具体实施方式
<第1实施形态>
控制结构
参照图1来说明有关本发明的实施形态的声响各室设计系统X的控制构成。
声响各室设计系统X,主要由以下设备构成:PC100、3D扫描仪200、输入设备300、显示部400、打印机500等。
PC100是指通常为PC/AT兼容机的PC(个人电脑),和MAC规格的PC,是本发明的实施形态所涉及的能够进行声场调节方法演算的组成部分。PC100主要配置有输入部110(输入单元)、存储部120(存储单元)、直径演算部130(直径演算单元)、配置条件演算部140(输出值演算单元)、CPU(中央处理器·单元、中央处理器)、控制部150、输出部160。其中,输入部110输入各种数据;存储部120对被输入的数据,和预测模型公式,和预测结果等进行存储;直径演算部130为演算器等,用来计算出后述的柱形反射体的直径等;配置条件演算部140亦为演算器等,用来计算柱形反射体的配置条件;控制部150为MPU(微型处理器·单元)等;输出部160用来输出通过演算得出的结果。
3D扫描仪200是众所周知的运用了激光等的3D(3维)扫描仪,通过放置于声响各室中央可以将声响各室的房间立体构造和到墙面为止的正确距离等转换为3D数据。作为此3D扫描仪,可以使用周知的例如美国法如公司制的激光扫描仪等。
(参照「http://www.faro.com/default.aspx?ct=jp等」)
输入装置300为,有关键盘、鼠标等定位设备,以及触摸屏等用户界面的组成部件。
显示部400,是一般的LCD显示器、等离子体显示器、有机EL(电致发光)显示器及其他显示装置。此外,显示部400,关于房间的构造上可以用液晶快门方式,和全息图方式等进行立体显示。
打印机500是一般的打印机、XY绘图仪等印刷装置。此外,对于打印机500,也可以配备闪存卡读写器等,以将设计图、柱形反射体的直径和配置等进行存储。
关于PC100,进一步加以具体说明。
输入部110是指,通过3D扫描仪、输入设备300、LAN界面、光存读卡器、DVD-ROM等输入单元进行输入的I/O等。由此,来自3D扫描仪200的声响各室的测量数据,和测量员预先设定的声响各室的设计图等数据可以由输入部110进行输入。
存储部120,是RAM、ROM、闪存、HDD(硬盘驱动器)等。存储部120存储如下数据:从3D扫描仪200输入的数据、设计图等数据、本发明的实施形态所涉及的声场调节方法的程序、对此有必要的参数等数据。
直径演算部130为专用的演算用DSP(数字信号处理器)、物理演算专用运算器,GPU(Graphics Processing Unit)等可以进行实时演算的演算器,算出柱形反射体的直径。
配置条件演算部140,也是专用的演算用DSP、物理演算专用运算器、GPU等可以进行实时演算的演算器。配置条件演算部140,用来计算柱形反射体最适合的配置条件。
控制部150是实际进行以下噪音判断处理时进行控制和演算的部位。控制部150,根据存储于存储部120的ROM、HDD等程序,执行各种控制和演算的处理。
输出部160是通过显示部400、打印机500等输出单元来进行输出的I/O等。输出部160,能够输出设计好的声响各室的构造和设计图。另外,也可以输出柱形反射体的直径和作为配置条件的柱形反射体构造物的设计图等。此外,输出部160,也具备音频I/O,在后述的模拟中,亦可以模拟实际听取声音的方式并进行输出。
再者,直径演算部130和配置条件演算部140的功能,亦可以通过控制部150的演算功能来实现。
声场调节方法
此处,就本发明的实施形态所涉及的声场调节方法的概要进行说明。
如上所述,不得不在有限的空间中建造声响各室的时候,用来进行施工的后方的空间是受到限制的。因此,有必要通过声响设计、声响施工来进行声场调节,将反射墙与吸音墙进行组合,使之成为有适度响声的空间。
然而,在人工制作的声响各室的室内声场(声响环境)中存在一些问题,比如特别是因高频带的吸音过多而引起的闭塞感,和因低频带的吸音不充分而引起的低频带不明了感等成为问题。
本发明的发明者们为了解决这些声响各室中的声场问题,进行了深入研究和实验。
于是,本发明的发明者们,发现为了消除声响各室内的不自然声响,若将直径不同的多个柱形的反射体(柱形反射体)进行组合则很适宜。此外,本发明的柱形反射体,在本发明奏效的范围内,可以采用进行声音的扩散、反射或者吸收的任意形状的反射体。
在本发明的实施形态所涉及的声场调节方法中,关于那些柱形反射体,从频率和波长的关系等算出直径,也算出声响各室内的配置条件。
具体来说,首先,算出对作为目标的频带的声波进行有效扩散的柱形反射体的直径。在此,所谓扩散,是指频带各异的声波的反射方向及/或反射时间迟延(相位)进行随机反射。
在此之上,算出配置条件,用以在距离声源较近处(内侧,前方)设置直径小的柱形反射体以便使高音域扩散,且在距离声源远的地方(墙侧,后方)设置直径大的柱形反射体以便将不扩散而衍射并绕过去的低音进行扩散和吸音。
通过使用此算出的直径和配置条件的声场调节方法来施工,可以在声响各室内,从低频带到高频带的宽广频带中实现自然的声场。
以下,参照图2流程图,就实际的声响各室设计系统X的运作进行更详细的说明。
作为声响各室设计系统X的运作的次序,首先,启动PC100,开始实施存储部120中被存储的声场调节方法的程序。
步骤S101
输入部110从3D扫描仪200、输入设备300,输入有关本发明的实施形态的为进行声场调节的数据和参数。
作为输入的数据,采用声响各室的形状等3维数据等。作为输入的参数为,声响各室的大小等参数、配置条件设定用参数、目标频率、柱形反射体的直径的设定用参数、反射波的大小等参数等。
作为声响各室的大小等参数,在用3D扫描仪200输入声响各室的形状的3维数据的时候,由设置在实际施工的房间中央的机器来照射激光等,从其被反射的时间等得出3维坐标值。
再者,作为3维数据,从LAN界面、闪存卡、DVD-R等存储媒体,亦可以输入DXF文件等CAD文件。
此外,代替声响各室的3维数据,更简单地,用户亦可通过输入设备300检测声响各室的长度、宽度、高度的输入值,亦可将声响各室的大小等参数输入。在对于3维数据没有规模(大小)设定的情况下,同样也可以输入大小等参数。
关于配置条件设定用参数,可以设定如下参数:柱形构造物由几列(段)构成,或者是否不进行列构成,是否具备吸音层,将从墙面几厘米作为柱形反射体构造物用来使用等等。在这里,每个以3维数据的坐标指定的领域中,可以设定这些配置条件设定用参数。例如,各表面作为坐标指定,可以将后墙的面作为第1~3列的构成,侧墙面作为第1~4列的构成。此外,柱形反射体,对于重力方向在任一个方向上可以设置,所以也可以指定XYZ轴方向的角度。并且,是否具备房梁,是否为开端式(open end)(只设置一面),将柱的端部是否在顶棚和地板上双方都设置,还是从顶棚吊下,这些设置方法都可以选择。此外,后述的柱形反射体的设置分散情形的随机配置度亦可以设定。此外,在设置的时候,在柱形构造体的长度方向和垂直方向的投影面,亦可设定可看穿后方的比例等。
关于目标频率,可以设定后述的柱形反射体作为目标的频率。此时可以,例如,在各柱形反射体构造物的每列上设定目标频率。即,2列的情况下,可以将“高频带(高音域)”和“中·低频带(中音域,低音域)”2种类频率分别以1000Hz,500Hz作为参数所给与。此外,依照声响各室的3维数据、声响各室的大小等参数、配置条件设定用参数等,也可以算出目标频率的最适值。
