JP2023050340A

JP2023050340A - 音響解析システム及び音響解析プログラム

Info

Publication number: JP2023050340A
Application number: JP2021160392A
Authority: JP
Inventors: 将幸阿部; Masayuki Abe; 朋央貴小谷; Tomooki Kotani; 幸雄漆戸; Yukio Urushido
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-04-11

Abstract

【課題】各種の建造物に対応した音響解析技術を提供する。
【解決手段】音響解析システム１００は、解析対象となる建造物の構造及び仕様を３次元データで表したＢＩＭモデルを用いて、建造物内に複数の室空間を定義した解析用モデルを生成する解析用モデル生成処理部１２０と、定義した複数の室空間のうち、音源室から受音室にまで音が伝搬する伝搬経路上に存在するパラメータを解析用モデルから抽出し、音源室を音源とした受音室の音圧レベルを算出する音響解析処理部１４０と、算出結果を出力する出力処理部１１４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＢＩＭモデルを用いて建造物内の騒音レベル等を解析する音響解析システム及び音響解析プログラムに関する。

建造物内での騒音レベルは、その居住性において重要な要素を占めており、このため、工事の前段階から建造物内での騒音レベルを解析し、必要に応じて構造を再検討する等の騒音対策を施す必要がある。例えば、室内騒音の予測に関して、住宅内の界壁だけでなく、設計者が想定した音の伝搬経路（部屋、廊下、吹き抜け等）上の構造物による影響を間取り図上で検出し、出入り口等の開口部の面積やターゲットとの距離等から開口部を介した騒音レベルを計算する住宅設計システムの先行技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１７－４０１２８号公報

先行技術のシステムは、標準的な構造を有する住宅の騒音予測にはある程度対応するものの、多種多様な構造を有する建造物に広く対応していない。すなわち近年、騒音レベルの解析対象は、建造物（例えば、ホテル、集合住宅、病院、工場、スタジオ等）の目的や種類によって構造が多様化している上、建造物に設けられた対象室（例えば、講堂、会議室、食堂、宴会場、機械室等）で発生する騒音の波長域や大きさは種々に異なるため、住宅内の生活騒音だけに対応したシステムでは限界がある。

そこで本発明は、各種の建造物に対応した音響解析技術を提供するものである。

本発明は、音響解析システム及び音響解析プログラムを提供する。本発明の音響解析システムは、解析対象となる建造物のＢＩＭモデルを使用し、解析用モデルを生成する（生成手段）。解析用モデルは、建造物内に居室及び居室以外の複数の室空間を定義した３次元構造モデルとなる。また、音響解析システムは、解析用モデルに定義した複数の室空間のうち、所定の音源室から受音室にまで音が伝搬する伝搬経路上に存在する各種のパラメータを解析用モデルから抽出し、それらを用いて音源室を音源とした受音室の音圧レベルを算出する（算出手段）。そして、音響解析システムは、算出結果を出力する（出力手段）。音響解析プログラムは、以上の各機能を実行するステップをコンピュータに実行させるものである。

ＢＩＭモデルは、建造物の構造及び仕様を３次元データで表したものであり、設計段階で作成されている。ＢＩＭモデルを使用することにより、ここから生成した解析用モデルにおいても、建造物の各部屋の面積や容積、サッシ間の距離等を簡便に利用することができる。また、解析用モデルの生成にＢＩＭモデルを使用することで、建造物の界壁の構造や界床・天井の構造等も容易に利用することができる。これにより、実際の建造物内で音が伝搬する場合と同様の条件での音響解析が可能となり、算出結果の信頼性を高めることができる。

また、解析用モデルにおいては、「室空間」を対象に音が伝搬する際の計算が行われる。このため、本発明の音響解析システムは、建造物内の居室だけでなく、居室以外の天井裏や空きスペース等の空間にも「室空間」を定義する。そして、定義された複数の「室空間」の中から「音源室」及び「受音室」に該当するものを任意に設定すると、「音源室」から「受音室」にまで音が伝搬する伝搬経路上に存在する各種パラメータ（例えば、仕上げ材、サッシ、床、天井等の各マテリアルの音響透過損失、吸音率等）を解析用モデルから抽出する。これにより、各種パラメータを用いて解析モデル中の任意の「音源室」で発生させた音が「受音室」に伝搬する際の音響解析が可能となり、「音源室」を音源とした「受音室」での音圧レベルが算出される。合わせて、途中の伝搬経路上に存在する「室空間」ごとの音圧レベルも算出されることで、建造物内の音源室から周囲の室空間へどのように音が伝搬していくかを解析することが可能となる。

そして、算出結果の出力は、解析値をまとめたレポート形式としたり、解析値をプロットした図表形式としたりすることができる。このような算出結果を参照することで、解析対象となる建造物内での騒音対策（遮音性が十分な設計又は過剰な設計であるか、要求性能に達しているか否か等の検討）に資することができる。

特に、建造物が大きな室空間を有する場合、「音源室」となる対象の室空間（例えば、講堂、会議室、食堂、宴会場、機械室等）から界壁・界床・天井を介した他の居室に対しての騒音の回り込みは、騒音対策が必要とされる課題となっているため、本発明による音響解析が騒音対策には極めて有用となる。

好ましくは、解析用モデルの生成に際して、建造物内の居室が音圧レベルを算出可能な対象であるか否かのチェックを行うこととする。「受音室」の対象となる居室に対して音響解析が可能となるためには所定の条件があり、対象となる居室が所定条件を満たしていることを確認した場合に、居室以外のあらゆる空間に室空間を定義して解析用モデルを生成する。

