JP6411287B2 - 音響性能推定方法、音響性能推定装置及び音響性能推定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、音響性能推定方法、音響性能推定装置及び音響性能推定プログラムに関するものである。

建築物の音響性能は、種々の評価値で示される。例えば、非特許文献１には、空気振動によって生じる空気伝搬音（空気音）や建築物に固体振動が入力されて生じる固体伝搬音（固体音）を評価することで、建築物の音響性能を表すことが記載されている。このような音響性能の具体的な測定手法は、例えば非特許文献２に記載されている。非特許文献２には、音源が配置された音源室と、遮音壁を挟んで音源室に隣接する受音室との２つの室間において、遮音性能を評価する手法が記載されている。この手法では、両方の部屋に騒音計が配置され、音源室に配置された音源から音を出力し、音源室及び受音室のそれぞれで音圧レベルを測定し、両室間の音圧レベル差を算出することで、室間の遮音性能を評価する。

前川純一・森本政之・阪上公博著、「建築・環境音響学 第３版」、共立出版、２０１１年９月２１日 「建物の室間音圧レベル差試験」、[online]、一般財団法人日本建築総合試験所、インターネット<URL:http://www.gbrc.or.jp/contents/test_research/test_series/document/ac_04.pdf>

非特許文献１の手法を実現場で採用した場合、様々な建築部位からの寄与による平均的な遮音性能を評価することになる。例えば、遮音壁自体の遮音性能、建具の遮音欠損、隙間、天井回りのクロストーク、床回りの増幅、外壁回りの側路伝搬などが遮音性能の評価に影響を与える。このように、遮音性能に寄与する要因が多数存在するため、実現場においては、遮音性能が低い場合、どの建築部位の遮音性能が低いのかを特定するために膨大な時間と試行錯誤が必要になる。

このため、本技術分野では、音響性能を簡単に推定することができる新規の手法が望まれている。

上記のとおり、媒体の音響性能は、一般的に空気音透過特性と固体音放射特性とを評価することで行われる。媒体の空気音透過は、外力が音響的な圧力となり、媒体の固体音放射は、外力が機械的な加振力となる。このため、本技術分野では、空気音透過特性と固体音放射特性のそれぞれの評価値は区別して取り扱われていた。ここで、本発明者は、空気音は空気の振動により音波が伝搬するのに対して、固体音では壁などの媒体が振動して音波を再放射しているため、空気音透過も固体音放射も類似の現象であるということに着目して、鋭意研究を行った。そして、空気音透過特性の評価値である空気音評価値と、固体音放射特性の評価値である固体音評価値との間に対応関係があることを見出し、本発明をするに至った。

すなわち、本発明に係る音響性能推定方法は、媒体の音響性能を推定する音響性能推定方法であって、空気音に対する媒体の音響性能を評価する空気音評価値、及び、固体音に対する媒体の音響性能を評価する固体音評価値の何れか一方の評価値を取得する取得ステップと、取得ステップにて取得された一方の評価値と、媒体の空気音評価値と固体音評価値とを関係付ける変換関数とを用いて、媒体の空気音評価値及び固体音評価値のうちの他方の評価値を推定する推定ステップと、を備える。

この発明によれば、媒体の空気音評価値と固体音評価値とを関係付ける変換関数を用いて、既知の評価値から未知の評価値を推定することができる。つまり、例えば実現場において測定し易い手法で一方の評価値を測定さえすれば、他方の評価値を推定することができる。このため、音響性能を簡単に推定することができる。

ここで、媒体の空気音評価値は音場入射透過率であり、媒体の固体音評価値は点加振放射パワであってもよい。この場合、一般的に広く用いられている評価値を用いて音響性能を簡単に推定することができるので、汎用性に優れている。また、実現場において点加振放射パワは測定が容易であることが多いため、音場入射透過率を単純に測定する場合に比べて、簡単に音響性能を評価することができる。

また、変換関数は、媒体に係る境界条件に依存しない関数とすることができる。この場合、変換関数は、媒体の物性値をパラメータとして含まないため、未知の媒体であっても音響性能を評価することができる。

