JP3039667B2

JP3039667B2 - 残響時間制御装置

Info

Publication number: JP3039667B2
Application number: JP2035500A
Authority: JP
Inventors: 平一郎大川; 喜一村石; 友孝平松
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 2000-05-08
Anticipated expiration: 2015-05-08
Also published as: JPH03239296A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、例えば、音楽ホールや録音スタジオ、或
いは講堂等の残響時間を制御する装置に関し、特に、木
目細かい調整を可能にするとともに、使用目的に応じた
最適な残響時間を容易に実現できるようにしたものであ
る。

〔従来の技術〕

室内の響きの度合いの最適な状態は、その使用目的に
応じて異なっており、例えば講堂等では響きの少ない状
態が望ましいが、西洋の古典音楽等は比較的響きの多い
状態が望ましい。

このため、音楽ホールや講堂等では、主な使用目的を
決めて、それに合わせた残響時間に設計する。或いは、
多くの用途に好適に対応できるように、残響時間を可変
とする構造が取られる。

そして、残響時間を可変とする技術としては、例えば
特開昭62−258034号公報に記載されたものがあり、この
従来の技術は、室の壁面を可変ルーバで構成し、その可
変ルーバの開口率を適宜変更することにより、吸音率を
可変させ、その結果として、残響時間を調整するように
していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の技術にあっては、ルーバの
開口率のみの基づいて残響時間を調整する構成であるた
め、壁面の吸音特性の可変範囲が狭く、多くの用途に対
して最適な吸音特性を得ることはできなかった。

また、従来の技術では、目標に応じて一義的に決まっ
た残響時間に調整するまでの技術であり、木目細かい調
整までには対応できなかった。

この発明は、このような従来の技術が有する未解決の
課題に着目してなされたものであり、広い周波数帯域に
渡る木目細かな調整を可能にするとともに、使用目的に
応じた最適な残響時間を容易に実現できる残響時間制御
装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の残響時間制御装
置は、開口率可変の開口装置と、この開口装置の開口率
を変化させる開口率可変手段と、前記開口装置の背面に
配設され且つ前記開口装置との間の距離が可変の吸音材
と、前記開口装置及び前記吸音材間の距離を変化させる
距離可変手段と、実際の残響時間を計測する残響時間計
測手段と、この残響時間計測手段の計測結果が目標残響
時間に一致するように前記開口率可変手段及び前記距離
可変手段を制御する残響時間制御手段と、を備えた。

〔作用〕

本発明にあっては、開口装置の開口率と、開口装置の
背面に設けられた吸音材及び開口装置間の距離とによっ
て残響時間が調整可能であるため、広い周波数帯域に渡
る木目細かな調整が行える。

また、残響時間計測手段が実際の残響時間を計測し、
残響時間制御手段が、実際の残響時間を目標残響時間に
一致させるように、開口率可変手段と距離可変手段とを
制御する。従って、開口装置の開口率と、開口装置及び
吸音材間の距離とは、一義的に決まる値ではなく、現実
に即した値に調整される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図である。

先ず、構成を説明すると、室１の壁面２には、室内側
に位置する開口装置としての可変ルーバ３と、この可変
ルーバ３の背面側に配設され且つグラスウール等の吸音
材からなる吸音層４とが設けられている。

第２図は、可変ルーバ3,吸音層４及びその周辺の具体
的な構成を示す側断面図である。

即ち、可変ルーバ３は、図に対して垂直方向に延びる
ピン6aを回転軸として回転自在で且つ起立したときに互
いの上下端部が重なり合うように上下方向に並べられた
複数の羽６と、ステッピングモータからなるルーバ駆動
用の電動モータ７の出力軸に下端側が連結され且つ羽６
の裏側に配設されて上下方向に延びる連結シャフト８
と、一端がピン6aに回転方向に一体に連結され且つ他端
がシャフト８の軸部に揺動可能に連結された複数のアー
ム９と、を備えている。

そして、電動モータ７は、図示しないコントローラか
ら供給される指令信号に応じて駆動して、その回転角θ
が、０゜〜90゜の範囲内で任意の値をとるようになって
いる。

一方、吸音層４は、可変ルーバ３の全域に対向する大
きさに成形されるとともに、可変ルーバ３と平行に且つ
その表面及び背面が露出した状態で枠4aに取り付けられ
ている。