关于柱形反射体直径的设定用参数,可以就以下内容设定参数:按照所述的目标频率算出直径,或者是否算出在规定的直径被选择后的各目标频率等。
此外,关于每个频带的声响特性,将每个频带的扩散效果设为一定,或者使每个目标频率相异,关于这些亦可以作为参数来设定。
除这些参数之外,对于柱形反射体的材质和种类亦可以设定为参数。作为柱形反射体的材质,根据消防法将不燃木设定为默认(标准)。这是因为,不燃木有适度的消振性,声响上也较佳。
还有,作为柱形反射体的材质,采用金属和塑料(树脂)等当然也可以。采用金属的情况下,可以使用消振性较高的合金等,和制震合金等金属。采用塑料的情况下,可以采用氯乙烯和丙烯树脂等。
此外,亦可以于中空的金属内部填充吸音原材料或者也可粘贴制震帖。这些方法对于抑制金属本身的共振比较合适。
采用塑料的时候也同样,选择难以共振的树脂的原材料,进行制震处理较佳。
此外,通过利用了柱形反射体内部空间的吸音机构,亦可用于声响各室的驻波对策。
进一步,柱形反射体主要截面的形状也可以作为参数来设定。
柱形反射体截面的形状,标准设定为圆柱,这样比较适宜。因为本发明的发明者进行深入的研究,发现若具有由角柱那样的平面构成的反射面,则反射波依存于声波的入射方向。即,若采用由面构成的柱子的话,则对于其面,对充分小的波长的声波成为镜面反射音波的反射容易附有方向性,故容易产生声场特性的散乱。
对此,如果是圆柱,则可以将与直径成比例的频率以上的声波进行比较理想的再放射。据此,在更宽广的区域内可以返还均一的扩散声音。
而且,截面形状除了圆柱以外,即使是椭圆柱子亦可获得声响上良好的特性。即,声响性的扩散面、反射面,和/或吸收面呈曲面状较理想。此外,如果是进行任意形状的声音的扩散、反射,和/或吸收的反射体,则声响性的扩散面、反射面,和/或吸收面呈曲面状或球面状较理想。
而且,作为选择的柱形反射体的形状,不一定是完全的圆柱,如使用间伐木材的时候所残留着节亦可以。另外,如同实际树木那样有枝叶的构造亦可。此外,作为反射体的形状,如珠串那样无规则地组合球状体的形状、椭圆体、球体本身等亦可以。
此外,由同理可得,例如,即使是如“柱微凸线(entasis)”那样的中央鼓起的柱子、保龄球的瓶、可口可乐(注册商标)的容器那样的形状亦可。如果是这样的形状,则可以得到更佳的3维的扩散效果。
此外,不论所述的理由,鉴于施工上的问题等,对于如四角柱和三角柱那样的多角形也可以选择。在此情况下,可以得到与圆柱和椭圆柱所不同的特别声响效果。例如,可以采用具有自我相似性的不规则分形图形,也可以采用具有优异扩散性特性的多面体。若是配置的反射体互相不产生平行面则比较理想。
再者,这些复杂的形状,可以由3D扫描仪200,或者采用CAD用的DXF文件等输入。
此外,柱形反射体表面的声响阻抗,可以作为参数设定。这是由于,一般的涂漆涂饰和氨甲酸酯系的涂饰中,声波的反射率不相同。
再者,作为提高设计的参数,关于涂饰的浓度,设置于墙侧(内)的直径大的柱形反射体以浓色涂饰,表侧涂饰淡色,这样可以显出深入感。
所输入的参数,由输入部110存储在存储部120上。
步骤S102
接下来,直径演算部130,根据被输入的参数,算出柱形反射体的直径。此外,在规定的直径被选择的情况下,则算出目标频率。
在这里,声波有时碰到圆柱不是简单地反射,而是作为与入射方向无关的扩散波向所有方向进行再放射(或者扩散)。
那时,根据圆柱的直径,决定容易进行再辐射(或扩散)的频带。直径越小越能进行高频率声波的再放射,反过来直径越大,则越能进行低频率声波的再放射。与这些再辐射有关的频带,在这里作为“目标频率”。
再者,若将高频率的声波碰触直径大的圆柱,则虽然进行扩散,但是并不是同样地进行再放射,而是指向性变得敏锐。即,放射的方向不均等,故在直径和频带的关系中,存在最适合的范围。
另一方面,目标频率以下的频率,通常不进行再放射,而是如同衍射般回绕到后方。本发明的发明者注意到,利用这样的性质,可以进行声场的调节。
在本发明的实施形态所涉及的声场调节方法中,需要算出柱形反射体的直径,以使入射的声波在声响各室内扩散。
因此,以目标频率为基础,算出柱形反射体的直径,其中,该目标频率遵循所述输入的参数和后述的配置条件。
就直径的计算进行更具体地说明。
作为柱形反射体的直径,一直以来,因为进行着入射到圆筒的情况下的分析,因此可以加以利用。(例如,声响工学原理,参照「http://www.acoust.rise.waseda.ac.jp/publications/onkyou/genron-4.pdf」)。
平面波的声波射入半径为a的圆筒中的时候,此平面波在圆筒中被辐射的散乱波能量流(W),在每圆筒单位长度上表示为以下式(1):
【数1】
...公式(1)
另一方面,入射到圆筒单位长度的平面波能量流(W0),表示为以下式(2):
【数2】
…式(2)
因此,圆筒的单位长度中入射的平面波能量被散乱的比例(比率),表示为以下式(3):
【数3】
…式(3)
通过这些式(1)~(3),例如在直径为0.4m(半径为0.2m)的圆柱的情况下,高于大约175Hz的频率的声能入射到圆筒的单位长度的平面波能量流通过圆筒几乎散乱100%。
从而,通过圆筒散乱的入射声波的比例几乎为1的这种下限频率和圆筒直径的关系则成为以下表1。
【表1】
直径(m) |
频率f |
波长λ(m) |
k=2π/λ |
0.4 |
175 |
1.94 |
3.23 |
0.216 |
324 |
1.05 |
5.99 |
0.165 |
424 |
0.8 |
7.84 |
0.114 |
613 |
0.55 |
11.33 |
0.06 |
1165 |
0.29 |
21.53 |
0.045 |
1553 |
0.22 |
28.7 |
从而,对于入射声波,可以进行诸如直径32mm时为2183Hz以上,直径45mm时为1553Hz以上,直径60mm时为1165Hz以上等,对应于圆筒直径的频率以上的声能散乱。
但是,实际上,被散乱的比例即使在1以下,亦可以得到扩散效果。
故,本发明的实施形态所涉及的声场调节方法中,例如,在作为高频带用将1000Hz以上作为目标频率的时候,算出直径为30~75mm。
此外,例如,在作为中频带或低频带用将大约为630Hz以上作为目标频率的时候,算出直径为60~120mm。
再者,例如,在作为低频带用将大约为500Hz以上作为目标频率的时候,算出直径为80~160mm。
据此,例如,将柱形反射体进行2列配置,将高频带用的1000Hz,中·低频带用500Hz作为对象的时候,则可以算出分别将直径为40mm和100mm作为柱形反射体直径使用。
在此之上,作为500Hz以下的低频带之用,可以进一步使用直径大的柱形反射体。此情况下,根据声响各室的大小和性质(录音棚或大厅等),设定最合适的目标频率,根据它来算出直径。比如,声响各室为录音棚,若略为7m(宽度)×4m(深度)×3m(高度)的规格,则直径可为150mm等。
此外,反过来,在使用规定的直径的时候,亦可以算出声波的反射方面的频率,将此作为目标频率。
