戸田建設

技術研究報告第 31 号

土屋裕造 *1

線状に配列した平面スピーカの放射特性

小林正明 *1

概要

近年、多目的ホールの使用は多岐にわたり、音楽に最適な残響を得る一方で、音声の明瞭性を高める技術が必要とされる。
その一例として、建築空間の音響特性については音楽を目標とし、それによって損なわれると考えられる講演時等の音声の明瞭性を平面スピーカによる拡声システムで回復するという事例が見られる。平面スピーカは指向性が鋭く、正面を外れると急激に音圧が減衰するため、反射性の側壁や天井へ入射するエネルギーが小さく、後壁に高い吸音性を確保することで拡声音に対する見かけ上の残響時間を極力短く設定することが可能となる。実際には、建築物の規模やコストによって平面スピーカの幅（枚数）に制限が生じるため、幅（枚数）に応じた減衰特性や指向特性が音響計画に必要となる。
そこで、本論文では、線状に配列した平面スピーカの放射特性をスピーカ幅の観点から検討する。

Radiation Characteristics of Flat Panel Loudspeaker in a RowMasaaki KOBAYASHI*1
Yuzo TSUCHIYA*1

The acoustical design of rooms involves optimizing speech transmission performance since speech communication is a basic
function of most public spaces. Recently, many all-purpose halls need the acoustical characteristic for both music and speech.
Acoustical characteristic for speech needs little reverberation and it is contrary to the acoustical characteristic for music. Flat panel
loudspeaker has sharp directivity and the sound wave from the flat panel loudspeaker straights ahead. Therefore, it is possible to set atshorter reverberation time by using the flat panel loudspeakers than cone speakers when the front wall of the speakers is absorbed inreverberated space. Actually, the width of the flat panel loudspeaker is restricted because of the cost and scale of the architecture.
In this study, it is investigated that the relation between radiation characteristics of flat panel loudspeaker in a row and the width ofthe loudspeaker.

*1
*1

技術研究所
Technical Research Institute1

線状に配列した平面スピーカの放射特性

線状に配列した平面スピーカの放射特性

小林土屋

１．はじめに正明 *1
裕造 *1

4．実験 1；平面スピーカの放射特性

近年、多目的ホールの使用は多岐にわたり、音楽に最4.1

実験方法

適な残響を得る一方で、音声の明瞭性を高める技術が必スピーカは 12 面体スピーカおよびマルチセル型ダイ要とされる。その一例として、側壁および天井を反射性

ナミック平面スピーカ WASEDA E.E. W − 3232（30として、演奏等に対する残響を確保した上、音声伝達を× 30cm）を用いた。平面スピーカは線状（1 列）に設目的とする場合には平面スピーカを用いる事例がみられ置し、2 枚、4 枚、8 枚および 12 枚並べた場合を測定した。

る。すなわち、建築空間の音響特性については音楽を目

測定点は 12 面体スピーカおよび平面スピーカの中央か標とし、それによって損なわれると考えられる講演時等ら正面に 5 ｍ、10 ｍおよび 20 ｍの距離で各 30cm 間の音声の明瞭性を平面スピーカによる拡声システムで回隔である。図 1 に音源と受音点の位置関係を示す。なお、復するというものである。

測定は屋外で実施した。

２．平面スピーカの特徴
通常の点音源スピーカから出る音は全空間に満遍なく球面波として拡がり、自由空間では、距離が 2 倍になると音圧は 1/2 に減衰する（-6dB）。十分長い線音源スピー
カから出る音は水平方向に満遍なく拡がり、垂直方向にほぼ線の幅で進むため、距離が 2 倍になると 1/ √ 2 に減衰する（-3dB）。これに対し、十分大きな面積を持つ
平面スピーカから出た音は、その平面の前面のみに進む
ため、距離による減衰がなく、正面をわずかに離れると急激に音圧が減衰するという鋭い指向性を持つ。現実には、有限の面積による影響によって音は拡がりを生じ、減衰特性および指向特性は寸法と波長の関係による [1]。

３．本研究の問題点
平面スピーカは指向性が鋭いため、正面を外れると急激に音圧が減衰するため、反射性の側壁や天井へ入射するエネルギーが小さく、後壁に高い吸音性を確保することで拡声音に対する残響時間を極力短く設定することが可能となる [1][2]。従って、建築空間の音響特性を検討

図1

音源と受音点の位置（実験 1）

するうえで、拡声時に使用する平面スピーカの減衰特性や指向特性を把握することは非常に重要である。現実に

4.2 実験結果
4.2.1 12 面体スピーカとの比較

は、建築物の規模やコストによって平面スピーカの幅（枚数）に制限が生じるため、幅（枚数）に応じた減衰特性

図 2 に 12 面体スピーカと平面スピーカの１kHz オや指向特性が必要となる。そこで、本論文では、線状にクターブバンド放射特性を距離ごとに比較して示す。上

配列した平面スピーカの放射特性をスピーカ幅の観点かから（A）音源正面 5m の場合、（B）音源正面 10m おら検討する。また、平面スピーカから放射された平面音よび（C）音源正面 20m の場合を示す。図中の破線は、波が吸音面に垂直入射した場合の反射特性についても若平面スピーカを用いた場合のスピーカが正面に位置する干の検討を試みる。