また、本発明に係る音響性能推定装置は、媒体の音響性能を推定する音響性能推定装置であって、空気音に対する媒体の音響性能を評価する空気音評価値、及び、固体音に対する媒体の音響性能を評価する固体音評価値の何れか一方の評価値を取得する取得手段と、取得手段にて取得された一方の評価値と、媒体の空気音評価値と固体音評価値とを関係付ける変換関数とを用いて、媒体の空気音評価値及び固体音評価値のうちの他方の評価値を推定する推定手段と、を備える。この装置によれば、上述した音響性能推定方法と同一の効果を奏する。

ここで、取得手段は、媒体へ向けて音を放射する音発生手段と、音発生手段により放射された放射音を測定する第１音測定手段と、媒体を透過した透過音を測定する第２音測定手段と、第１音測定手段により測定された放射音及び第２音測定手段により測定された透過音に基づいて、媒体の音場入射透過率を算出する透過率算出手段と、を有し、推定手段は、音場入射透過率、及び、媒体の音場入射透過率と点加振放射パワとを関係付ける変換関数を用いて、媒体の点加振放射パワを推定してもよい。この音響性能推定装置によれば、媒体の音場入射透過率を測定し、測定した結果に基づいて媒体の点加振放射パワを簡単に推定することができる。

あるいは、取得手段は、媒体を振動させる加振手段と、媒体に加わる加振力を測定する力測定手段と、媒体からの放射音を測定する第３音測定手段と、力測定手段により測定された加振力及び第３音測定手段により測定された放射音に基づいて、媒体の点加振放射パワを算出する放射パワ算出手段と、を有し、推定手段は、算出した点加振放射パワ、及び、媒体の点加振放射パワと音場入射透過率とを関係付ける変換関数を用いて、媒体の音場入射透過率を推定してもよい。この音響性能推定装置によれば、媒体の点加振放射パワを測定し、測定した結果に基づいて媒体の音場入射透過率を簡単に推定することができる。

また、本発明に係る音響性能推定プログラムは、媒体の音響性能を推定する音響性能推定プログラムであって、コンピュータを、空気音に対する媒体の音響性能を評価する空気音評価値、及び、固体音に対する媒体の音響性能を評価する固体音評価値の何れか一方の評価値を取得する取得手段、及び、取得手段にて取得された一方の評価値と、媒体の空気音評価値と固体音評価値とを関係付ける変換関数とを用いて、媒体の空気音評価値及び固体音評価値のうちの他方の評価値を推定する推定手段として機能させる。このプログラムによれば、上述した音響性能推定方法と同一の効果を奏する。

以上説明したように、本発明によれば、音響性能を簡単に推定することができる。

空気音透過と固体音放射の評価システムを模式的に示す図である。 音場入射透過率の算出モデルを説明するための図である。 音場入射透過率の周波数依存性の厳密解と近似解とを示すグラフである。 点加振放射パワの算出モデルを説明するための図である。 点加振放射パワの周波数依存性の厳密解と近似解とを示すグラフである。 音場入射透過率（計算値）の周波数依存性と、点加振放射パワ（計算値）に変換関数を積算した値の周波数依存性とを比較したグラフの一例である。 音場入射透過率（計算値）の周波数依存性と、点加振放射パワ（計算値）に変換関数を積算した値の周波数依存性とを比較したグラフの他の例である。 実施形態に係る音響性能推定方法を示すフローチャートである。 実施形態に係る音響性能推定装置の構成を示す概要図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る音響性能推定装置及び方法は、媒体の既知の音響性能から未知の音響性能を推定するものである。媒体とは、例えば建築物を構成する建築部位である。具体的には、媒体は、壁、床、天井、柱、梁、窓などが挙げられる。音響性能とは、音に関する特性である。音響性能には、空気音透過に関する特性と、固体音放射に関する特性とが含まれる。音響性能は、評価値を用いて評価することができる。