実際の建造物には、居室の設計によって音響（遮音）解析に適さない場合もある。このような場合は事前チェックを行い、対象となる居室が解析に適している場合にのみ解析用モデルを生成することとする。このような事前チェックは、本発明において解析用モデルの生成に実際の建造物のＢＩＭモデルを使用しているからこそ、容易に実現可能となる。

本発明では、音源室から受音室に至るまでに音が通過する通過要素の数を音圧レベルの算出条件として設定することができる。これは、解析用モデルに複数の室空間を定義したことで可能となる。すなわち、解析用モデルにおいて室空間と室空間との間には、界壁や床、天井等の音が通過する通過要素（通過部材）が存在することになるが、途中でいくつの通過要素を音が通過するかの条件によって、音響解析上の伝搬経路も異なってくる。このため、本発明では、通過要素の数（１～ｎ）を任意に設定することで、音の伝搬経路を解析用モデル上で探索し、音圧レベルの算出を行うこととする。

これにより、特に遮音性等の音響解析に熟練していなくても、任意に通過要素の数を設定するだけで、音源室から受音室に至る音の伝搬経路を考慮した音圧レベルの算出が可能となる。

さらに、算出条件の設定には、設定した通過要素の数に応じて、音源室から受音室まで建造物内部を伝搬する内部騒音の他に、外壁面に沿う配置の通過要素を通じて音源室から受音室に伝搬する回り込み音、及び、建造物外部から受音室に入り込む外部暗騒音の少なくとも一方を設定することができる。

すなわち、騒音対策では、鉄道・道路交通騒音、屋外設備機器による内部騒音だけでなく、外壁面に沿う配置の通過要素としてサッシ、開口部（ガラリ・換気口）等から室内に回り込む騒音や外部から入り込む騒音についても対策の必要性が高まっている。このため本発明では、通過要素がある程度の数以上（例えば４～５以上）に設定されると、回り込み音や外部暗騒音を算出条件に設定して受音室での音圧レベルを算出する。これにより、各種の騒音対策に万全を期することができる。

本発明において、「音源室」及び「受音室」となる室空間の位置は、解析用モデルから生成した２次元のモデル（間取り図、断面図等）上でそれぞれ設定することができる。これにより、算出条件の設定をより直感的に行うことができ、音響解析の利便性を高めることができる。

本発明の音響解析システムは、データベースを備えることができる。データベースには、上記のような各種の通過要素（仕上げ材、サッシ、床、天井等）に対するそれぞれの音響透過損失、吸音率等のパラメータが予め登録されている。これにより、騒音解析に際して音の伝搬経路上に存在するパラメータをデータベースで参照し、容易に抽出することで、精度よく音圧レベルの算出を行うことができる。

データベースに登録されている複数種類の素材は、その中から任意のものを選択することができ、以前にパラメータを用いられた素材の選択が変更されると、変更後の素材のパラメータを用いて音圧レベルを改めて算出し、変更後の算出結果として出力することができる。これにより、算出結果を参照しながら選択する素材を適宜に変更していくことで、例えば、受音室での音圧レベルが要求性能を満たす素材を容易に選定することができる。

また、データベースには、各種の騒音源情報も登録されている。騒音源の情報には、音源室で発生し得る騒音の他に、建造物外部で発生し得る外部騒音（鉄道・道路交通騒音等）の情報も含まれる。このため、建造物内外の様々な任意の場所で騒音を発生させた場合の音響解析（解析用モデル内の騒音伝搬解析）を行うことができる。

音響解析の算出結果は、音源室から受音室に至るまでに複数ある伝搬経路上の音圧レベルの変化を伝搬経路別に複数の推移グラフに表示した形式とすることで、表示された複数の推移グラフから選択された任意の推移グラフに対応する伝搬経路上に存在するパラメータを一覧に表示して出力可能である。

これにより、例えば、デバイスの画面上に音圧レベルの変化をグラフ表示し、対象のグラフをＧＵＩでクリック操作することにより、音源室から受音室（観測点）までの伝搬経路上にある構造物（通過要素）のパラメータがポップアップ表示されるといった態様が実現可能となる。

また、算出結果は、上記のようなグラフ表示形式の他に、コンター図の表示態様により出力することもできる。この場合、解析用モデルから得られる建造物の平面図、断面図又は立体図の少なくともいずれかに対し、音源室を音源とした他の室空間での音圧レベルの分布をコンター図として可視化することができる。２次元だけでなく３次元の立体図（ＢＩＭモデル）でもコンター表示が可能であるため、騒音が建造物内で空間的に広がる様子を視覚的に認識できる。これにより、建造物内での遮音効果が明確となり、騒音対策の検討に大きく寄与することができる。

このように、本発明では音響解析に建造物のＢＩＭモデルを使用することで、実際の構造モデルを利用することができ、建造物内の界壁だけでなく、界床・天井等の構造を考慮した音響解析を行うことができる。また、音響解析の算出結果より、通過要素の材料変更で対策を取ることができるものと、構造的に対策が必要であるものとの判別が付きやすくなり、騒音対策に要する工数を低減することができる。