例如,使用规格材的直径的时候,可以算出使用了高频带(目标频率大约为2000Hz)用直径为20mm,中频带(目标频率大约为1000Hz)用直径为45mm,低频带(目标频率大约为630Hz)用直径为60mm的柱形反射体来进行3列配置。
以此步骤被算出的直径(或目标频率),在下个步骤计算配置条件的时候使用。
步骤S103
接着,配置条件演算部140,根据被输入的参数和所述直径,算出柱形反射体的配置条件。
根据本发明的实施形态所涉及的声场调节方法,有以下特征:(a)在前方(从声源看为内侧)配置直径小的柱形反射体,于后方配置直径大的柱形反射体,以及(b)各列回避周期性,呈随机间隔配置。
关于(a)中将直径小的配置在前方,这是由于,如果反过来将直径大的柱形反射体配置于前方的话,则声响性不理想。因为,直径大的柱形反射体,如果较低的频率则会如上所述进行扩散,但是高频率的声音的波面的话,扩散方向则变得不均一,指向性变强。
因而,根据本发明的实施形态所涉及的声场调节方法,从声源看在前方设置高频带用的细的柱形反射体使高频带的声波扩散。
据此,使得柱形反射体的声响抵抗(阻抗)缓慢地变化,避免水平幅度大的反射在扩散体表面发生。
关于(b)中各列呈随机配置这一点,这是因为可以回避与规律性的排列相关的特定频率的声染色(caloration)。关于此声染色,将在后述的实施例中作详细说明。
首先,为了将反射音详细地扩散,在前方以随机的间隔配置小的柱子。越往里去则柱子的直径变大,在最后一列以随机的间隔配置最粗的柱子。
据此,可以得到声响上理想、声染色少的声场环境。
以下,关于更详细的配置条件进行说明。
圆柱的个数、列内的柱间隔、列与列之间的间隔的计算
就实际的柱形反射体的个数、列内的间隔、列与列的间隔等的计算,就对于柱的长度方向为垂直方向的截面的投影面,能以每单位面积的柱的截面积(密度)为基准。另外,关于向与柱的长度方向垂直的方向的投影面,可以对每列的柱形反射体,算出每单位投影面积的柱的截面积(开口率)。也能设定柱的个数、列与列的间隔,从而使这些截面积的差异小于10%。
关于向与柱的长度方向所垂直的方向的投影面,通过使直径不同的柱形反射体的每列的每单位投影面积的柱的截面积(开口率)几乎固定,能获得使缘于柱形反射体的扩散效果的各频率的偏差变少的效果。
与此相反,通过目标频率使扩散效果变化的情况下,为使直径不同的柱形反射体的每列的每单位投影面积的柱的截面积(开口率)发生变化,可以通过使各直径的每列柱的间隔变化来控制。
列内的柱形反射体的间隔,若按周期性的间距配置的话,会因应排列间距的周期变成特异的反射性状,使特定频率的声音被强调等声染色(coloration)变得容易发生,因此为避免产生这些坏影响,进行随机配置。
作为实现随机配置的方法的例子,举例如以下顺序。
(1)例如,首先准备3种类左右半径不同的圆柱。在此将大、中、小的半径各自作为a、b、c。
(2)接着将大小不一的各圆柱按等间隔排成列。其圆柱中心的间隔,在大的圆柱的时候u为2a<u,中等大小的圆柱的时候v为2b<v,小的圆柱的时候w为2c<w。
(3)将其大中小的圆柱的列进行平行配置。使通过大中的圆柱的列的中心的线的距离d为a+b<d,通过中小的圆柱的列的中心的线的距离e为b+c<e。
(4)使各自的圆柱的位置在列方向以及列间方向移动。其实现方法,例如,使在-0.5到0.5之间发生同样的随机数,使移动从圆柱和圆柱的中心间的距离到减去圆柱的半径后的值(大的圆柱的列方向的时候变为u-2a,大的圆柱的列与中等圆柱之间的方向的时候变为d-(a+b)等等)所得到的数值的距离。
而且,将柱形反射体排列成列状(段状)的时候,可得到施工变得简单的效果。
另外,仅就几个列,也可以作为随机配置。例如,结合施工的空间,仅就以500Hz以下为目标频率的低音域也可以进行随机配置。
另外,对于柱形反射体的每个频带,也能使其形成不是直线而是曲线的列状。例如,电影院的情况,结合前方的左右·中央扬声器和来自后方的声响扬声器群的位置,设定成顺着后方列状构造间的间隔变长的方式,这样就能做成包入般的声场。而且,通过这样的间隔的调节,调节回响音的每个音频的到达时间,便能在宽广的空间进行演出。
根据这些配置条件,能够作成符合声响各室的特性的声场。
另外,对各直径的柱形反射体的列进行多段配置的情况,在柱形反射体的长度方向和垂直方向的投影面上,按照能看穿后方比例的参数,调节各柱间的间隔。
作为初期设定(标准设定),例如,想提高柱形构造体的扩散效果的时候,将对柱的长度方向在垂直方向的柱形反射体全体的投影面积,做成占全体的投影面积的95%以上是比较好的。即,进行配置调节,使得后方因柱群不能被看穿。而且,柱形反射体在声源较近处形成低占有密度以及/或者投影面积,在对声源的更远处形成高占有密度以及/或者投影面积是比较理想的。
由此,能减轻柱形反射体的未被扩散的声波在后方的墙面反射回来的影响。另外,即使在后方没有墙面的情况,通过使之不能直接看穿后方,也可用作不给声场带来坏影响的隔板的替代。
进而,按照上述的参数,也可算出有关吸音层的配置条件。
若按上述的配置条件配置柱形扩散体,则中高域的声音因前列或者中列的柱列大部分反射,到达后列的后方的主要为低域的声音。
于是,应声响各室的吸音状况,使用膜状的吸音层等等,通过柱形反射体和吸音层的位置关系(位置的关系),能控制频率特性和扩散/吸音的关系和频带,反射方向以及反射时间构造等等。即,能控制特定频率的声音的被扩散的比例与被吸音的比例。
若参照图3详细说明,面向墙面700从前方到深处,在有高音域用柱形构造体731的列和,中音域用柱形构造体732的列和,低音域用柱形构造体733的列的情况,就配置了吸音层750(吸音体)的情况的例子进行表示。玻璃棉、石棉、人造橡胶、毛毡布料、有声响透过性的膜等等可用作吸音层750。
图3(a)的配置为,在高音域用柱形构造体731的列和,中音域用柱形构造体732的列之间插入吸音层750进行配置的例子。这种配置的情况,高音域被扩散,可增加中·低音域的吸音量。
图3(b)的配置为,在中音域用柱形构造体732的列和低音域用柱形构造体733的列之间插入吸音层750进行配置的例子。这种配置的情况,中·高音域被扩散,可增加低音域的吸音量和来自墙面的反射音的吸音量。
如此,通过基于和柱形构造体的位置关系设置吸音层,能对每个频带调节声波的扩散和吸收。因此,也能控制中·高音域的吸音力。即,通过诸如前列和中列之间,或者中列和后列之间等配置吸音层的位置关系,能控制低域~高域的扩散和吸音的关系。为此,不会使中·高域的吸音力过大,而能够控制低域的吸音力。
另外,若将吸音层750配置在高音用柱形构造体731的前方,则可以对来自低音域~高音域以及墙面700的反射音进行全部吸音。进而,当吸音层750为以不透明的原材料所构成的时候,能隐藏后方的柱形构造体。
而且,若将吸音层750配置在低音域用柱形构造体733的后方,则能控制反射的低音域的吸音力。
进一步,能将吸音层750任意配置在柱形反射体的群体当中,可以任意调节吸音特性和反射特性。
另外,作为吸音层,不是膜状的形状,例如,也能使用用如毛毡和玻璃棉之类的原材料来提高吸音力的柱形的吸音体。即,比起设置膜状的吸音层更容易地进行吸音。
进而,以直径和配置条件,能形成实现将从声源到柱形反射体之间的介质的声响阻抗匹配成柱形体内部的声响阻抗的反射面。在此,介质通常为空气。
一般来说,为顺利进行能量的传送需要各种研究。