［空気音透過と固体音放射との関係モデル］
まず、本実施形態に係る音響性能推定装置及び方法の前提となる関係モデルについて説明する。図１は、空気音透過と固体音放射の評価システムを模式的に示す図である。図１に示すように、媒体への入力が音響的な入力（空気振動によって生じる空気伝搬音）である場合、その入力に応じた媒体の出力を空気音透過という。このとき、音響的入力と透過出力とは、空気音評価値Ｍ_ａを用いて関係付けられる。空気音評価値Ｍ_ａは、例えば、音場入射透過率、音場入射透過損失（音場入射透過率の逆数の対数）、垂直入射透過率、斜入射透過率、球面波入射透過率などである。これに対して、媒体への入力が機械的な入力（固体振動によって生じる固体伝搬音）である場合、その入力に応じた媒体の出力を固体音放射という。このとき、機械的入力と放射とは、固体音評価値Ｍ_ｓを用いて関係付けられる。固体音評価値Ｍ_ｓは、例えば、点加振放射パワ、放射インピーダンス、放射係数、床衝撃音遮断性能などである。

ここで、空気音評価値Ｍ_ａと固体音評価値Ｍ_ｓとの関係を、以下の数式（１）のように線形演算子εを用いて定義する。

このような線形演算子εが存在した場合、線形演算子εを用いて固体音放射特性から空気音透過特性を推定することができる。同様に、線形演算子εを用いて空気音透過特性から固体音放射特性を推定することができる。さらに、線形演算子εが媒体の物性値パラメータを含まない場合、すなわち、媒体の境界条件に依存しない形で線形演算子εが存在する場合には、媒体については未知のままであっても、未知の音響性能を推定することができる。媒体の境界条件とは、媒体の厚さ、形状、大きさ、構造（支持形態など）、物性値などのことである。以下では、論理解析により、線形演算子εが媒体の境界条件に依存しない形で存在することを説明し、シミュレーションによってその妥当性を示す。

なお、以下では、説明理解の容易性を考慮し、固体音放射に関する媒体の音響性能の例として点加振放射パワ、空気音透過に関する媒体の音響性能の例として音場入射透過率を説明する。点加振放射パワ及び音場入射透過率は、本技術分野において広く用いられている評価値であるため、説明に適している。また、点加振放射パワは測定が比較的容易であり、実現場に応用し易いという利点もある。ただし、本発明は点加振放射パワと音場入射透過率との組み合わせに限定されるものではなく、種々の固体音の評価値と空気音の評価値を適宜組み合わせることができる。

［音場入射透過率］
［厳密解］
最初に、音場入射透過率を説明する。図２は、音場入射透過率の算出モデルを説明するための図である。図２では、弾性板に平面波が斜入射する場合を示している。弾性板は、単層の無限大弾性板であり、その振動は薄板理論に従うとする。また、弾性板は、吸音性を有しないとする。上記条件で音場の支配方程式と弾性板の振動方程式とを練成し、平面波の入射角をΘとする場合の斜入射透過率の厳密解τ_Θ（ω）を求める。角周波数をω、空気中の音速をｃ_０、空気の密度をρ_０、弾性板の厚さをｈ、弾性板の密度をρ_ｐ、弾性板のヤング率をＥ、弾性板の損失係数をη、弾性板のポアソン比をν、弾性板の曲げ剛性をＤ＝Ｅ（１−iη）ｈ^３／１２（１−ν^２）とすると、斜入射透過率の厳密解τ_Θ（ω）は、以下の数式（２）で与えられる。

音場入射透過率は、あらゆる方向からの入射パワに対する透過パワの比で定義される。一般的には、実測値との対応関係が良好なΘ＝０〜７８°の範囲で積分して算出する。このため、音場入射透過率の厳密解τ_ｆ（ω）は、以下の数式（３）で与えられる。

［近似解］
次に、音場入射透過率τ_ｆ（ω）の近似解を説明する。上述した数式（２）にΘ＝０°を代入すると、垂直入射透過率τ_０（ω）が得られる。なお、面密度はｍ＝ρ_ｐｈとする。

ここで、音場入射透過率τ_ｆ（ω）は、垂直入射透過率τ_０（ω）の１０^−１／２で近似的に表現することができる。このため、音場入射透過率の近似解τ＾_ｆ（ω）は、数式（４）を用いて以下の数式（５）と表現することができる。

なお、数式（４）の音響負荷を表す部分は無視した。上記数式（５）の逆数の対数は、音響透過損失であり、１０ｌｏｇ［１／τ_０（ω）］−５[ｄＢ]となる。この数式から、面密度又は周波数が２倍になると音響透過損失が６[ｄＢ]増加するという、いわゆる質量則の傾向が読み取ることができる。