以上のように本発明によれば、各種の建造物に対応した音響解析技術を提供することができる。

音響解析システム１００の構成例を示すブロック図である。音響解析システム１００が実行する音響解析処理の手順例を示すフローチャートである。解析用モデルの生成例を示す図である。解析用モデルの生成に際してモデルチェックの実行例を示した図である。解析用モデルに複数の室空間を定義する例を示した図である。音源室から受音室までの音の通過要素の数の設定例を示す図である。音響解析処理の結果出力例を示すコンター図である。２次元の平面図及び断面図についての他の結果出力例を示すコンター図である。音響解析処理の結果を３次元の透視図で表した結果出力例を示すコンター図である。音響解析処理の結果を音圧レベル計算レポートに表示した出力例を示す図である。音響解析処理の結果を残響時間計算レポートに表示した出力例を示す図である。算出結果を用いたケーススタディの実行例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、音響解析システム及び音響解析プログラムの好適な一例を挙げているが、本発明の形態は例示のものに限らない。

〔システムの構成例〕
図１は、音響解析システム１００の構成例を示すブロック図である。音響解析システム１００は、例えばコンピュータ機器１０２をハードウエアとして構成されており、当該コンピュータ機器１０２が一実施形態の音響解析プログラムを実行することで機能する。コンピュータ機器１０２は、本体１０２ａの他に液晶表示装置等のディスプレイ１０２ｂ、入力装置のキーボード１０２ｃ、マウス１０２ｄ等を有する。なお、コンピュータ機器１０２は、いわゆるデスクトップ型に限らず、ノートブック型（ラップトップ型）でもよいし、タブレット型等でもよい。

音響解析システム１００は、コンピュータ機器１０２のハードウエア資源を用いて実現されるいくつかの機能要素を含む。機能要素としては、例えば、制御部１１０や入力処理部１１２、出力処理部１１４、画像処理部１１６といった基本要素の他に、音響解析システム１００の処理に特化した解析用モデル生成処理部１２０、解析条件設定処理部１３０、音響解析処理部１４０といったコア要素がある。また、ハードウエア資源である記憶媒体１５０にはデータベース１６０が構築されており、このデータベース１６０もまた音響解析システム１００を構成する。記憶媒体１５０は、コンピュータ機器１０２の内蔵機器又は周辺機器で構成される。

〔基本要素〕
制御部１１０は、音響解析システム１００内での処理全体を制御する。また、入力処理部１１２及び出力処理部１１４は、キーボード１０２ｃやマウス１０２ｄ等のデバイスとの間で信号を入出力したり、各種の通信プロトコルを用いて外部接続先との間でデータ信号を入出力したりする処理を行う。また、出力処理部１１４は、音響解析システム１００の解析結果を出力する処理を実行し、画像処理部１１６は、出力処理部１１４の出力結果をディスプレイ１０２ｂに画像として表示する際の画像処理を実行する。

〔コア要素〕
解析用モデル生成処理部１２０は、建造物のＢＩＭモデルを用いて解析用モデルを生成する処理を実行する。使用するＢＩＭモデルは、音響解析システム１００において解析の対象となる建造物の３次元構造モデルである。なお、ＢＩＭモデルは、音響解析システム１００とは別のＢＩＭツール（例えば、ＲＥＶＩＴ：登録商標）を用いて作成されている。解析条件設定処理部１３０は、音響解析（遮音計算）の実行に際して適用される各種の解析条件を設定する処理を実行する。音響解析処理部１４０は、設定された解析条件の下で解析用モデルを用いた音響解析処理を実行する。なお、解析用モデルの生成や解析条件の設定、音響解析処理の詳細については、別の図面を参照しながらさらに後述する。

また、データベース１６０には、「物性値データベース」及び「音源データベース」が内部に構築されている。「物性値データベース」には、音響解析（遮音計算）に用いられるパラメータとして、音の伝搬経路上に位置する構造部材（例えば、壁・床・天井・屋根・ドア・窓・カーテンウォール等）ごとの音響透過損失、吸音率等の物性値データが予め登録されている。「音源データベース」には、音響解析に必要な音源データとして、騒音源情報（例えば、機械動作音、話し声、ＡＶ機器音、楽器演奏音、交通騒音等）が登録されている。音響解析処理部１４０は、解析処理の実行に際してデータベース１６０を参照し、適宜に騒音源情報や該当するパラメータを抽出して計算に使用することができる。なお、データベース１６０に登録されるデータ構成は上記に限られない。

〔アドイン形式〕
本実施形態では、音響解析システム１００とは別の構成としてＢＩＭツール実行処理部１７０をコンピュータ機器１０２に実装することができる。ＢＩＭツール実行処理部１７０は、コンピュータ機器１０２において上記のＢＩＭツールを実行する要素であり、例えば建造物設計者等のユーザにより使用される。ハードウエア構成上、同じコンピュータ機器１０２に音響解析システム１００とＢＩＭツール実行処理部１７０とが共存している場合、本実施形態の音響解析システム１００はＢＩＭツールのアドインとして使用することができる。なお、音響解析システム１００は常にアドイン形式で使用される必要はなく、音響解析（遮音計算）に特化したツールとして構築されてもよい。この場合、ＢＩＭツール実行処理部１７０の構成はコンピュータ機器１０２に実装されなくてもよい。

〔音響解析処理〕
図２は、音響解析システム１００が実行する音響解析処理の手順例を示すフローチャートである。本実施形態の音響解析プログラムは、図２の手順をコンピュータ機器１０２に実行させるものである。以下、手順例に沿って説明する。

ステップＳ１００：解析用モデル生成処理部１２０は、今回の解析対象となる構造物のＢＩＭモデルを取得する。ＢＩＭモデルは、上記のようにＢＩＭツール実行処理部１７０において生成されたものを利用することができる。同一のハードウエア環境内にＢＩＭツール実行処理部１７０が実装されていない場合、入力処理部１１２を通じて外部機器等からＢＩＭモデルを取得することができる。