例如,声响喇叭,是一种声响的阻抗变换装置,具有通过采取阻抗匹配将声响振动源周边的空气振动以较高的效率传达给喇叭的外部的装置。另外,同样的,以吸音为目的吸音楔子等,为使传达介质(空气)中的声响阻抗进行阻抗变换成构成吸音楔子的多孔质材料的声响阻抗而形成楔子形状,以高效率将空气的振动能量变换成多孔质材料的摩擦热能。
相比之下,为以高的效率引导来自传播介质的空气振动直至反射面由多重重叠构成的柱形反射体的内部和后方部,则需要阻抗匹配。
根据本发明实施形态所涉及的声场调节方法,开始为将直径小的圆棒配置在表面,随着到达柱形反射体的后方部将圆棒的直径渐渐加大,从而就能实现从表面的阻抗到柱形反射体内部的阻抗匹配。
另外,与圆棒的直径的大小无关,也能通过设定柱形反射体的表面侧的开口率大些,随着到达柱形反射体的后方部开口率逐渐变小,采取阻抗的匹配。
进而,还能通过让圆棒的占有截面积以及/或者体积密度随着从表面侧直到柱形反射体的后方部依次增加,采取阻抗的匹配。
如此,本发明实施形态所涉及的声场调节方法,通过进行阻抗的匹配,能以较高的效率引导来自传播介质的空气振动。
此外,为阻抗的匹配的详细的计算,也能使用差分法程序等进行。
通过如上设定配置条件,即使是有限的深入空间,在从低域到高域的宽广范围内使反射音细致扩散的同时,能除去有害的不自然的响声。另外,能够调节频率特性。
而且,利用反射体内部的空间,能具备以根据亥姆霍兹(Helmholtz)吸音机构和微小孔板吸音机构等特定频率为对象的吸音力,特别是作为声响各室的低域的驻波对策,能够成为效率高的对策。
步骤S104
最后,将算出的柱形反射体的直径和配置条件应用到已输入的声响各室的数据中,进行声响各室的配置·模拟处理。
在该模拟处理中,能对反射音的时间波形在任意的测量点的坐标进行测量,并能够进行以图表的形式输出的处理。另外,对反射音的能量的衰减也能输出图表。
在制作该图表时,对来自声源的直接波、多个柱形反射体全部的反射以及来自墙面的反射的所有反射波,就在所设定的受音点观测到的时间应答进行解析、算出时间波形、能量衰减(声级衰减)、声压分布的推移。
这些图表通过输出部位160,能往显示部400和打印机500输出。
另外,关于与声响扩散体的直径和配置相关的设计图,也可以进行同样的输出。
此时,例如用算出的直径和配置条件挖通树的底板,然后对其插入柱形反射体进行制造,对这样的柱形反射体构造物的设计图也能进行输出。
进而,也能制作将柱形反射体构造物加工成安装在声响各室的墙的组件状之类的设计图。
另外,用WAV(波形)文件等指定或从麦克风和系统输入等来输入任意的声音,能就实际的声响各室的声响进行收听并确认。此时,在用户用显示在显示部400的GUI(图形用户界面graphical user interface),指定该声音的发生点的坐标和评价点的坐标。接着,控制部150检测用户按下显示在显示部400的“播放”按钮的情况,进行波形的播放。通过用GPU等对此进行实时计算,也能作为实际上被进行物理计算的回声设备使用。
此外,声源在初期设定(标准设定)时使用往全方向的点声源,不过作为扬声器等模拟也能指定方向。进而,也能指定评价点的耳子的方向等等。
进而,也能进行调节配置柱形反射体的位置,改变墙面的厚度以及声响各室的形状等操作。
再者,对于各柱形反射体的材质、形状和涂饰的浓度等也可进行选择。
用户基于这些图表的输出和播放声,进一步调节参数并重新算出直径与配置条件,然后进行配置·模拟。
据此,通过使用柱形反射体的声场调节方法,能设计覆盖范围广,频率特性平衡优越的声响各室。
然后,通过使用被输出的设计图进行施工,能制造设置有实际的柱形反射体构造物声响各室。
实施例
对柱形反射体的配置进行模拟的比较
以下,关于本发明的实施形态所涉及的声场调节方法,就利用数值模拟通过差分法对柱形反射体的扩散效果进行模拟的结果进行说明。该模拟使用日东纺声响工程社制的「comfida」软件,通过2维差分法进行计算。
作为成为声响各室的形状的衍射对象的计算空间,就宽7m,进深4m,通过紧凑差分法进行计算。晶格间距为10m,时间步骤为8ns。墙、下述的“sound trap”(注册商标),柱形反射体等反射体,将其配置在长边的一面。
作为声源(声波的发生源),使用一般的Gausian波束。声源的坐标若基于对象空间的左下的坐标,则设定为坐标(3.5、3.0)。即,在从左端开始3.5m,进深3.0m的位置。
使从声源发生的声波,以中心频率2000Hz(2kHz)为高音域,500Hz为中·低音域。
在此之上,在两个评价点(受音点),求出反射音的时间波形和反射音的声级(能量)减幅波形,并做成各自的图表。作为这两个评价点,以坐标(1.5、2.0)为评价点A,坐标(3.5、2.0)为评价点B。即,从左端开始1.5m,进深2m的坐标为评价点A,从左端开始3.5m,进深2m的坐标为评价点B。
另外,为了确认因评价扩散性的场所所带来的差别小这一目的,评价点设定为多数。
在此,就仅使用墙面的情况(比较例1),和使用被称为“sound trap”的在演播室等被一般使用的斜反射板的声响扩散体所模拟的(比较例2),和将3列柱形反射周期性配置的(比较例3),以及将同样的3列柱形反射体随机配置的(实施例1)情况的模拟结果进行说明。
即,比较例1为仅用墙进行计量的例子。比较例2为以往的声响扩散体的测量例子。比较例3为将实施例1的配置条件进行周期化的例子。然后,实施例1为形成,由本发明的实施形态所涉及的声场调节方法算出的,随机反射频带不同的声波的多个反射面的例子。
以下,按比较例1、比较例2、比较例3、实施例1的顺序,就各个模拟结果进行更详细的说明。
比较例1
首先,参照图4~图8,对比较例1进行说明。在比较例1,如上所述,没有设置柱形反射体,以全新的墙面仅模拟镜面反射的状态。设定该墙面使其略微吸音。
图4为将声响各室和声源和评价点A和评价点B的位置关系表示为平面图的概念图。
图5表示500Hz的中·低音域的反射音的时间波形和反射音的能量衰减(声级衰减)的图表。图5(a)表示评价点A的图表,图5(b)表示评价点B的图表。
如此只有墙面的情况,由于成为镜面反射,反射音不被扩散,在特定的时间出现振幅大的反射波。这样的反射音,在如声响各室的密闭空间中,成为多次回声和颤动回声的原因。
图6为表示在500Hz时的瞬时声压分布的模拟结果。实际上,可以知道产生了镜面反射的迹象。
图7为表示2000Hz的高音域的反射音的时间波形和反射音的能量衰减(声级衰减)的图表。与图5的中·低音域一样,在特定的时间出现振幅大的反射波。图7(a)表示评价点A的图表,图7(b)表示评价点B的图表。
如此,若出现直接音和振幅大的反射波,会由于各自的声音的干涉而对声场产生坏影响。此效果,与中·低音域相比,高音域比较显著出现。
图8为表示2000Hz的瞬时声压分布的模拟结果。与500Hz同样,能知道出现来自于墙面的声级大的单一反射音。
比较例2
接着,参照图9~图13,就比较例2进行说明。在比较例2,用被称为“sound trap”的声响扩散体进行模拟。该阻音器为,在胶合板的表面贴上玻璃棉,从上悬挂进行施工的声响扩散体,在演播室等被广泛使用。
在此,对以宽450mm,排列间距300mm,对于墙面45度倾斜配置的为一般的阻音器的斜反射板进行模拟。
图9为将为阻音器的斜反射板配置在墙的一面的例子作为平面图表示的声响各室的概念图。
