������
���図− 12��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������� ���� ���������������������������������������������������������������������������������� �������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������� ������������������������������
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N ホール音線図の例

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Ｎホール残響時間予測と実測��������������
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図−13������

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表−２������
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����断面・平面図
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図−
11 N��ホール

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1−5

M 学園音楽室１

施工
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戸田建設㈱（施工中）�������������������

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諸元���� � ������� ���
� 2
延床面積96m
����� ���������������������������������������席数45 席
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室容積290 m
室表面積315�� m2��������������������������������������

音場・騒音統合シミュレーションシステムの開発とその実用例た。現時点で音楽室はまだ完成していないが、完成後納得していただいた後に施工を進める、といった手順は測定を行い、音響状態を確認する予定である。なお、�������������������������
当該学校にて、今後別棟に講堂の建設も予定されてお������������� ���������������り、当システムの利用が検討されている。
�������������������������� を踏む。施主・設計に騒音の予測を数字で示しても感覚的にわからないことが多く、また音源の種類によっ���������������� ��

バイノーラルシステム
は ヘッドホン に よ る 受 聴 の た�������
�������������������
め、最も簡易なシステムで済み、暗騒音や室の残響に�������������������������て同じ騒音レベルでも印象に差異が生じる場合がある������
��������������� � ��
ので、実際に聴感で確認していただくことが説得力に��������������
�����������
も繋がっている。なお、参考に、高層建築における音�������������������������左右されないが、ヘッドホンで聴く対象者以外は聴く�������������������������
ことができず、人によっては耳が密閉されているとい�������������������������

源の採取は、同等の高さの既存建物が近傍になくそこ�������������������������
で録音できない場合、バルーンやクレーンを用いて録�������������������������

う違和感が生じることもある。トランスオーラルシス�������������������������
テムは、スピーカで構成される配置により受聴の場所
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音している。
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が特定され、１人の受聴を対象とすることが基本であ���������������
るが、周囲に音は聴こえるため、どういうことを行っ�������������������������

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５．おわりにているか確認することは可能である。状況に応じて特�������������������������

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ミュレーションシステムの概要と実用例の一部を報告

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徴を活かしつつ、各システムを使い分ける必要がある�������������������������と考えている。

�������������������������した。現在、遮音のシミュレーションは当技研の筑波�������������������������
施設にあるシミュレータ室でしか体験できないが、社�������������������������

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内的には携帯化や筑波を離れての利用も期待されてい��������������������
る。今後、各種騒音データ、部材データ等の一層の充�������������������������
4.3 騒音シミュレータを利用した例
�������������������������最近では、M ビルの線路近傍電車騒音、超高層 S マン
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ション の ヘリコプター騒 音、O 大 学 キャンパス の 線 路�������������������������
近傍電車騒音等で、窓サッシ決定のため、施主・設計���������������������������に騒音シミュレータを聴いていただいている。現地で録音した音源を採用し、選定した窓サッシで予測され����������� �������る騒音を施主・設計にシミュレータで聴いていただき、����������������������
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当 技 術 研 究 所 に て 更 新 を 行 っ た音 場 ・騒 音 統 合 シ�������������������������

� 実を図り、営業・設計・現場の支援ツールとして活用�������していく考えである。
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図− 15

M 学園音楽室１

音線図の例������������������������������������������������������ � ������� ���������

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残響時間予測��������������

���図− 16

M 学園音楽室１���������
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図− 14 M 学園音楽室 平面・断面����� � ������ ������������������������������������� � ������� ����� ���1−6