図３は、音場入射透過率の周波数依存性の厳密解と近似解とを示すグラフである。図３では、数式（３）に示す厳密解τ_ｆ（ω）を破線で示し、数式（５）に示す近似解τ＾_ｆ（ω）を実線で示している。図３に示すように、１０００［Ｈｚ］以下の周波数帯域において、近似解と厳密解とはほぼ一致することがわかる。

［点加振放射パワ］
［厳密解］
次に、点加振放射パワを説明する。図４は、点加振放射パワの算出モデルを説明するための図である。図４では、弾性板に点加振力が入力される場合を示している。弾性板は、単層の無限大弾性板であり、その振動は薄板理論に従うとする。また、弾性板は、吸音性を有しないとする。上記条件で音場の支配方程式と弾性板の振動方程式とを練成し、軸対象であることを考慮してＨａｎｋeｌ変換を適用することで、加振力で基準化した板の振動変位ω（ｒ_０）の波数空間解Ｗ（ｋ）が得られる。なお、音波の波数をｋ_０＝ω／ｃ_０とする。

なお、振動変位ω（ｒ_０）と波数空間解Ｗ（ｋ）とは、下記数式（７）で定義されるＨａｎｋeｌ変換の関係を有する。

弾性板の放射パワは、下記の数式板表面の音響インテンシティを板全体で面積分することで得られる。なお、板表面の音圧をｐ（ｒ_０）、板の振動速度の複素共役をｖ⁻（ｒ_０）とする。

板表面の音圧ｐ（ｒ_０）及び板の振動速度の複素共役ｖ⁻（ｒ_０）は、何れも数式（６）で示したＷ（ｋ）の関数である。よって、加振力で基準化した点加振放射パワの厳密解Π（ω）は、数式（８）を変形した以下の数式（９）を解くことで得られる。

［近似解］
次に、点加振放射パワΠ（ω）の近似解を説明する。点加振放射パワΠ（ω）は、遠距離音場の音響インテンシティを面積分して求めることもできる。図４に示すように、原点からの距離をｒ、ｚ軸方向とのなす角をθとすると、遠距離受音点の音圧ｐ（ｒ，θ）は、Rayleighの積分公式よって、近似的に下記の数式（１０）となる。なお、厚さ密度（面密度）はｍ＝ρ_ｐｈとする。

上記の数式（１０）から音響インテンシティ｜ｐ（ｒ，θ）｜^２／２ρ_０ｃ_０を導出することができる。導出した音響インテンシティを半球面全体で面積分すると、以下の数式（１１）に示すように点加振放射パワΠ（ω）が得られる。

上記数式１０を、コインシデンス周波数ω_ｃ＝（ｃ_０ ^４ｍ／Ｒｅ［Ｄ］）^１／２を用いて変形すると、以下の数式（１２）となる。

ここで、周波数ωがコインシデンス周波数ω_ｃより十分小さい周波数であるとする（ω^２＜＜ω_ｃ ^２）。この条件のもと、数式（１１）に数式（１２）を代入して、以下の数式（１３）に示すように、点加振放射パワの近似解Π＾（ω）を得ることができる。

数式（１３）の第２項は音響負荷を表す項である。第２項を無視すると、以下の数式（１４）となる。

数式（１４）から、点加振放射パワは、音場入射透過率とは異なる振る舞いになることがわかる。具体的には、音場入射透過率と同様に、面密度ｍが２倍になると放射パワは６［ｄＢ］低減するものの、周波数に依存しないことがわかる。

図５は、点加振放射パワの周波数依存性の厳密解と近似解とを示すグラフである。図５では、数式（９）に示す厳密解Π（ω）を破線で示し、数式（１４）に示す近似解Π＾（ω）を実線で示している。図５に示すように、１０００［Ｈｚ］以下の周波数帯域において、近似解と厳密解とはほぼ一致することがわかる。

［関係モデルへの当てはめ］
数式（１）では、空気音評価値Ｍ_ａと固体音評価値Ｍ_ｓとの関係を、線形演算子εを用いて定義した。このような線形演算子εが存在するか否かを、音場入射透過率の近似解τ＾_ｆ（ω）と点加振放射パワの近似解Π＾（ω）とを用いて検討する。数式（５）に示す音場入射透過率の近似解τ＾_ｆ（ω）と、数式（１４）に示す点加振放射パワの近似解Π＾（ω）とを数式（１）に代入すると、以下の数式（１５）になる。