图10表示500Hz的中·低音域的反射音的时间波形和反射音的能量衰减(声级衰减)的图表。图10(a)表示评价点A的图表,图10(b)表示评价点B的图表。声级衰减的图表的箭头,为能量衰减的衰减度(声级衰减的坡度)的概念性表示。
使用该以往的阻音器的例子,除反射音外,来自于扩散音的时间波形和扩散音的能量的效果也被表示在图表上,能知道与比较例1相比拥有扩散效果。
然而,可以知道在评价点A和评价点B,反射音和声级衰减大大不同。尤其是声级衰减的坡度的图形大相径庭。
图11为表示在500Hz时的瞬时声压分布的模拟结果。根据该图面,可知道因斜反射板被反射的波成为块状被反射。如图11的19ms的图中箭头所示,可知道主要是两方向成为块状被反射。即,说明在特定的方向发生强烈的反射。
即,与上述的只有墙的情况相比虽然被扩散,但是由于被反射在该特定的方向上的声波的到达,声场因受音点而显著不同。
如此,因听的场所不同声场的差别大,会导致所谓的“甜蜜区(SweetSpot)”狭窄。
图12为表示2000Hz的高音域的反射音的时间波形和反射音的能量衰减(声级衰减)的图表。图12(a)表示评价点A的图表,图12(b)表示评价点B的图表。在图表上,一眼看上去好像时间波形和声级衰减比低音域差别还小。
图13为表示2000Hz的瞬时声压分布的模拟结果。在此,虽在上述的图表中难以知道,但可得知,例如,在图13的椭圆形中用波状线围住的地方,往特定的方向发生了强反射,该反射音随着时间的经过不怎么衰减。如此,不随时间的经过而发生变化的反射音,在特定频率成为引起声染色(coloration)的原因。
比较例3
接着,参照图14~图18,就比较例3进行说明。在比较例1,如上所述,对周期性设置的柱形反射体的状态的例子进行模拟。
在该声响各室中,各列的柱形反射体的直径,各柱形反射体的中心间的间隔如下。
○第1列
直径:50mm
间隔:100mm
○第2列
直径:100mm
间隔:200mm
○第3列
直径:200mm
间隔:400mm
还有,各列之间(从柱形反射体的中心)的距离固定为如下。
○第1列~第2列距离:80mm
○第2列~第3列距离:160mm
图14为,将按周期性配置的3列柱形反射体配置在墙的一面的例子作为平面图所表示的声响各室的概念图。
图15表示了显示在500Hz的中·低音域的配置周期性的圆柱的墙面的反射情况的,时间波形和反射音的能量衰减(声级衰减)的图表。同样的,图15(a)表示评价点A的图表,图15(b)表示评价点B的图表。
如此的周期性的柱形反射体的情况,在图15,如用表示声级衰减的坡度的箭头进行概念性表示一样,可知道在评价点A和B声级衰减的方法不同。另外,如用图15的椭圆形的波形线所示,可知道在500Hz,反射音长时间停留。而且知道,在评价点A和评价点B,反射性状的差别很大。即,收听场所不同回响感就不同,因此不能说是好的声场。
图16为表示在500Hz时的瞬时声压分布的模拟结果。如上述的阻音器一样的块状的反射音较少,虽然反射的声波被很好地扩散,不过看起来为周期性的条纹状的图样。这表示缘于场所的声场的差异会周期性的出现。
图17,同样的为在2000Hz的高音域时的能量衰减(声级衰减)的图表。与图15一样,可知道表示声级衰减的坡度的箭头在评价点A和B上有所不同。另外,如用波形线的圆所示,可知道在评价点A和B反射波的性质相异。
进而,比较图15和图17,可知道声级衰减的坡度在500Hz和2000Hz时大不相同。这是对特定频率为特异的反射性状的声染色(coloration)的原因。
图18为表示2000Hz的瞬时声压分布的模拟结果。与斜反射板相比,虽然声波更加被扩散,却出现了周期性的条纹状的图样。这与500Hz的情况一样,这表示缘于场所的声场的差异会周期性的出现。
如此,若周期性地配置柱形反射体,则不管在高音域以及中·低音域,声级衰减的程度皆因场所而异,会发生声染色(coloration),因此不适合作为声响各室的声场。
实施例1
最后,参照图19~图23,就实施例1进行说明。
在实施例1中,就将3列的每列柱形反射体进行随机配置,使用本发明的实施形态所涉及的声场调节方法的直径和配置条件的配置例进行模拟。
图19为,以将随机配置的3列柱形反射体配置在墙的一面的例子作为平面图所表示的声响各室的概念图。
在该声响各室中,如上所述算出直径和配置条件,做为3列(段)的构成。各列的柱形反射体的直径,各柱形反射体的中心间的间隔,目标频率(频带)如下。
○第1列
·直径:32mm
·间隔:72~180mm
·目标频率:1000Hz以上
○第2列
·直径:45mm
·间隔:55~133mm
·目标频率:大约630Hz以上
○第3列
·直径:60mm
·间隔:39~115mm
·目标频率:大约500Hz以上
还有,各列之间(从柱形反射体的中心)的距离是固定为如下。
○第1列~第2列距离:45mm
○第2列~第3列距离:65mm
图20表示了显示在500Hz的中·低音域中的随机配置圆柱的墙面的反射情况的,时间波形和反射音的能量衰减(声级衰减)的图表。同样的,图20(a)表示评价点A的图表,图20(b)表示评价点B的图表。
在随机配置了圆柱的墙面,与仅有墙的情况(比较例1)和,斜反射板(比较例2),和周期性的圆柱(比较例3)相比,可以知道反射音被很好地扩散,带来的是没有不好特征的自然的回响。另外,可知道,在受音点A和B,声级衰减的坡度的差异不怎么有,衰减时间的坡度和达到衰减的时间的差别较少。即,可以知道,由于场所而导致的反射性状的差别很小,有可能得到在宽广的范围内同样的优质的声场。
图21为表示在500Hz时的瞬时声压分布的模拟结果。即便在此,与上述各比较例相比,也能知道,如波形线的椭圆所示,随时间的变化强声波被观测到的场所也在发生变化。由此可知道反射音在很广的范围内得到了细致的扩散。即,可以知道,在受音点的差异很少,得到了均一的扩散。
图22,同样的为在2000Hz时的能量衰减(声级衰减)的图表。在此,与比较例1~3相比,也可知道,在受音点A和B,声级衰减的坡度的差异不怎么有,达到衰减的时间的差别较少,在宽广的范围内同样且优质的声场得到了实现。即,能得到没有不好特征的自然的回响。
图23为表示2000Hz的瞬时声压分布的模拟结果。在此,也可知道,反射音全体都得到了很好的扩散,如图18的周期性圆柱那样的条纹状的周期性图形很少,随着场所不同声波强的场所在时间上不断发生变化。即,具有能得到均一的声场这一特征。
如此,若使用本发明的实施形态所涉及的声场调节方法,则能得到声响上非常优越的声响各室。
声波的扩散性的比较
其次,通过同样的模拟,对侧墙的扩散性进行比较。
在该模拟,通过计算声波到达侧墙时的扩散波的密度并图示化,能知道是否形成了均一的声场。
比较例4
参照图24,表示使用上述阻音器进行模拟的情况。
墙面600表示进深100mm的混凝土墙。
声波面610用图表示了从单一的声源输出的声波的能量。
扩散波面620为声波面610的声波反射·扩散时的声波的能量的图示。
阻音器阻音器群630,为阻音器的模拟。在此,阻音器群630与上述比较例2同样,使用了以宽450mm,排列间距300mm,对于墙面600以45度倾斜配置的阻音器。
模拟的结果,看扩散波面620就可知道,不怎么被扩散的反射波被放射在几乎单一的方向上,该波面所到达的场所也很狭窄。
