JP2010085981A - インパルス音源及び残響時間測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 取り扱いが簡便で安定したインパルス波形の衝撃音を発するインパルス音源を提供する。
【解決手段】 折り紙による紙鉄砲２であって、この紙鉄砲２を振り下ろすことにより単発の衝撃音を発させる。紙鉄砲２は、開く袋が一つになるようにしたもので、内側に折り込まれた二つの袋が開くことにより衝撃音を発生する紙鉄砲の片側の袋２ａだけで構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンサートホールやスタジオなどの残響時間の測定に使用するインパルス音源とそれを用いた残響時間測定方法に関する。

残響時間の測定は、コンサートホールやスタジオなどの音響性能を重視した音場に限らず、遮音および床衝撃音性能の測定対象とされる一般の居室においても、受音側の吸音状態を知る目的から必要となる機会は多い。例えば、残響時間の長い構造の会議室では、話の内容が聞き取り難いので、残響時間を測定する必要がある。

残響時間を測定する方法としては、大型の１２面体スピーカなどから十数秒帯域ノイズを順次放射させ、急激に放射を停止した時点から暗騒音レベルに至るまでの音の減衰過程を観測する方法（ノイズ断続法）が知られており、１つの部屋につき大型スピーカを移動させて複数回の測定をしている。また、簡易の残響時間測定として、インパルス音源を用いた方法が知られており、１つの部屋につき複数個所で測定をしている。簡易なインパルス音源としては、陸上競技用スタータピストル、クラッカー（火薬発火音）や風船（破裂音）が使用されている。その他、手をたたく音や、ベルトなどによる打撃音が使われている。

しかし、陸上競技用スタータピストルは、ピストルの形状で、火薬を使用するため、交通機関によっては持ち込めない場合があり、取り扱いが面倒である。また、測定回数分の火薬が必要である。クラッカーも陸上競技用スタータピストルと同様で、使い勝手がよくない。また、風船は、測定の度に膨らませなければならないし、一定の状態に膨らますのは非常に難しいので、安定した音源として採用できない。手をたたく音やベルトなどの打撃音は、低周波の成分が少なく、また十分な音圧を得ることも難しい。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、取り扱いが簡便で安定したインパルス波形の衝撃音を発するインパルス音源及び残響時間測定方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、紙鉄砲の片側の構造を有する発音部を備え、この発音部を振り下ろすことにより室内の残響時間を測定するための単発の衝撃音を発させるものである。

また、前記紙鉄砲の開閉軸となる折り目（２ｂ）に前記紙鉄砲の片側の構造を支持する支持部材（４）を設けることもできる。

請求項３に係る発明は、室内の残響時間を測定する方法であって、請求項１又は請求項２記載のインパルス音源により衝撃音を発生させるインパルス音発生工程と、このインパルス音発生工程で発生させた衝撃音によるインパルス応答を測定するインパルス応答測定工程と、前記インパルス音発生工程と前記インパルス応答測定工程を所定回数繰り返す繰り返し工程と、この繰り返し工程で測定したインパルス応答からインパルス応答積分法により残響時間を算出する残響時間算出工程からなるものである。

請求項１に係る発明によれば、安価で持ち運びが簡便で繰り返し使うことができ、安定した再現性のよいインパルス波形の衝撃音を発生させることができる。

また、紙鉄砲の開閉軸となる折り目に紙鉄砲の片側の構造を支持する支持部材を設ければ、操作者によるバラツキが低減されたインパルス波形の衝撃音を発生させることができる。

請求項３に係る発明によれば、クラッカーや風船と比較して、尾引きの少ないインパルス波形の衝撃音を発生させることができるので、残響時間の測定精度が向上する。

本発明に係るインパルス音源の外観図で、（ａ）は衝撃音を発する前の状態、（ｂ）は衝撃音を発した後の状態 本発明に係るインパルス音源の別実施の形態の外観図で、（ａ）は支持部材を折り目の内側に配置した場合、（ｂ）は支持部材を折り目の外側に配置した場合 紙鉄砲の寸法図 各種音源の最大音圧レベルを示す図で、（ａ）は本発明に係るインパルス音源の実施例１場合、（ｂ）は本発明に係るインパルス音源の実施例２場合、（ｃ）はクラッカーの場合、（ｄ）は風船の場合 実施例２，４，６の最大音圧レベルの比較図 各種音源の音圧波形図で、（ａ）は本発明に係るインパルス音源の場合、（ｂ）はクラッカーの場合、（ｃ）は風船の場合 各種音源の周波数特性の比較図 残響時間測定システムの構成図 本発明に係る残響時間測定方法の手順を示すフローチャート