さらに、枠4aの上端部及び下端部には、ガイドレール
11,11内を転動自在な車輪10,10が設けられていて、これ
により、枠4aは、図中左右方向に進退可能になってい
る。

また、枠4aの背面には、吸音層移動用の電動モータ12
の回転力を枠4aに伝えるネジジャッキ機構13が設けられ
ている。なお、電動モータ12も、上記電動モータ７と同
様にステッピングモータから構成されていて、図示しな
いコントローラから供給される他の指令信号に応じて回
転する。

ネジジャッキ機構13は、電動モータ12の出力軸にギヤ
14a,14bを介して連結され且つ上下方向に延びるロッド1
5と、図中左右方向に延びるネジ軸16と、ロッド15の回
転力をネジ軸16の回転力に変換するウォームギヤ17と、
ネジ軸16に螺合し且つ枠4aに固着されたナット部材18
と、このナット部材18に連結されたリンク19と、から構
成されている。

第１図に戻って、室１内には、スピーカ21及びマイク
ロホン22が配設されていて、スピーカ21は、広帯域雑音
発生器や増幅器等を備えたインタフェース回路23を介し
てコントローラ20の出力側に接続され、マイクロホン22
は、増幅器や周波数分析器等を備えたインタフェース回
路24を介してコントローラ20の入力側に接続されてい
る。

そして、コントローラ20は、後述する処理を実行する
マイクロコンピュータ、使用目的に応じた最適な残響時
間等を記憶している記憶装置、室１の使用目的を入力す
るための入力装置（何れも図示せず）等から構成されて
いて、マイクロコンピュータは、スピーカ21及びマイク
ロホン22を用いて室１の残響時間を計測し、その計測さ
れた残響時間が、室１の使用目的に応じて決まる目標残
響時間に一致するように、電動モータ７用の駆動回路7a
及び電動モータ12用の駆動回路12aに指令信号を出力し
て、可変ルーバ３の開口率と、可変ルーバ３及び吸音層
４間の距離とを調整するような処理を実行する。

ここで、可変ルーバ３の開口率と、残響制御装置１の
吸音率との関係について説明する。

即ち、吸音層４を構成する吸音材として、密度32kg/m
³、厚さ50mmのグラスウールを用いるとともに、その吸
音層４を可変ルーバ３の直ぐ背後に位置させ、そして第
３図（ａ）乃至（ｃ）に示すように、電動モータ７の回
転角θを90゜,45゜,30゜,18゜及び０゜の５段階に変化
させた場合の吸音特性は第４図に示すようになる。ただ
し、第４図の横軸は1/3オクターブバンド中心周波数（H
z）、横軸は残響室法吸音率である。

第４図からも明らかなように、1/3オクターブバンド
中心周波数が低周波数帯域（約500Hz以下）にある場合
には、電動モータ７の回転角、即ち、可変ルーバ３の開
口率が異なっても吸音率はあまり変わらないが、同周波
数が高周波数帯域（約500Hz以上）にある場合には、可
変ルーバ３の開口率によって吸音率に差が生じる。

従って、比較的高周波数帯域の吸音率は、可変ルーバ
３の開口率によって調整すればよい。

次に、可変ルーバ３及び吸音層４間の距離と、吸音率
との関係について説明する。

即ち、電動モータ７の回転角θを30゜に固定し、可変
ルーバ３の背後に吸音層４を配設しない場合（第５図
（ａ）参照）と、可変ルーバ３の直ぐ背後に上記条件と
同じグラスウールからなる吸音層４を配設した場合（第
５図（ｂ）参照）と、可変ルーバ３から最も離れた位置
に同様の吸音層４を配設した場合（第５図（ｃ）参照）
とで、吸音特性を比較すると、第６図に示すようにな
る。なお、可変ルーバ３とその背後の壁面２との間の距
離は、625mmとした。

第６図からも明らかなように、1/3オクターブバンド
中心周波数が低周波数帯域（約500Hz以下）にある場合
には、可変ルーバ３及び吸音層４間の距離に応じて吸音
率が大きく変わるが、同周波数が高周波数帯域（約500H
z以上）にある場合には、その距離が異なっても吸音率
は略同じ値をとる。

従って、比較的低周波数帯域の吸音率は、可変ルーバ
３及び吸音層４間の距離によって制御すればよい。

次に、本実施例の動作を説明する。

即ち、電動モータ７に回転力が発生すると、その出力
軸に連結された連結シャフト８が上下方向に進退し、複
数のアーム９がピン6aを中心に揺動するので、羽６が回
転し、可変ルーバ３の開口率が変わる。