ステップＳ１０２：解析用モデル生成処理部１２０は、解析用モデル生成処理を実行する。この処理は、さらに以下のような詳細手順を含んでいる。
（１）取得したＢＩＭモデル複製し、解析用モデルの素地とする。
（２）モデルチェックを実行し、対象とする居室が音響解析（遮音計算）可能であるか否かを確認する。例えば、建造物内部が曲線で構成されている、床インスタンスが存在しない等に該当する場合、音響解析不可となる。それ以外の場合は音響解析可能であり、モデルチェック完了となる。
（３）解析用モデル（遮音計算専用）内に複数の室空間を定義する。室空間は、構造物内の居室の他に、居室以外のあらゆる空間（例えば、天井裏、床下、廊下、通路等）に定義される。
なお、モデルチェックでエラーとなった場合は、音響解析システム１００がここで一旦処理を抜け、ディスプレイ１０２ｂにエラーメッセージの出力処理を実行する。一方、エラーとならなかった場合、モデルチェック完了のメッセージ出力処理を実行し、次のステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４：解析条件設定処理部１３０は、解析条件設定処理を実行する。この処理では、音響解析に必要な計算条件が設定される。例えば、以下の条件が挙げられる。
（１）計算対象の設定：内部騒音（壁・床・扉・天井等）、サッシ回込み音、外部暗騒音を条件に設定。
（２）通過要素（通過部材）数の設定：音源室から音源室までの音の伝搬経路上に存在する音の通過要素の数（例えば、１～５）を条件に設定。
（３）音源室及び受音室の設定：平面図から指定されるもの（複数選択可）。
（４）騒音源の設定：直接入力、又はサンプルリスト（話し声、演奏音、交通騒音）から指定される騒音源を条件に設定。

ステップＳ１０６：音響解析処理部１４０は、音響（遮音）解析処理を実行する。この処理では、設定された解析条件の下で、解析用モデルを用いた音響解析（遮音計算）が行われる。音響解析は、音源室を音源とした受音室での音圧レベル（ｄＢＡ）の算出を基本とするが、この他にも、例えば室内騒音レベル（ＮＣ値、Ｎ値）、室間音圧レベル差（Ｄ値）等が算出される。なお、音響解析処理についてはさらに後述する。

ステップＳ１０８：出力処理部１１４及び画像処理部１１６は、結果出力処理を実行する。この処理では、音響解析の結果（例えば、受音室での音圧レベル算出結果）をディスプレイ１０２ｂに表示する。算出結果の出力例については、別の図面を用いてさらに説明する。

ステップＳ１１０：音響解析システム１００は、ケーススタディを実行するか否かを判断する。ケーススタディの有無は、例えば、受音室の音圧レベルが目標の遮音性能の範囲に収まっているかを基準として、ユーザが判断することができる。音響解析システム１００は、この処理において、例えばディスプレイ１０２ｂ上に「ケーススタディを実行しますか？」のダイアログメッセージとともに、「はい」「いいえ」等の選択肢をボタン表示し、ユーザに操作入力を要求する。その結果、ユーザから「はい」の操作入力がなされると、ケーススタディあり（Ｙｅｓ）と判断し、ステップＳ１０４以降を再度実行する。ユーザから「いいえ」の操作入力がなされると、ケーススタディなし（Ｎｏ）と判断し、本処理を終了する。なお、ケーススタディなし（Ｎｏ）と判断した後に最終的な結果出力処理を改めて行ってもよい。また、ケーススタディの結果は、音響解析システム１００が元のＢＩＭモデルに対して自動的に反映させることができる。

〔解析用モデル生成例〕
図３は、解析用モデルの生成例を示す図である。上記の解析用モデル生成処理（図２のステップＳ１０２）において、解析用モデルＡＭＤは、ＢＩＭツール側で設計されたＢＩＭモデルＢＭＤを複製して生成する（図３（Ａ）→図３（Ｂ））。したがって、解析用モデルＡＭＤには、実際に建造予定である建造物（例えばホテル、住宅、病院、工場、スタジオ等）の３次元構造全体が詳細に反映されていることになる。また、構造体に用いられる各種部材の仕様についても、解析用モデルＡＭＤには詳細に反映されることになる。

〔モデルチェック実行例〕
図４は、解析用モデルＡＭＤの生成に際してモデルチェックの実行例を示した図である。上記のように、解析用モデルＡＭＤの生成に際しては、ＢＩＭモデルＢＭＤから複製したものについて、音響解析（遮音計算）が可能であるかのモデルチェックを実行する。図４の例では、対象となる建造物の代表的な１フロアの平面図を用いている。今回の建造物内の間取りが全フロアで共通している場合、このようなモデルチェックの手法が好適に用いられる。

〔対象範囲の指定〕
また、モデルチェックを実行する対象室の範囲は、全ての居室を指定する方法（全部屋）、任意の居室を指定する方法（部屋指定）、階層と矩形枠で囲った範囲を指定する方法（レベル・長方形エリア指定）等があり、この中では「部屋指定」を用いて対象の居室を特定する方法が最も効率的である。図４の例は「部屋指定」の方法を用いており、ここでは平面図中に着色を施したエリアを対象範囲に指定している。