这种状态,显示声场环境良好的场所(「甜蜜区」)狭窄,可以说是不好的声场。
实施例2
参照图25,表示用本发明的实施形态所涉及的声场调节方法算出直径和配置条件的使用柱形反射体进行模拟的情况。
墙面700表示与比较例4相同的进深为100mm的混凝土墙。
声波面710与声波面610一样,表示从单一的声源被输出的声波的能量。
扩散波面720表示声波面710的声波反射·扩散时的声波的能量。
柱形构造体群730的各列的柱形反射体的直径、各柱形反射体的中心间的间隔、目标频率(频带)如下。
○第1列
·直径32mm
·间隔72~180mm
·目标频率:1000Hz以上
○第2列
·直径45mm
·间隔55~133mm
·目标频率:大约630Hz以上
○第3列
·直径60mm
·间隔39~115mm
·目标频率:大约500Hz以上
○第4列
·直径115mm、165mm、或者216mm
·间隔60~210mm之间为不规则
·目标频率:500Hz以下
还有,各列之间(从柱形反射体的中心)的距离是固定为如下。
○第1列~第2列距离:45mm
○第2列~第3列距离:65mm
○第3列~第4列距离:大约125~204mm(因不规则,所示为大略尺寸)
关于第4列,也可以按115mm的第4列、165mm的第5列、216mm的第6列分列配置,不过考虑到施工空间和便利性,将3种类的圆柱按列、行进行随机混乱配置。
另外,低音因定向性低,即使进行这样的随机配置也不会出现那么大的差别,因而是有效的。
模拟的结果,可知道,扩散波面720比扩散波面620更格外均一地放射。
另外,得知反射波的波面不一致,扩散被均一进行。
甚至,可知道,扩散波面720与扩散波面620不同,被扩散的声波的能量分布在宽广的方向。
鉴于这些结果,比起使用以往的“sound trap”的声响扩散体,可以实现甜蜜区宽广且均一的声场。
因此,可知道,通过本发明的实施形态所涉及的声场调节方法,能提供更好的声场。
反射体构造物的声响材料参数的比较
关于本发明的实施形态所涉及的反射体构造物,对每个频带,通过多个反射系数(complex reflection coefficient is)测量声压反射率(相位)的变化,调查声响材料参数。在该测量中,使声音面向刚性墙800发生,测量圆棒810的有无以及粗度的不同、吸音材料820的有无所带来的声压反射率(相位)的变化。然后,对每个频带,确认是否发生相位的变化和时间迟延。
参照图26(a),对比较例5、实施例3、实施例4、实施例5中的声响材料参数的测量概念进行表示。来自声源的声音的入射方向用箭头表示。
在比较例5、实施例3、实施例4、实施例5中没有配置吸音材料820。反射体构造物使用反射面为曲面的圆棒810。
在比较例5中没有配置圆棒810。另外,如图26(a)所示,在实施例3配置一根
的圆棒811,在实施例4配置一根
的圆棒812,在实施例5配置一根
的圆棒813。设置圆棒810,使在离刚性墙800为400mm的位置上从声源可以看见圆棒810的前端部。
以下,按比较例5、实施例3、实施例4、实施例5的顺序就各声响材料参数的测量结果进行进一步的详细说明。
比较例5
参照图26(b),对不存在反射体构造物的情况下的声压反射率(相位)的测量结果进行表示。
这种情况,声压反射率(相位)在全部的频带,测到几乎为0附近的数值。即,显示了在所有的频带,既没有发生相位的变化也没有发生时间的迟延。
实施例3
其次,参照图26(b),对存在反射体构造物的情况下的声压反射率(相位)的测量结果进行表示。
使用一根
的圆棒811作为反射体构造物的时候,声压反射率(相位)从100Hz附近开始相位朝负方向变化,产生时间迟延,在266Hz附近相位朝负方向的变化达到了顶点。另外,在500Hz以上的频带,朝正方向变化。
实施例4
另外,参照图26(b),对存在反射体构造物的情况下的声压反射率(相位)的测量结果进行表示。
使用一根
的圆棒812作为反射体构造物的时候,声压反射率(相位)从100Hz附近开始相位朝负方向变化,产生时间迟延,在247Hz附近相位朝负方向的变化达到了顶点。另外,在500Hz以上的频带,朝正方向变化。
与实施例3比较,在从0开始的数值的变化越发变大的同时,朝负方向的峰值的位置往低频侧偏移。
实施例5
另外,参照图26(b),对存在反射体构造物的情况下的声压反射率(相位)的测量结果进行表示。
使用一根
的圆棒813作为反射体构造物的时候,声压反射率(相位)从100Hz附近开始相位朝负方向变化,产生时间迟延,在215Hz附近相位朝负方向的变化达到了顶点。另外,在500Hz以上的频带,朝正方向变化。
与实施例3以及实施例4比较,在从0开始的数值的变化越发变大的同时,朝负方向的峰值的位置进一步往低频侧偏移。
根据比较例5、实施例3、实施例4、实施例5,依存于圆棒810的直径的大小,成为对象的频带的声波绕射从而产生时间迟延。即,仅有圆棒810所占据的体积的部分与后方空间减少的部分结果是相同的。另外,在比对象频带还要高的音域发生时间快进。这是因为在圆棒810的表面进行反射的缘故。进一步,在比对象频带还要低的音域,声压反射率(相位)被测量到的值几乎在0的附近,因此圆棒810被忽视并过而不停。
如此,根据反射体构造物的直径的尺寸和大小,声压反射率(相位)有特征地进行变化,来应对声响频率。然后,通过使用直径更粗(大)的反射体构造物,可调节低频带的时间迟延,通过使用直径更细(小)的反射体构造物,可调节高频带的时间迟延。
因此,通过调节反射体构造物的直径的粗度和大小,创造出多样的反射,从而可以有目的地调节反射时间,进而根据入射角度可以产生多样的效果。
参照图27(a),对比较例6、实施例6、实施例7中的声响材料参数的测量概念进行显示。来自声源的声音的入射方向用箭头表示。
吸音材料820使用G W24k 50t。
反射体构造物使用反射面为曲面的圆棒810。
在比较例6中没有配置圆棒810。另外,如图27(a)所示,在实施例6仅配置一根
的圆棒813,在实施例7中配置了
的圆棒811以及
的圆棒813共两根圆棒。在图27(a)的右侧表示200mm以及400mm的尺寸。
以下,按比较例6、实施例6、实施例7的顺序就各声响材料参数的测量结果进行进一步的详细说明。
比较例6
参照图27(b),显示存在吸音材料820(G W24k 50t),且不存在反射体构造物的情况下的声压反射率(相位)的测量结果。
这种情况,声压反射率(相位)在全部的频带,测到几乎为0附近的数值。即,显示了在所有的频带,既没有发生相位的变化也没有发生时间的迟延,表示了相位的变化不依存于吸音材料820。
实施例6
另外,参照图27(b),显示存在吸音材料820(G W24k 50t),并且存在反射体构造物的情况下的声压反射率(相位)的测量结果。
仅使用一根
的圆棒813作为反射体构造物的时候,声压反射率(相位)从150Hz附近开始相位朝负方向变化,产生时间迟延,在276Hz附近相位的朝负方向的变化达到了顶点。
实施例7
另外,参照图27(b),显示存在吸音材料820(G W24k 50t),并且存在反射体构造物的情况下的声压反射率(相位)的测量结果。
使用
的圆棒811以及