つまり、電動モータ７に供給する指令信号を適宜設定
して、電動モータ７の回転角θを調整すれば、可変ルー
バ３の開口率を任意の値に調整することができる。

また、電動モータ12に回転力が発生し、その回転力が
ギヤ14a,14b,ロッド15及びウォームギヤ17を介してネジ
軸16に伝えられると、ナット部材18がネジ軸16の回転に
伴って図中左右方向に移動するから、枠4aが図中左右方
向に移動し、可変ルーバ３と吸音層４との間の距離が変
化する。

つまり、電動モータ12用の駆動回路12aに供給する指
令信号を適宜設定すれば、可変ルーバ３と吸音層４との
間の距離を任意の値に調整することができる。

第７図は、コントローラ20内で実行される処理の概要
を示したフローチャートである。

先ず、ステップで、コントローラ20の入力装置（図
示せず）を操作することによって供給される室１の使用
目的を読み込み、次いで、ステップに移行して、その
使用目的に応じた目標残響時間T₀を、例えば、記憶装置
（図示せず）に記憶された使用目的と最適な残響時間と
の関係を表すデータベースを参照して設定する。なお、
目標残響時間T₀は、周波数毎（例えば、125Hzから4000H
zを中心周波数とする1/1オクターブバンド又は1/3オク
ターブバンド中心周波数）に設定する。

次に、ステップに移行して、室１の実際の残響時間
T₁を計測する。

残響時間T₁は、スピーカ21から発せられマイクロホン
22で受けた音の強さが、スピーカ21をオフとしてから60
dB減衰するまでに要した時間を計測することにより求め
られる。

ただし、残響時間T₁も複数の周波数毎（例えば、1/1
オクターブバンド又は1/3オクターブバンド中心周波
数）に測定する。

そして、ステップに移行して、目標残響時間T₀と実
際の残響時間T₁との差Ｄを、複数の周波数毎（例えば、
1/1オクターブバンド又は1/3オクターブバンド中心周波
数）に演算する。

差Ｄが演算されたら、ステップに移行し、周波数別
に演算した差Ｄのそれぞれの絶対値が、所定値βよりも
小さいか否かを判定し、|D|＜βであれば、残響時間T₁
が目標残響時間T₀に実質的に一致したと判断して処理を
終了する。

一方、ステップの判定が|D|≧βである場合には、
残響時間T₁が目標残響時間T₀から大きく外れていると判
断できるから、ステップに移行する。

そして、ステップでは、残響時間T₁が目標残響時間
T₀に一致するように、駆動回路7a及び12aに指令信号を
出力して、可変ルーバ３の開口率と、可変ルーバ３及び
吸音層４間の距離を調整する。

即ち、可変ルーバ３の面積をＳ、現在の吸音率をαと
すれば、可変ルーバ３及び吸音層４で九州できる吸音量
Ａは、Ａ＝Ｓ×αとなる。

従って、Ｄ＞０（T₀＞T₁）であれば吸音量Ａを減少さ
せればよいから、吸音率αを小さくし、Ｄ＜０（T₀＜
T₁）であれば吸音量Ａを増加させればよいから、吸音率
αを大きくする。

具体的には、吸音量Ａの増減量A₀を差Ｄに基づいて求
め、吸音率αを（A₀/S）だけ増減させればよい。

なお、高周波数領域の吸音率αは、可変ルーバ３の開
口率によって調整し、低周波数帯域の吸音率αは、吸音
層４の移動によって調整する。

そして、ステップの処理を終えたら、ステップに
移行し、ステップの判定が“YES"となるまで上述した
処理を繰り返し実行する。

ただし、ステップの判定が“YES"とならない場合も
考えられるため、例えば、ステップの判定を所定回数
以上実行した場合には、強制的に処理を終了させる。

また、ステップの判定が“YES"となったときの可変
ルーバ３の開口率と、可変ルーバ３及び吸音層４間の距
離とを目標残響時間T₀とともに記憶しておけば、同じ目
標残響時間T₀が設定された場合の処理の高速化が図られ
る。

このように、本実施例の構成であれば、可変ルーバ３
の開口率と、可変ルーバ３及び吸音層４間の距離との両
方の値を調整することができるから、それら両方の値を
適宜調整することにより、広い周波数帯域で最適な吸音
率（残響時間）が得られ、木目細かな制御が可能とな
り、室１の使用目的に応じて最適な吸音特性を実現する
ことができる。