今回の建造物内には、代表的な１フロア内に複数の居室Ｒ１～Ｒ１３がある他、各室に通じる廊下ＣＤ、居室以外のリネン室ＲＮやその他の室空間（符号なし）、ＥＶホールＥＨ、ＥＶシャフト（符号なし）等がある。この例では、建造物の正面に面した４つの居室Ｒ１～Ｒ４と、これらに通じる廊下ＣＤ、及びＥＶホールＥＨを対象範囲にしている。これは、特に全ての居室Ｒ１～Ｒ１３を対象としなくても、構造上で代表的な居室Ｒ１～Ｒ４までを対象として音響解析を実行すれば、建造物全体の遮音性能を十分に評価できるからである。

そして、対象範囲について上記の解析用モデル生成処理（図２のステップＳ１０２）で述べた計算条件を満たすか否かを確認し、計算条件を満たすことが確認されると、モデルチェック完了となる。

〔室空間定義例〕
図５は、解析用モデルＡＭＤに複数の室空間を定義する例を示した図である。室空間の定義は、上記の解析用モデル生成処理（図２のステップＳ１０２）で行われるものである。モデルチェックが完了すると、対象となる居室Ｒ１～Ｒ４に室空間が定義されるとともに、居室Ｒ１～Ｒ４以外のあらゆる空間、例えば天井裏ＡＴ１～ＡＴ４や床下空間ＵＦ１～ＵＦ４にも室空間が定義される。なお、天井裏ＡＴ１～ＡＴ４や床下空間ＵＦ１～ＵＦ４は、他の上層階や下層階の居室から見れば床下空間あるいは天井裏となる。ここでは代表的な１フロアの一部の居室Ｒ１～Ｒ４についてのみ室空間を定義する例を示しているが、室空間の定義は、解析用モデルＡＭＤの全体（全フロア及び全居室）に対して行われる。

〔通過要素数の設定〕
図６は、音源室から受音室までの音の通過要素の数の設定例を示す図である。例えば、ある居室Ｒ１を音源室ＮＳに設定し、隣接する居室Ｒ２を受音室ＮＲに設定した場合を考える。この場合、音源室ＮＳから受音室ＮＲまでの間に音が通過する要素（部材）の数は、例えば最小の「１」から「５」までを任意に設定することができる。通過要素の数は、上記の解析条件設定処理（図２のステップＳ１０４）で行われる。例えばユーザ操作により、通過要素の数（例えば１～５）が設定されると、その数に応じて音の伝搬経路が解析条件設定処理部１３０により自動的に探索され、計算条件に組み込まれる。また、伝搬経路は平面経路（図６中（Ａ））及び断面経路（図６中（Ｂ））について探索される。

〔平面経路の探索例〕
図６中（Ａ）：例えば、平面経路において通過要素の数が「１」の場合、伝搬経路ＴＲ１が自動探索される。伝搬経路ＴＲ１には、音源室ＮＳから受音室ＮＲまでの間に１つの通過要素として界壁ＷＬが存在する。

また、平面経路において通過要素の数が「２」の場合、伝搬経路ＴＲ１に加えて伝搬経路ＴＲ２が探索される。伝搬経路ＴＲ２は、音源室ＮＳから廊下ＣＤを経由して受音室ＮＲに至る経路である。この伝搬経路ＴＲ２には、２つの通過要素として音源室ＮＳの扉ＤＲと受音室ＮＲの扉ＤＲが存在する。

次に、平面経路において通過要素の数が「３」の場合、さらに追加して伝搬経路ＴＲ３が探索される。伝搬経路ＴＲ３は、音源室ＮＳから廊下ＣＤを経由し、さらに別の居室Ｒ３を経由して受音室ＮＲに至る経路である。この伝搬経路ＴＲ３には、３つの通過要素として音源室ＮＳの扉ＤＲ、居室Ｒ３の扉ＤＲ、及び居室Ｒ３と受音室ＮＲとの間の界壁ＷＬが存在する。

そして、平面経路において通過要素の数が「４」の場合、さらに追加して伝搬経路ＴＲ４が探索される。伝搬経路ＴＲ４は、音源室ＮＳから廊下ＣＤを経由し、さらに別の居室Ｒ４，Ｒ３を経由して受音室ＮＲに至る経路である。この伝搬経路ＴＲ４には、４つの通過要素として音源室ＮＳの扉ＤＲ、居室Ｒ３の扉ＤＲ、居室Ｒ４と居室Ｒ３との界壁ＷＬ、及び居室Ｒ３と受音室ＮＲとの界壁ＷＬが存在する。

〔外部回り込み音及び外部暗騒音〕
本実施形態では、外部回り込み音ＤＮ及び外部暗騒音ＷＮを計算条件に設定することもできる。このうち外部回り込み音ＤＮは、音源室ＮＳからサッシを通じて建造物外部から受音室ＮＲに回り込む音である。また、外部暗騒音ＷＮは、建造物の周辺環境から受音室ＮＲに入り込む暗騒音（交通騒音、市街地騒音等）である。

〔断面経路〕
図６中（Ｂ）：例えば、断面経路において通過要素の数が「１」の場合、伝搬経路ＴＲ１が自動探索される。断面経路においても伝搬経路ＴＲ１には、音源室ＮＳから受音室ＮＲまでの間に１つの通過要素として界壁ＷＬが存在する。

ここで、断面経路において通過要素の数を「２」とした場合に追加の伝搬経路は探索されず、伝搬経路ＴＲ１のみとなる。これは、断面経路では構造的に通過要素の数が奇数となるためである。