的圆棒813共两根圆棒作为反射体构造物的时候,声压反射率(相位)从150Hz附近开始相位朝负方向变化,产生时间迟延,在260Hz附近相位朝负方向的变化达到了顶点。与比较例6以及实施例6相比,相位从0开始变化的频带跨越到更广的范围内。如此,通过在远离声源的方向配置多个圆棒810使直径慢慢变大,与单独配置时的反射图形相比,在被配置的圆棒810之间能产生多层反射这一更进一步的相辅相成的效果。
另外,对于声源,若直径粗的圆棒810位于直径细的圆棒810的前面,则声压反射率就会被直径粗的圆棒810所支配。不过,对于声源,若直径细的圆棒810位于直径粗的圆棒810的前面,不仅是各个圆棒810单独的扩散效果,而且通过在两根圆棒810之间产生多层反射等这些相辅相成的效果而发生进一步的乱反射。
为此,对于声音的进入方向,在从直径较细(小)的反射体构造物往直径较粗(大)的反射体构造物入射的时候,声音顺利地在反射体构造物的周边起作用,能得到阻抗从低往高顺利变化这一效果。
参照图28(a),显示实施例8以及实施例9中的声响材料参数的测量的概念。用箭头表示来自声源的声音的入射方向。
吸音材料820使用G W24k50t。
反射体构造物使用反射面为曲面的圆棒810。
在实施例8中配置
的圆棒813以及小型圆棒群814,在实施例9中配置
的圆棒811,
的圆棒813以及小型圆棒群814。小型圆棒群814如图28(a)所示,配置了2根
3根
以及4根
的圆棒。在图28(a)的右侧表示200mm以及400mm的尺寸。
以下,按实施例8、实施例9的顺序就各声响材料参数的测量结果进行进一步详细的说明。
实施例8
参照图28(b),显示存在吸音材料820(G W24k 50t),并且存在反射体构造物的情况的声压反射率(相位)的测量结果。
使用的圆棒813以及小型圆棒群814作为反射体构造物的时候,声压反射率(相位)从100Hz附近开始相位朝负方向变化,产生时间迟延,在342Hz附近相位朝负方向的变化达到了顶点。与实施例6以及实施例7相比,相位从0开始变化的频带跨越到更广的范围,其值的变化也变得越大。
实施例9
参照图28(b),显示存在吸音材料820(G W24k 50t),并且存在反射体构造物的情况的声压反射率(相位)的测量结果。
使用
的圆棒811、
的圆棒813以及小型圆棒群814作为反射体构造物的时候,声压反射率(相位)从100Hz附近开始相位朝负方向变化,产生时间迟延,在371Hz附近相位朝负方向的变化达到了顶点。与实施例6以及实施例7相比,相位从0开始变化的频带跨越到更广的范围,其值的变化也变得越大。另外,与实施例8相比较,从0开始的数值的变化也变得越大。
因此,在将圆棒810配置成位于离声源远的位置的圆棒810比离声源近的位置的圆棒810的直径或者粗度大时,显示形成了更多的多个反射面,该反射面是频带不同的声波的反射方向以及/或者反射时间迟延或者反射音的相位变得随机的多个反射面。进而将产生,越多的圆棒810被搭配则产生越多样的扩散音这一效果。
另外,在上述比较例5~6以及实施例3~9中,也可以说是,在测量垂直入射管内的柱形反射体的声响阻抗的参数的实测值(参照图26(b)、图27(b)、图28(b))。
据此,
的圆棒813(粗管)的多个反射率的相位部分,在固有的分担频带有固有的相位偏离,即使在粗管的前面(声源侧)空出适当的间隔设置
的圆棒811(中管),粗管的特性和中管的特性也会被加在一起测量。
进而,得知即使将小型圆棒群814(小管群)设置在它们的前端,粗管以及中管的基本特性也不会改变,在粗管、中管和小管群之间没有发生声染色(coloration)等特异现象。
本发明的实施形态所涉及的柱形反射体,因将直径不同的柱形反射体搭配起来进行使用,虽由于频率拥有固有的阻抗,不过根据该例子,可知道也能进行良好的阻抗匹配。
反射体构造物的吸音率的比较
关于本发明的实施形态所涉及的反射体构造物,对每个频带进行回响室法吸音率的测量,调查吸音率的变化。在该测量中,测量通过圆棒810和吸音材料821以及822时的吸音率的变化。接着,确认是否在每个频带发生了吸音率的变化。
另外,不使用本发明的实施形态所涉及的反射体构造物,而单独使用吸音材料821以及822的时候,在高频带尤其会变得吸音过多。
参照图29(a),显示实施例10、实施例11、实施例12、实施例13中的反射体构造物的吸音率的测量的概念。用箭头表示来自声源的声音的入射方向。
吸音材料821以及822,使用G W 24k 50t或者乔赛布(JerseyCross)。吸音材料821配置在细圆棒群815和粗圆棒群816之间。另外,吸音材料822配置在离粗圆棒群816的声源的远侧。
反射体构造物使用反射面为曲面的圆棒810。具体为,使用如图29(a)所示的细圆棒群815以及粗圆棒群816,配置各圆棒使其随着远离声源直径渐渐变大。
在实施例10中没有配置吸音材料821以及吸音材料822,在实施例11中只配置吸音材料822(G W24k 50t),在实施例12中配置吸音材料821乔赛布(Jersey Cross)以及吸音材料822(G W24k 50t),在实施例13中配置吸音材料821(G W24k 50t)以及吸音材料822(G W24k 50t)。
以下,按实施例10、实施例11、实施例12、实施例13的顺序对吸音率的变化的测量结果进行更详细的说明。
实施例10
参照图29(b),显示不存在吸音材料821以及822时,存在反射体构造物的情况的每个频率的吸音率的测量结果。
该情况,吸音率大约在0.28(频率125Hz)~0.13(频率4000Hz)的范围内,从低频带到高频带测量到几乎同样的值。
实施例11
参照图29(b),显示存在吸音材料822(G W24k 50t),并且存在反射体构造物的情况的每个频率的吸音率的测量结果。
该情况,吸音率大约在0.53(频率125Hz)~0.20(频率4000Hz)的范围内,从低频带到高频带测量到几乎同样的值。与实施例10相比,吸音率在全频带都有上升。
实施例12
参照图29(b),显示存在吸音材料821(乔赛布)以及吸音材料822(G W24k 50t),并且存在反射体构造物的情况的每个频率的吸音率的测量结果。
该情况,吸音率大约在0.53(频率125Hz)~0.20(频率4000Hz)的范围内,从低频带到高频带测量到几乎同样的值。与实施例10以及实施例11相比,吸音率在全频带都有上升。
实施例13
参照图29(b),显示存在吸音材料821(G W24k 50t)以及吸音材料822(G W24k 50t),并且存在反射体构造物的情况的每个频率的吸音率的测量结果。
该情况,吸音率大约在0.67(频率125Hz)~0.38(频率4000Hz)的范围内,从低频带到高频带测量到几乎同样的值。与实施例10、实施例11以及实施例12相比,吸音率在全频带都有上升。
一般在只用吸音材料时,高频带的吸音力比低频带大。然而,如实施例10、实施例11、实施例12、实施例13,通过使用本发明的反射体构造物和吸音材料,对全频带一律给予影响的吸音特性将被实现。特别是,通过在中间和后方空间等放入吸音材料,调节低音域和高音域的吸音特性,能实现在全频带使吸音率减少的任意的吸音特性。本发明的反射体构造物的这种吸音效果,看不到类似的例子,是不容易被业内人士想到的。另外,通过将本发明的反射体构造物和任意的吸收材料进行搭配,能容易实现对应于各频带的拥有可能的多种多样的吸音率的声响特性。