また、音楽ホールや講堂等の残響時間は、それらの微
妙な構造等に左右されるため、例えば、使用目的等から
一義的に吸音率を調整しても、最適な残響時間が得られ
るとは限らないが、本実施例にあっては、実際の残響時
間を計測し、その計測された残響時間が、使用目的に応
じて決まる目標残響時間に一致するような制御を実行す
るため、吸音率を、現実の音楽ホール等に即した値に調
整することができる。

ここで、上記実施例では、電動モータ７及び駆動回路
7aによって開口率可変手段が構成され、電動モータ12,
駆動回路12a及びネジジャッキ機構13によって距離可変
手段が構成され、スピーカ21,マイクロホン22,インタフ
ェース回路23,24及びステップの処理によって残響時
間計測手段が計測され、コントローラ20,ステップ及
びステップの処理によって残響時間制御手段が構成さ
れる。

なお、上記実施例では、使用目的に基づいて目標残響
時間を設定するようにしているが、これに限定されるも
のではなく、目標残響時間を直に設定するようにしても
よい。

そして、目標残響時間を自由に設定できるようにすれ
ば、実際の音楽ホールや講堂等に本実施例のような装置
を実施した後に、所望の残響時間を容易に実現すること
ができるから、個性的な音楽ホールや講堂に調整するこ
とができる。また、演じ手と聴衆の反応をフィードバッ
クすることにより、そのホールにとって、使用目的に対
して最も適した残響特性の調整ができる。

また、上記実施例では、壁面２に残響制御装置１を設
けた場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、例えば天井等に設けても構わない。

さらに、上記実施例では、開口率可変の開口装置とし
て可変ルーバ３を設けた場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、例えば、スライド式の開口
装置であってもよい。

そして、上記実施例では、吸音層４を第１図左右方向
に移動させることにより、可変ルーバ３及び吸音層４間
の距離を調整するようにしているが、これに限定される
ものではなく、例えば、吸音層４を可変ルーバ３に対し
て傾けることにより、それらの間の距離を変えるように
してもよいし、或いは、その他の手段であってもよい。

また、吸音層４を進退させる機構も、上記実施例のよ
うな構成に限定されるものではなく、その他の構成であ
っても構わない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、開口装置の開
口率と、開口装置及び吸音層間の距離とに基づいて吸音
率を調整可能にするとともに、実際の残響時間を計測
し、その実際の残響時間が目標残響時間に一致するよう
に吸音率を制御するようにしたため、本装置を設けた室
空間の残響時間を広い周波数帯域で希望する特性に木目
細かく制御できるし、残響時間を現実に即した値に調整
することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図、第２図は第１図の一部分を拡大した側断面図、第３
図（ａ）乃至（ｅ）は電動モータの回転角度に応じた可
変ルーバの開口状態を示す図、第４図は可変ルーバの開
口率を変化させた場合の吸音特性の変化を示すグラフ、
第５図（ａ）は吸音層を設けない場合の説明図、第５図
（ｂ）及び（ｃ）は吸音層の配設位置を変えた場合の説
明図、第６図は吸音層の有無及び配設位置を変えた場合
の吸音特性の変化を示すグラフ、第７図はコントローラ
で実行される処理の概要を示したフローチャートであ
る。１……室、２……壁面、３……可変ルーバ（開口装
置）、４……吸音層（吸音材）、7,12……電動モータ、
7a,12a……駆動回路、13……ネジジャッキ機構、20……
コントローラ、21……スピーカ、22……マイクロホン、
23,24……インタフェース回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−79081（ＪＰ，Ａ) 特開平３−239297（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−17309（ＪＰ，Ｕ) 実開昭48−92221（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−126200（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−107200（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/16 E04B 1/99 G10K 15/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】開口率可変の開口装置と、この開口装置の
開口率を変化させる開口率可変手段と、前記開口装置の
背面に配設され且つ前記開口装置との間の距離が可変の
吸音材と、前記開口装置及び前記吸音材間の距離を変化
させる距離可変手段と、実際の残響時間を計測する残響
時間計測手段と、この残響時間計測手段の計測結果が目
標残響時間に一致するように前記開口率可変手段及び前
記距離可変手段を制御する残響時間制御手段と、を備え
たことを特徴とする残響時間制御装置。