範囲と正面から外れる場合の境界を示す。図中の記号は「○」が 12 面体スピーカを表し、「●」が平面スピーカ（12*1技術研究所

2戸田建設枚並列）を表す。なお、両者とも、音源中心から正面 54.2.2ｍの点を基準レベルとしている。

技術研究報告第 31 号

平面スピーカ幅との関係

図 3 に平面スピーカの幅と１kHz オクターブバンド

図 2 より、音源からの距離ごとに「○」はほぼ一定と放射特性の関係を距離ごとに比較して示す。上から（A）なるが「●」は大きく変化する。すなわち、音源からの音源正面 5m の場合、（B）音源正面 10m および（C）距離が等しい場合、12 面体スピーカの相対レベルは音音源正面 20m の場合を示す。図中の破線は、平面スピー源中心からの横方向距離にかかわらずほぼ一定となるのカを用いた場合のスピーカが正面に位置する範囲と正に対し、平面スピーカの相対レベルは音源の正面からは面から外れる場合の境界を示す。図中の記号は「○」がずれると大きく減少する。また、（A）（B）（C）図の比

12 面体スピーカを表し、「●」、「□」、「◇」および「△」較より、12 面体スピーカは音源正面からの距離が 2 倍はそれぞれが平面スピーカ 12 枚、8 枚、4 枚および 2になるにつれて約 6dB 減少するという点音源の傾向が枚並列を表す。なお、いずれの場合も、端部に位置する明確にあらわれた。しかし、平面スピーカはわずかに減平面スピーカから正面 5 ｍの点を基準レベルとしてい少する程度である。音源中心と平面スピーカの端部の差る。また、図１で示した音源中心位置と受音点の関係か

は正面から 5 ｍおよび 10 ｍの場合で約 5 ｄ B、20 ｍ

ら、平面スピーカの正面に位置する受音点の数はスピーの場合は約 10 ｄ B であるのに対し、音源中心の正面かカの枚数により異なる。

ら 5 ｍと 20 ｍの差は約 3 ｄ B である 。平面スピーカをまず、図（A）（B）（C）にかかわらず、「●」と「□」12 枚並べた場合の指向性の鋭さが示された。

はほぼ一致している。すなわち、平面スピーカが 12 列と 8 列の場合、相対レベルは音源正面からの距離に関係

図212 面体スピーカと平面スピーカの放射特性○ ：12 面体スピーカ● ：平面スピーカ（12 列）

図33

平面スピーカの放射特性○ ：12 面体スピーカ● ：平面スピーカ（12 列）□ ：平面スピーカ（8 列）◇ ：平面スピーカ（4 列）△ ：平面スピーカ（2 列）線状に配列した平面スピーカの放射特性なくほぼ一致している。次に「◇」に着目すると、（A）以上のことから、平面スピーカの放射特性について以図および（B）図では「●」「□」とほぼ一致するが、（C）下のことが考えられる。すなわち、音源と受音点の距離図ではやや「○」に近い結果となった。すなわち、平面に対し、平面スピーカが十分な幅を持つ場合、スピーカスピーカ 4 列並列の場合、音源正面からの距離が 10mの幅によらず、スピーカ正面から外れた距離に応じて同までは平面スピーカ 8 列および 12 列と等しい放射特性様の減衰を示す。しかし、音源と受音点の距離に対し、を持つが、音源からの距離が 20 ｍでは、やや点音源に平面スピーカが十分な幅を持たない場合、平面スピー近い放射特性を持つ。また、「△」の結果より、平面スピーカは点音源と同様の放射特性を示す。ここで、本実験のカが 2 列の場合の相対レベルは、音源正面からの距離が結果より、平面スピーカを 2 列並べた場合、すなわち5 ｍでは、スピーカ正面から外れた領域で点音源よりも60cm とした場合の相対レベルは、音源正面から 10 ｍ減衰が明確にあらわれるものの、8 列以上並べた場合ほの位置で平面スピーカと点音源の中間値であり、20 ｍどの差は生じない。10 ｍでは平面スピーカを 8 列以上の位置ではほぼ点音源と一致した。さらに、平面スピー並べた場合と点音源の場合のほぼ中間値となり、20 ｍ