数式（１５）を解くことにより、線形演算子εは以下の数式（１６）になる。

このように、音場入射透過率の近似解と、点加振放射パワの近似解との間に、線形演算子εが存在することが示された。数式（１６）から分かるように、線形演算子ε（ω）は、媒体のインピーダンスと波数だけで構成されている。つまり弾性板のパラメータを含まない関数である。このため、媒体の境界条件に依存しない形で線形演算子εが存在するといえる。このような場合、媒体の厚さ、構造、物性値（密度ρ_ｐ、ヤング率Ｅ、損失係数η、ポアソン比ν、曲げ剛性Ｄなど）が未知であっても、媒体の音響特性を推定できることになる。なお、以下では、線形演算子ε（ω）を変換関数ともいう。

［厳密解への適用］
次に、数式（１６）が、音響負荷がある場合や、コンインシデンス周波数以上の帯域においても適用することができるのかをシミュレーションした。つまり、以下の数式（１７）が成り立つのか否かを数値計算により確認した。

［事例１：石膏ボード］
弾性板のパラメータとして、一般的な石膏ボードの物性値を用いた。物性値は以下のとおりである。
厚さｈ：１２．５ ｍｍ
密度ρ_ｐ：６５０ ｋｇ／ｍ^３
ヤング率Ｅ：１．８×１０^９ Ｎ／ｍ^２
損失係数η：０．０３
ポアソン比ν：０．０１
上記物性値を数式（３）に代入し、音場入射透過率の厳密解τ_ｆ（ω）を得た。そして、その逆数の対数を演算した。次に、上記物性値を数式（９）に代入し、点加振放射パワの厳密解Π（ω）を得た。そして、点加振放射パワの厳密解Π（ω）に数式（１６）で示した線形演算子εを積算し、その逆数の対数を演算した。図６に結果を示す。

図６は、音場入射透過率（計算値）の周波数依存性と、点加振放射パワ（計算値）に変換関数を積算した値の周波数依存性とを比較したグラフの一例である。図６では、縦軸が損失［ｄＢ］であり、横軸が周波数［Ｈｚ］である。また、音場入射透過率の厳密解τ_ｆ（ω）の逆数の対数を破線で示し、点加振放射パワの厳密解Π（ω）と線形演算子εとの積算値の逆数の対数を実線で示している。図６に示すように、厳密解同士であっても、線形演算子εは有効であることが確認された。

［事例２：コンクリート］
弾性板のパラメータとして、一般的なコンクリートの物性値を用いた。物性値は以下のとおりである。
厚さｈ：１５０ ｍｍ
密度ρ_ｐ：２３００ ｋｇ／ｍ^３
ヤング率Ｅ：２．６×１０^１０ Ｎ／ｍ^２
損失係数η：０．００５
ポアソン比ν：０．０１
上記物性値を数式（３）に代入し、音場入射透過率の厳密解τ_ｆ（ω）を得た。そして、その逆数の対数を演算した。次に、上記物性値を数式（９）に代入し、点加振放射パワの厳密解Π（ω）を得た。そして、点加振放射パワの厳密解Π（ω）に数式（１６）で示した線形演算子εを積算し、その逆数の対数を演算した。図７に結果を示す。

図７は、音場入射透過率（計算値）の周波数依存性と、点加振放射パワ（計算値）に変換関数を積算した値の周波数依存性とを比較したグラフの一例である。図７では、縦軸が損失［ｄＢ］であり、横軸が周波数［Ｈｚ］である。また、音場入射透過率の厳密解τ_ｆ（ω）の逆数の対数を破線で示し、点加振放射パワの厳密解Π（ω）と線形演算子εとの積算値の逆数の対数を実線で示している。図７に示すように、厳密解同士であっても、線形演算子εは有効であることが確認された。

［まとめ］
線形演算子ε（変換関数）を用いて、固体音放射特性から空気音透過特性を推定することができる。同様に、線形演算子εを用いて空気音透過特性から固体音放射特性を推定することができる。さらに、線形演算子εが媒体の物性値パラメータを含まないため、媒体についての情報がなくても固体音放射特性又は空気音透過特性を推定することができる。