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明に係るインパルス音源１は、図１に示すように、矩形の紙で作製した紙鉄砲２と、この紙鉄砲２の端部を着脱自在に把持するグリップ３からなる。紙鉄砲２は、開く袋が一つになるようにしたもので、内側に折り込まれた二つの袋が折り目２ｂを開閉軸として開くことにより衝撃音を発生する紙鉄砲の片側の袋（発音部）２ａだけで構成される。開く袋が二つのままであると、二つの袋が開く時刻が微妙にずれることによってパルスが二重に発生してしまうので、これを防止するため開く袋を一つにした。また、紙鉄砲２の構造であれば、使用するたびに紙鉄砲２を折りたためば、インパルス音源として繰り返し使用することが可能となる。

本実施例における紙鉄砲２は、紙を折って紙鉄砲構造に作製しただけでは折り目２ｂの部分が接合していないので、紙鉄砲２の折り目２ｂは、隙間の無いようにテープや接着剤でしっかりと接合させている。また、紙面を破れ難くするために、ポリプロピレンなどの樹脂フィルム製粘着テープで補強している。紙鉄砲２は、振り下ろしてもグリップ３から外れないように、グリップ３で強固に狭持されたり、グリップ３にピンで２箇所以上固定させたりしている。紙鉄砲２が破損したら、グリップ３から外して新しい紙鉄砲２と交換すればよい。

なお、グリップ３を設けず、紙鉄砲２だけでインパルス音源とすることもできる。また、紙鉄砲２の材料は紙に限らず、紙と樹脂の合成材でもよい。紙と樹脂の合成材であれば、補強テープがなくても破れ難くなる。樹脂であれば、最初から紙鉄砲２の形状に成型することもできる。

また、図２（ａ）に示すように、グリップ３を設けず、紙鉄砲２の折り目２ｂの内側に沿って支持部材４を設けてインパルス音源５とすることもできる。６は使用に際して把持する把持部である。また、図２（ｂ）に示すように、紙鉄砲２の折り目２ｂの外側に沿って支持部材４を設けることもできる。支持部材４は、棒状で折り目２ｂの長さよりやや短く形成され、ステンレスなどの金属や硬い樹脂で作製することができる。

支持部材４は、紙鉄砲２に固定してもよいし、着脱自在に取り付けてもよい。把持部６を手の指で持つと、支持部材４も同時に把持されるようになっている。このように、支持部材４を紙鉄砲２の折り目２ｂの内側又は外側に沿って設け、把持部６を手の指で把持して振り下ろせば、操作者によるバラツキが低減されたインパルス波形の衝撃音を発生させることができる。

図３と表１に示すように、紙の大きさ（３種類）と紙の厚さ（２種類）から紙鉄砲２として６種類（実施例１〜実施例６）を用意し、それらの特性比較を行った。

図４は各種音源から発生させた音を測定（５回）し、１／３オクターブバンド毎の時間重み特性Ｆによる最大音圧レベルを示す。図４（ａ）は実施例１（紙の大きさ：１０９１ｍｍ×３９４ｍｍ、紙の厚さ：０．１９ｍｍ）の場合で、特に１０００Ｈｚ以上の高音域において再現性が悪い。これに対し、図４（ｂ）は実施例２（紙の大きさ：１０９１ｍｍ×３９４ｍｍ、紙の厚さ：０．２５ｍｍ）の場合で、各回のばらつきが小さく実施例１と比較して再現性がよいことが分かる。これは、紙鉄砲２に用いる紙が薄いものより、ある程度厚い方が空気の抵抗に負けずに振り下ろし易く、振り下ろし速度が安定することが原因と考えられる。特に、紙鉄砲２のサイズが大きくなると空気抵抗を受け易いため、実施例１ではばらつきが大きくなったと考えられる。

また、図４（ｃ）に示すクラッカーの火薬発火音と図４（ｄ）に示す風船の破裂音は、両者とも全帯域において個体差によるばらつきが大きく、低音域で最大音圧レベルが低いことが分かる。

図５は紙鉄砲２のサイズによる違いを比較するため、紙の厚さ（０．２５ｍｍ）が同じで、紙の大きさが異なる実施例２（紙の大きさ：１０９１ｍｍ×３９４ｍｍ）、実施例４（紙の大きさ：８５４ｍｍ×３０２ｍｍ）、実施例６（紙の大きさ：５９４ｍｍ×２１０ｍｍ）について夫々５回の測定結果を算術平均した値を示した。これによると、紙鉄砲２のサイズが大きい方が、最大音圧レベルが高くなる傾向がある。実施例２と実施例４を比較すると、高音域では顕著な違いはないが、実施例２の方が低音域で大きい音圧レベルを示している。