カを 4 列並べた場合、すなわち 120cm とした場合の相では点音源とほぼ一致する。

対レベルは、音源正面から 20 ｍの位置で平面スピーカ

次に、平面スピーカを 12 列並べた場合（図中の記号と点音源の中間値を示したことを合わせて考えると、音「●」）に着目する。音源正面から 5 ｍ（（A）図）では、源と受音点の距離が平面スピーカの幅の 15 倍程度で平スピーカ正面の領域で相対レベルが +5 ｄ B ほどで上昇

面スピーカの放射特性は点音源に近い傾向を示し、30が止まり、定常に達している。しかし、10 ｍ（（B）図）倍程度ではほぼ点音源と一致すると思われる。

および 20 ｍ（（C）図）では相対レベルは定常には達していない。平面スピーカが 8 列以下の場合（図中の記号4.2.3 周波数との関係「□」「◇」「△」）、音源正面から 5 ｍにおいても上昇を

図 4 に 500Hz から 2kHz オクターブバンドの平面続けている。

ス ピ ー カ 幅 と 放 射 特 性 の 関 係 を 示 す 。左 列 か ら 順 に

図４ 各周波数帯域の放射特性
音源と受音点間距離●：5 ｍ○：10 ｍ4▲：20 ｍ戸田建設

500kHz、1kHz および 2kHz の結果を示し、上から順5.1

技術研究報告第 31 号

実験結果にスピーカ枚数 12 枚、8 枚および 4 枚並列の結果であ

図 7 にコーンスピーカおよび平面スピーカの１kHzる。図中の記号は音源からの距離を表し、「●」が 5 ｍ、オクターブバンドにおける実験結果を示す．それぞれ、「○」が 10 ｍおよび「▲」が 20 ｍを表している。それ

エコータイムパターンおよび振幅の最大値を基準レベルぞれ音源中心軸から正面 5 ｍの点を基準レベルとしていとする相対レベルを示す。試験体による１次反射についる。て、コーンスピーカと平面スピーカにほとんど差はみら平面スピーカを同じ枚数並べた場合の周波数比較よりれない。しかし、2 次以降の反射波がコーンスピーカで（図中において、横の比較）、通常のスピーカと同様に、はあらわれないのに対し、平面スピーカでは明らかであ高音域になるほど指向性が鋭くなることがわかる。

る。2 次以降の反射波は試験体と平面スピーカの往復反射によるものであり、これより、平面スピーカから放射された音（平面波）は、試験体で反射した後も拡散せず、５．実験 2；
平面スピーカから放射された音の反射特性平面波に近い特性を持つと考えられる。

実験１より、平面スピーカの指向性の鋭さと減衰特性を示した。ここで、平面スピーカ使用時には、平面スピー6．まとめと今後の課題

カと向かい合う壁面を吸音することが通常である。しか線状に配列した平面スピーカの放射特性について、スし、平面スピーカから放射された音が吸音面で反射したピーカ幅を変化させて測定した。その結果、音源と受音後に、どのような放射特性を持つかはわからない。反射点の距離に対し、平面スピーカが十分な幅を持つ場合お後の放射特性によってはエコーのような音響障害が生じよび十分でない場合の放射特性を示した。さらに、周波ることも考えられる。そこで、実験２では、平面スピー数によって指向特性および減衰特性に差が生じることをカから放射された音が、吸音面でどのような反射特性を示した。これらの結果をもとに、平面スピーカ使用時の持つかを検討する。

吸音配置を検討すべきであるが、平面スピーカから放射された音は距離減衰しないため、後壁に入射するエネル

5.1

ギーが通常のコーンスピーカと比較して非常に大きい。

実験方法

図 5 に実験配置を示す。吸音性の対抗面として、ここまた、平面スピーカの場合、通常の吸音仕様において、では図 6 に示す２種類を用いた。これらは、いずれも通反射後の距離減衰も期待できない。これらを踏まえ、平常の内装仕上げで用いられる仕様である。また、意匠上

面スピーカに対する吸音処理について、さらに検討を続の問題から、仕上げ面をスピーカに平行とした。平面ス

ける所存である。

ピーカは実験１と同様のものを用いた。なお、比較の為、コーンスピーカ（FOSTEX 38D）を用いて同様の実験【参考文献】を行った。実験場所は当社技術研究所簡易無響室である。

１）服 部 永 雄 、岡 崎 正 倫 、山 﨑 芳 男 ：い ろ い ろ な ス ピ ー カ（1）大型平面スピーカによる均一で明瞭な拡声、音響技術
No.125（Vol.33 no.1）
２）田 中 巧 、小 野 政 一 郎 、及 川 靖 広 、山 﨑 芳 男 ：マ ル チ セル 平 面 ス ピ ー カ を 使 っ た 教 室 の 拡 声 シ ス テ ム 、音 講 論集 ,pp.815-816（1999.9）

図5

音源と受音点の位置（実験 2）

図6

試験体の断面仕様

5線状に配列した平面スピーカの放射特性

図７

反射実験結果（１kHz オクターブバンド）

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