次に、断面経路において通過要素の数が「３」の場合、伝搬経路ＴＲ１に加えて伝搬経路ＴＲ５，ＴＲ７の２本が探索される。このうち伝搬経路ＴＲ５は、音源室ＮＳから天井裏ＡＴ１，ＡＴ２を経由して受音室ＮＲに至る経路である。この伝搬経路ＴＲ５には、３つの通過要素として音源室ＮＳの天井ＣＬと界壁ＷＬ、及び受音室ＮＲの天井ＣＬが存在する。また、伝搬経路ＴＲ７は、音源室ＮＳから床下空間ＵＦ１，ＵＦ２を経由して受音室ＮＲに至る経路である。この伝搬経路ＴＲ７には、３つの通過要素として音源室ＮＳの床ＦＬと界壁ＷＬ、及び受音室ＮＲの床ＦＬが存在する。なお、断面経路において通過要素の数を「４」とした場合、追加の伝搬経路は探索されない。

そして、断面経路において通過要素の数が「５」の場合、さらに追加して伝搬経路ＴＲ６，ＴＲ８の２本が探索される。このうち伝搬経路ＴＲ６は、音源室ＮＳから天井裏ＡＴ１を経由して上階の居室Ｒ０３，Ｒ０４を通り、さらに天井裏ＡＴ２を経由して受音室ＮＲに至る経路である。この伝搬経路ＴＲ６には、５つの通過要素として音源室ＮＳの天井ＣＬ、上階の床ＦＬ、上階の居室Ｒ０３と居室Ｒ０４との界壁ＷＬ、上階の床ＦＬ、及び受音室ＮＲの天井ＣＬが存在する。また、伝搬経路ＴＲ８は、音源室ＮＳから床下空間ＵＦ１を経由して下階の居室Ｒ０１，Ｒ０２を通り、さらに床下空間ＵＦ２を経由して受音室ＮＲに至る経路である。この伝搬経路ＴＲ８には、５つの通過要素として音源室ＮＳの床ＦＬ、下階の天井ＣＬ、下階の居室Ｒ０１と居室Ｒ０２との界壁ＷＬ、下階の天井ＣＬ、及び受音室ＮＲの床ＦＬが存在する。

〔音響解析例〕
以上のように、解析用モデルＡＭＤにおいて各種の計算条件が設定されると、上記の音響解析処理（図２のステップＳ１０６）で遮音計算が行われる。本実施形態では、例えば以下の数式を用いる計算手法を好適に採用することができる。
〔各種パラメータ等の定義〕

〔内部伝搬音計算式〕

〔外部暗騒音計算式〕

〔外部回り込み音計算式〕

〔パラメータ抽出〕
上記の計算式で用いられる各種のパラメータは、解析用モデルＡＭＤから得られる構造寸法や、伝搬経路上の通過要素に用いられる素材（マテリアル）の物性値に該当する。上記のように、各種素材の物性値は予めデータベース１６０に登録されているため、音響解析の計算に際してデータベース１６０を参照し、必要なパラメータを容易に抽出してくることができる。なお、設計された素材の物性値がデータベース１６０に存在しない場合、音響解析システム１００がその旨のメッセージ（「物性値取得エラー」）をディスプレイ１０２ｂに表示し、既存のテンプレートを提示してユーザに適宜の吸音率、透過損失を選択させることができる。

〔結果出力例〕
図７は、音響解析処理の結果出力例を示すコンター図である。音響解析処理の計算結果は、２次元の平面図（図７（Ａ））及び断面図（図７（Ｂ））に対してコンター表示することができる。

この例では、平面図、断面図共に居室Ｒ１～Ｒ４の音圧レベルの差が色の階調差で示されている。なお、図ではグレー階調となっているが、実際にはカラー階調が用いられる（これ以降も同じ。）。例えば、音源室ＮＳである居室Ｒ１の音圧レベルを最大で表すと、受音室ＮＲである居室Ｒ２の音圧レベルが２番目に大きく、他の居室Ｒ３，Ｒ４と離れていくほど音圧レベルは小さくなっていることが分かる。

〔他の結果出力例（１）〕
図８は、２次元の平面図及び断面図についての他の結果出力例を示すコンター図である。上記の結果出力処理（図２のステップＳ１０８）では、音響解析の計算結果をフロア全体に反映させた平面図（左側ウインドウ）、及び建造物全体に反映させた断面図（右側ウインドウ）に表示することもできる。これにより、音源室を音源とする騒音が建造物内でどのように広がっていくかを可視化し、遮音性能の評価に資することができる。

〔他の結果出力例（２）〕
また、図９は、音響解析処理の結果を３次元の透視図（ワイヤーフレーム図）で表した結果出力例を示すコンター図である。この例は、判読容易のために１フロアだけを抜き出したものであるが、３次元の結果出力は、解析用モデルＡＭＤ全体に反映させたコンター表示にすることができる。したがって、音源室ＮＳである居室Ｒ１からの騒音の拡がりは、建造物の平面方向及び断面方向の両方にわたって立体的に表示される。このような３次元のコンター図表示とすることにより、音源室を音源とする騒音が建造物内でどのように広がっていくかを立体的に可視化し、さらに遮音性能の評価に資することができる。

〔音圧レベル計算レポート出力例〕
図１０は、音響解析処理の結果を音圧レベル計算レポートに表示した出力例を示す図である。音響解析処理の計算結果は、先のコンター図（図７～図９）の他に、レポート形式で出力することもできる。音圧レベル計算レポートは、例えば以下の項目を含む。