インパルス応答積分法は、ノイズ断続法に比べて特に低音域でＳＮ比に十分配慮する必要があるので、音源としては低音域で十分な音圧レベルを確保できることが望ましい。従って、インパルス音源１の条件の中では、紙厚が厚く、紙鉄砲２のサイズが大きい実施例２（紙の大きさ：１０９１ｍｍ×３９４ｍｍ、紙の厚さ：０．２５ｍｍ）が適していると考えられる。

そこで、図６（ａ）に実施例２、同（ｂ）にクラッカー及び同（ｃ）に風船の音圧波形の一例を示す。実施例２はクラッカーや風船と比較して、鋭いピークを持つインパルス音圧波形を示しており、図７に示すように、１０００Ｈｚ付近までは比較的フラットな周波数特性を持つことが分かる。低周波成分は残響時間測定には非常に重要なものである。本願発明によるインパルス音源を用いれば、クラッカーや風船と比較して、低周波成分を十分に含んだインパルス音を放射することができる。現場において簡易的に残響時間を測定するためのインパルス音源としては、十分な音響出力特性を有していると考えられる。

次に、本発明に係る残響時間測定方法を実施する残響時間測定システム１１は、図８に示すように、音源としての紙鉄砲２からなるインパルス音源１，５と、インパルス音源１，５が発する衝撃音を採取するマイクロホン１２と、マイクロホン１２が採取した衝撃音からインパルス応答を測定する騒音計１３と、騒音計１３が出力するデータを処理して残響時間を算出するパーソナルコンピュータ１４を備えている。なお、騒音計１３とパーソナルコンピュータ１４は一体でもよい。

以上のように構成された残響時間測定システム１１による本発明に係る残響時間測定方法を説明する。残響時間測定方法は、図９に示すように、先ずステップＳＰ１において、測定対象となる部屋においてインパルス音源１，５により衝撃音を発生させる（インパルス音発生工程）。次いで、ステップＳＰ２において、インパルス音発生工程で発生させた衝撃音をマイクロホン１２で採取し、騒音計１３でインパルス応答を測定し、データ化してパーソナルコンピュータ１４に保存する（インパルス応答測定工程）。

次いで、ステップＳＰ３において、インパルス音発生工程とインパルス応答測定工程を所定回数（例えば、５回）繰り返す（繰り返し工程）。次いで、ステップＳＰ３において、５回繰り返したと判断したら、ステップＳＰ４において、繰り返し工程で測定したインパルス応答からインパルス応答積分法によりその部屋の残響時間をパーソナルコンピュータ１４で算出する（残響時間算出工程）。

インパルス音源１，５を使用することによりクラッカーや風船と比較して、尾引きの少ないインパルス波形の衝撃音を発生させることができるので、残響時間の測定精度を向上させることができる。

本発明によれば、安価で持ち運びが簡便で繰り返し使え、安定した再現性のよいインパルス波形の衝撃音を発生させることができるインパルス音源を提供することができる。また、尾引きの少ないインパルス波形の衝撃音を発生させることができる音源を用いるので残響時間の測定精度が向上する残響時間測定方法を提供することができる。

１，５…インパルス音源、２…紙鉄砲、２ａ…袋（発音部）、２ｂ…折り目、３…グリップ、４…支持部材、６…把持部、１１…残響時間測定システム、１２…マイクロホン、１３…騒音計、１４…パーソナルコンピュータ。

Claims (3)

1. 紙鉄砲の片側の構造を有する発音部を備え、この発音部を振り下ろすことにより単発の衝撃音を発させることを特徴とするインパルス音源。
2. 請求項１記載のインパルス音源において、前記紙鉄砲の開閉軸となる折り目に前記紙鉄砲の片側の構造を支持する支持部材を設けたことを特徴とするインパルス音源。
3. 室内の残響時間を測定する方法であって、請求項１又は請求項２記載のインパルス音源により衝撃音を発生させるインパルス音発生工程と、このインパルス音発生工程で発生させた衝撃音によるインパルス応答を測定するインパルス応答測定工程と、前記インパルス音発生工程と前記インパルス応答測定工程を所定回数繰り返す繰り返し工程と、この繰り返し工程で測定したインパルス応答からインパルス応答積分法により残響時間を算出する残響時間算出工程からなることを特徴とする残響時間測定方法。