进而利用反射体内部的空间,能具备以亥姆霍兹(Helmholtz)吸音机构和微小孔板吸音机构等特定频率为对象的吸音力,尤其是作为声响各室的低域的驻波对策,是很有效果的。
反射体构造物的穿透损耗的比较
关于本发明的实施形态所涉及的反射体构造物,对每个频带测量反射体构造物的穿透损耗,调查穿透损耗的变化。在该测量,测量穿透反射体构造物时的声音的衰减量并进行确认。在此,若穿透损耗的数值大则显示声音难以穿透,表示在声源侧反射音音。另外,若穿透损耗的数值小则显示声音容易穿透到受音侧,表示在声源侧只发生了一些反射。
参照图30(a),显示实施例14中的反射体构造物的穿透损耗的测量的概念。
反射体构造物使用反射面为曲面的圆棒810。图30(a)的左侧表示从声源一侧看到的反射体构造物,右侧表示从受音侧看到的反射体构造物。如此,多个圆棒810将从声源开始随着声音的通过方向,按从直径细的圆棒到粗的圆棒进行配置。
在以下的实施例14中对反射体构造物的穿透损耗的测量结果进行更详细的说明。
实施例14
参照图30(b),显示反射体构造物存在时的每个频带的穿透损耗的测量结果。
这种情况,穿透损耗随着变成高频带其值有所上升。例如,穿透损耗从大约3d B(频率400Hz)上升到大约6d B(频率1250Hz)。另外,在穿透损耗3d B时能量变成1/2,在穿透损耗6d B时能量变成1/4。在此,若认为穿透损耗=10log(1/开口率),则可计算成在开口率1/2时,穿透损耗为3dB,在开口率为1/4时,穿透损耗为6dB。
如此在离声源远比离直径最粗的圆棒还要远的位置配置扩散材料、反射材料或者吸音材料的时候,特别是对于容易穿透的低频带,会产生扩散、反射或者吸音效果。另外,作为扩散材料、反射材料或者吸音材料,考虑各自的特性可使用任意的材料。
另外,通过调节反射体构造物的设置密度能调节反射率。例如,通过缩短开口率,低域的声音就会被反弹回来,也能抑制房间的响声。因此,通过使频率特性因应房间发生变化,能控制吸音扩散效果,例如,也可期待做出与房间的设计理念一致的吸音扩散效果。
另外,根据该组合的柱形反射体的穿透损耗的测量结果,显示了穿透损耗的值有从低频带到高频带依次缓慢地增加的倾向,由此也可知能进行良好的阻抗匹配。
本发明的反射体构造物,仅仅通过任意选定尺寸(大小)、间隔(密度)、吸音材料的吸音率、吸音材料的场所,就能跨越全频带对声音进行自由自在的控制。作为反射体构造物,在对声源近处形成较低的占有密度以及/或者投影面积,在对声源远处形成较高的占有密度以及/或者投影面积,这样的配置是适宜的。
通过如上所述的构成,能获得如下的效果。
在演播室、试听室、大厅等声响各室的室内声场,对录音工程师和演奏者来说,其如同生死问题般重要。
在这种声响各室的声场,有必要保持吸音和反射的平衡。然而,存在高音域容易吸音,低音域难以吸收的问题。
然而,若因要在有限的室内空间连低音域也吸收并消去有害的回响而用吸音墙围住的话,则尤其是高音域的回响感会变少。这样会有一个问题,即其产生的闭塞感会使听者觉得这个声响空间不自然而无趣。
于是,虽然适度搭配反射面和吸音面,并进行回响的调节,不过还是难以消除人工的不自然的感觉。
以往的技术1的吸音构造,能抑制多次回声和颤动回声。然而,由于采取有规则的周期排列,对特定频率带来特异的反射性状,来自声响各室内的场所和每个频带的声波的能量的衰减等差别将容易产生。为此,就有甜蜜区狭窄,有可能成为声染色(coloration)的原因这一问题。
另外,关于在以往的演播室等被使用的斜反射板之类的阻音器,也因为同样是有规则的排列,也就有声场的场所的差别大,甜蜜区狭窄,有成为声染色(coloration)的原因的这一问题。
与此相反,本发明的实施形态所涉及的声场调节方法中,为了扩散各自不同的频带的声波算出多个柱形反射体的直径,对于被算出直径的所述柱形反射体算出配置条件,以形成频带不同的声波的反射方向以及/或者反射时间迟延或者相位随机反射的多个反射面,这样就能防止声染色(coloration),给反射的声音附加更好的扩散效果,从而能够得到自然的回响。
因此,在具备有本发明的实施形态所涉及的声场调节方法中的柱形反射体构造物的声响各室(房间),反射音的周期性少,在宽广的频带范围内能得到良好的声场。
另外,因有均一的扩散效果,在声响各室的全体范围内能得到良好的声场,即,能获得甜蜜区广的效果。
另外,在声响各室的声场,为得到自然的回响,除如上所述的反射音的扩散外,每个频带的平衡良好的吸音调节也是不可或缺的。
然而,在诸如以往的技术1的吸音构造,特别是体积越小的声响各室,低音域的吸音就越难,即便增加吸音材料,也只是高音域被吸音,这会产生闭塞感。
这是因为,如上所述,在多用吸音材料的吸音力的调节上,高音域的吸音变得过多的另一方面,难以用有限的进深进行低音域吸音。
另一方面,为得到某种程度的回响,若扩大反射面的大小,在墙面间会发生如多重回声般的,反射音暂时集中的有害的反射,会成为感觉不自然的回响。
因此,特别是在体积小的空间,用像以往的技术1一样的周期性的吸音构造,难以消除人工的不自然的感觉。
对此,若使用本发明的实施形态所涉及的声场调节方法,就使用对应于用于扩散声波的频带的多个直径的柱形反射体。进而,对于声源从前方朝后方,配置对应于从高音域到低音域的柱形反射体的列。据此,让声响阻力从疏到密缓缓变化,扩散宽广的频带的声波,同时解决来自低音域的吸音不足的不明确的感觉和,来自高音域的吸音过多的闭塞感,从而能做成适宜的反射性状。
进而,在柱形反射体的群体中,通过将吸音层配置在任意的位置,能得到可以控制频率特性和扩散/吸音的关系,且能够像滤声器一样使用的效果。
例如,通过在柱形反射体群之间配置吸音层,能调节低~高音域的任意的反射特性。
另外,通过在柱形反射体的群体和墙之间配置吸音层,能获得可以控制中·低音域的反射音这一效果。
根据这些效果,能提供利用柱形反射体的声场调节方法,该声场调节方法能够得到因应声响各室的声响上的目的,符合反射音很好地扩散,且因受音点不同而产生的反射性状的差别小,在有限的空间有必要制作的这种声响各室的特性的声响改善效果。
另外,使用本发明的实施形态所涉及的声场调节方法的柱形反射体的为声响扩散体的柱形反射体构造物,由于采取与墙面平行设置圆柱的方法,能得到施工容易的效果。而且,因为被竖着设置成柱形,对建筑物的负担少,即使是因自身重量而产生变形或发生弯曲的情况下,也有设置于边缘的孔所支撑,因此能得到经年劣化少的效果。另外,对诸如珠串(球体)的形状也能够同样地进行施工。
进而,通过如上述的3D扫描仪和,可携带的计算机,在施工现场,可以直接输出柱形反射体构造物的设计图并立即进行施工。而且,因为只是在建筑用板上挖开柱形反射体的直径的孔并插入,所以制造配置的柱形反射体构造物的也是容易的。珠串状和「柱微凸线(entasis)」状的情况,通过镶嵌已加工的柱形反射体,同样能够以插入来应对。
如此,根据本发明的实施形态所涉及的声场调节方法,可以提供一种声场调节方法,该方法对于不同频带的声波,通过由柱形反射体生成的扩散音来扩大频率特性和覆盖领域的调节范围,并将根据声响各室的目的所希望的频率特性的扩散音向声场内的广大区域提供;其中该柱形反射体形成反射方向/反射时间迟延(相位)为随机反射的多个反射面。
另外,上述实施形态的构成以及动作只是例子,当然只要是在不脱离本发明的宗旨的范围内,可以进行适宜变更并实行。