図１０の上段に示されているように、設定値一覧（音源・吸音率・透過損失）とともに、各居室Ｒ１～Ｒ４や廊下ＣＤ別の音圧レベル（ｄＢＡ）がオクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）別に数値表示される。また、受音室ＮＲでの音圧レベル（ｄＢＡ）が伝搬経路ごとにオクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）別に数値表示されるとともに、それらの合成値及び騒音等級（ＮＣ値、Ｎ値）が数値表示される。さらに、音源室音圧レベル（ｄＢＡ）及び受音室音圧レベル（ｄＢＡ）がオクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）別に数値表示されるとともに、遮音等級として室間音圧レベル差（Ｄ値）が数値表示される。

そして、図１０の下段に示されているように、音圧レベル（ＮＣ値）、音圧レベル（Ｎ値）及び音圧レベル差（Ｄ値）のグラフがそれぞれレポート表示される。計算レポートは、例えばＣＳＶ等の表計算ファイル形式で出力したり、ディスプレイ１０２ｂに表示したりすることができる。

〔残響時間計算レポート〕
図１１は、音響解析処理の結果を残響時間計算レポートに表示した出力例を示す図である。残響時間計算レポートは、例えば以下の項目を含む。すなわち、内装仕上げ（部位）ごとの表面積（ｍ^２）及び吸音率がオクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）別に数値表示されるとともに、ここから吸音力（ｍ^２）がオクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）別に数値表示される。また、空気吸音率及び音場係数が設定条件としてオクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）別に数値表示されるとともに、残響時間（ｓｅｃ）がオクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）別に数値表示される。図示していないが、最適残響時間（ｓｅｃ）と室容積（ｍ^３）との関係を表すグラフがレポートに添付されてもよい。

〔ケーススタディ実行例〕
図１２は、算出結果を用いたケーススタディの実行例を示す図である。ここでは、音響解析の算出結果として伝搬経路別の騒音レベル推移グラフ（寄与度グラフ）を表示し、騒音伝搬に寄与度が高い伝搬経路上にある通過要素の物性値を変更することができる。このような騒音レベル推移グラフ（図１２（Ａ））は、例えば先の音圧レベル計算レポート（図１０）に含めることができる。

〔騒音レベル推移グラフ（寄与度グラフ）〕
図１２中（Ａ）：左側の騒音レベル推移グラフは、音源室から経由室、そして受音室に至るまでの騒音レベルの推移を伝搬経路別にプロットしたものである。右側の平面図及び断面図は、計算対象の音源室、経由室及び受音室と音の伝搬経路を表示したものである。騒音レベル推移グラフ中の各曲線は、対応する伝搬経路上の騒音レベル（ｄＢＡ）の推移を表す。

ケーススタディでは、例えばグラフ中の破線で囲った伝搬経路ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３の寄与度が高いことに着目することができる。このような騒音レベル推移グラフは、例えばディスプレイ１０２ｂの画面上に表示させることができ、ユーザがマウス１０２ｄ等でグラフ上の曲線をクリック操作すると、該当する伝搬経路ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３が平面図又は断面図中で強調表示される。また、図示しないレポート（騒音レベル計算シート）上で該当する伝搬経路の行にカーソルが移動する。

図１２中（Ｂ）：ケーススタディ用画面が表示され、下段には、該当する伝搬経路上に存在する通過要素（居室、廊下、扉、界壁、床、天井等）の物性値一覧Ｍ１が表示されるとともに、通過要素ごとに物性値を変更するメニューが表示（例えば、クリックによるプルダウン表示）される。物性値一覧Ｍ１でユーザが物性値を変更すると、上段の受音室別音圧レベル一覧Ｍ２に計算結果が即座に反映される。このようにして、騒音レベル推移グラフで寄与の大きい伝搬経路上にある通過要素の素材を画面上で適宜に変更し、物性値等の計算条件を変更した後の計算結果を即座に確認することができる。また、変更後の通過要素の物性値は、上記のようにＢＩＭモデルに対して自動的に反映させることができる。

本実施形態の音響解析システム１００によれば、以下の有用性が発揮される。
（１）遮音設計に必要な情報（音の伝搬経路、透過部位、内装仕上げ、各部の面積・容積、サッシ間距離等）をＢＩＭモデルベースの解析用モデルから抽出し、室内騒音レベルを自動計算することができる。
（２）また、ＢＩＭツールを実装したハードウエア環境で同時使用する場合は、ＢＩＭツール上で室内騒音レベルの自動計算が可能なアドインツール（音響解析プログラム）となる。
（３）従来の２次元図面から各種の計算条件を拾い出し、表計算する手法と比較すると、遮音設計業務を大幅（８割以上）に省力化することができる。
（４）ＢＩＭツール側で作成したＢＩＭモデルと解析用モデルとの間では、ケーススタディを通じて物性値を自動的にリンクさせることができる。このため、ＢＩＭモデルの作成時には、特に通過要素（使用部材）への音響情報の入力が不要となり、通常のモデリングルールだけでよいことになる。これにより、遮音設計を気にすることなく構造設計が可能となり、さらに業務効率化を図ることができる。

（５）音響解析においては、平面図上で音源室及び受音室を選択し、計算条件を設定するだけで、自動的に音圧（騒音）レベルや音圧レベル差、残響時間を算出することができるので、遮音設計に熟練していないユーザにも容易に操作が可能となる。
（６）計算結果は、レポート形式の他にも可視化された２次元ビュー（図７、図８）や３次元ビュー（図９）にして出力できるので、建造物内での音が伝搬していく様子を直感的に把握することが可能になる。
（７）また、計算レポートから騒音レベル寄与度の大きい伝搬経路を特定することができ（図１２）、ケーススタディを通じてＢＩＭモデルに最適な遮音性能を付与することができる。

（８）室内を伝搬する騒音だけでなく、外部回り込み音や外部暗騒音の計算条件も考慮することができるので、より現実に即した遮音設計が可能となる。これにより、建造物の完成後も、その実地環境において確実な遮音性能を発揮することができる。

本発明は、上述した一実施形態に制約されることなく、種種に変形して実施可能である。一実施形態で挙げた建造物はあくまで一例であり、様々な構造や目的を有する建造物に対しても本発明を適用可能である。

一実施形態では、計算効率の観点から対象範囲の指定を「部屋指定」としたが、「全部屋」を指定して計算を実行してもよい。

また、モデルチェックにおいてエラーとなった場合は、原因を出力することで設計条件の変更を促すこととしてもよい。この場合、ユーザは建造物の設計を変更し、音響解析の対象となる居室を設定した上で本発明を適用することができる。

その他、システムの構成例（図１）や手順例（図２）は好適例に過ぎず、これらを適宜変更して本発明を実施可能である。

１００音響解析システム
１２０解析用モデル生成処理部
１３０解析条件設定処理部
１４０音響解析処理部
１６０データベース

Claims

解析対象となる建造物の構造及び仕様を３次元データで表したＢＩＭモデルを用いて、建造物内に居室及び居室以外の複数の室空間を定義した解析用モデルを生成する生成手段と、
前記生成手段で定義した複数の室空間のうち、所定の音源室から受音室にまで音が伝搬する伝搬経路上に存在するパラメータを前記解析用モデルから抽出し、前記パラメータを用いて少なくとも前記音源室を音源とした前記受音室の音圧レベルを算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果を出力する出力手段と
を備えた音響解析システム。
請求項１に記載の音響解析システムにおいて、
前記生成手段は、前記解析用モデルの生成に際して室空間を定義する居室が音圧レベルを算出可能な対象であるか否かを確認し、可能であれば居室以外の空間に室空間を定義することを特徴とする音響解析システム。
請求項１又は２に記載の音響解析システムにおいて、
前記音源室から前記受音室に至るまでに音が通過する通過要素の数を音圧レベルの算出条件として設定する設定手段
をさらに備えた音響解析システム。
請求項３に記載の音響解析システムにおいて、
前記設定手段は、
設定した前記通過要素の数に応じて、前記音源室から前記受音室まで建造物内部を伝搬する内部騒音の他に、外壁面に沿う配置の前記通過要素を通じて前記音源室から前記受音室に伝搬する回り込み音、及び、建造物外部から前記受音室に入り込む外部暗騒音の少なくとも一方を音圧レベルの算出条件として設定することを特徴とする音響解析システム。
請求項３又は４に記載の音響解析システムにおいて、
前記設定手段は、
３次元の前記解析用モデルから生成した２次元のモデル上で前記音源室及び前記受音室の位置を設定可能であることを特徴とする音響解析システム。
請求項１から５のいずれかに記載の音響解析システムにおいて、
前記ＢＩＭモデルで表される建造物の構造及び仕様に基づいて、前記音源室から前記受音室に至るまでに音が通過する通過要素に使用する素材ごとのパラメータが予め登録されたデータベースをさらに備え、
前記算出手段は、
前記データベースを参照して前記伝搬経路上に存在するパラメータを抽出することを特徴とする音響解析システム。
請求項６に記載の音響解析システムにおいて、
前記算出手段は、
前記データベースに登録されている複数種類の素材から任意の種類の素材を選択して音圧レベルの算出に用いるパラメータを変更可能であり、
前記出力手段は、
前記算出手段による変更後のパラメータを用いて算出された音圧レベルを変更後の算出結果として出力可能であることを特徴とする音響解析システム。
請求項６又は７に記載の音響解析システムにおいて、
前記データベースは、
前記音源室及び建造物外部で発生し得る騒音源の情報を予め登録しており、
前記算出手段は、
前記データベースに登録された騒音源の情報を用いて前記解析用モデルの任意の室空間を所定の音源室に設定して音圧レベルを算出可能であることを特徴とする音響解析システム。
請求項１から８のいずれかに記載の音響解析システムにおいて、
前記出力手段は、
前記音源室から前記受音室に至るまでに複数ある前記伝搬経路上の音圧レベルの変化を前記伝搬経路別に複数の推移グラフに表示して出力し、当該複数の推移グラフから選択された任意の推移グラフに対応する前記伝搬経路上に存在するパラメータを一覧に表示して出力可能であることを特徴とする音響解析システム。
請求項１から９のいずれかに記載の音響解析システムにおいて、
前記出力手段は、
前記解析用モデルから得られる建造物の平面図、断面図又は立体図の少なくともいずれかに対し、前記音源室を音源とした他の室空間での音圧レベルの分布をコンター図の表示態様により出力可能であることを特徴とする音響解析システム。
コンピュータに、
解析対象となる建造物の構造及び仕様を３次元データで表したＢＩＭモデルを用いて、建造物内に居室及び居室以外の複数の室空間を定義した解析用モデルを生成する生成ステップと、
前記生成ステップで定義した複数の室空間のうち、所定の音源室から受音室にまで音が伝搬する伝搬経路上に存在するパラメータを前記解析用モデルから抽出し、前記パラメータを用いて少なくとも前記音源室を音源とした前記受音室の音圧レベルを算出する算出ステップと、
前記算出ステップでの算出結果を出力する出力ステップと
を実行させる音響解析プログラム。