［音響性能推定方法、音響性能推定装置及び音響性能推定プログラム］
次に、音響性能推定方法及び音響性能推定装置について説明する。図８は、実施形態に係る音響性能推定方法を示すフローチャートである。図８の（Ａ）は、空気音透過特性から固体音放射特性を推定するフローチャートであり、図８の（Ｂ）は、固体音放射特性から空気音透過特性を推定するフローチャートである。図９は、実施形態に係る音響性能推定装置の構成を示す概要図である。図９の（Ａ）は、空気音透過特性を測定する装置構成図であり、図９の（Ｂ）は、固体音放射特性を測定する装置構成図である。

最初に、空気音透過特性から固体音放射特性を推定する場合を説明する。ここでは、室間の壁１００が評価対象であるとする。図８の（Ａ）に示すように、まず、壁１００の空気音透過特性を測定する（Ｓ１０：取得ステップ）。この測定は、例えば、図９の（Ａ）に示す装置構成で行われる。音響性能推定装置１Ａは、発音室Ｒ１に配置されたスピーカ１０Ａ（取得手段：音発生手段）及び騒音計１１Ａ（取得手段：第１音測定手段）と、受音室Ｒ２に配置された騒音計１２Ａ（取得手段：第２音測定手段）と、測定結果を演算する制御部１３Ａ（取得手段：透過率算出手段）とを備える。騒音計１１Ａ及び騒音計１２Ａは、制御部１３Ａに接続されている。制御部１３Ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える汎用コンピュータである。スピーカ１０Ａは、壁１００へ向けて音を放射する。スピーカ１０Ａが音を出力すると、騒音計１１Ａが出力レベルを取得する。騒音計１２Ａは、壁１００を透過した透過音を測定する。制御部１３Ａは、騒音計１１Ａ，１２Ａの測定結果に基づいて、出力レベルの差を算出する。これにより、空気音透過特性が測定される。

図８に戻り、次に、固体音放射特性を推定する（Ｓ１２：推定ステップ）。この処理は、例えば制御部１３Ａ（推定手段）によって行われる。Ｓ１０の処理で測定された空気音透過特性に数式（１６）に記載の線形演算子ε（ω）の逆数を積算することにより、固体音放射特性が推定される。以上で図８の（Ａ）に示すフローチャートを終了する。

次に、固体音放射特性から空気音透過特性を推定する場合を説明する。ここでは、室間の壁１００が評価対象であるとする。図８の（Ｂ）に示すように、まず、壁１００の固体音放射特性を測定する（Ｓ２０：取得ステップ）。この測定は、例えば、図９の（Ｂ）に示す装置構成で行われる。音響性能推定装置１Ｂは、加振器１０Ｂ（取得手段：加振手段）と、力測定器１１Ｂ（取得手段：力測定手段）と、受音室Ｒ２に配置された騒音計１２Ｂ（第３音測定手段）と、測定結果を演算する制御部１３Ｂ（取得手段：放射パワ算出手段）とを備える。力測定器１１Ｂ及び騒音計１２Ｂは、制御部１３Ｂに接続されている。制御部１３Ｂは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える汎用コンピュータである。加振器１０Ｂが壁１００に加振力を与えると、力測定器１１Ｂがその加振力を測定する。騒音計１２Ｂは、壁１００から放射された音（放射音）を測定する。制御部１３Ｂは、力測定器１１Ｂ及び騒音計１２Ｂの測定結果に基づいて、固体音放射特性を測定する。

図８に戻り、次に、空気音透過特性を推定する（Ｓ２２：推定ステップ）。この処理は、例えば制御部１３Ｂ（推定手段）によって行われる。Ｓ２０の処理で測定された固体音放射特性に数式（１６）に記載の線形演算子ε（ω）を積算することにより、空気音透過特性が推定される。以上で図８の（Ｂ）に示すフローチャートを終了する。

次に、コンピュータを上記音響性能推定装置１として機能させるための音響性能推定プログラムを説明する。コンピュータとは、ＣＰＵなどの演算部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＨＤなどの記憶部と、入出力部とを備える汎用的な装置である。音響性能推定装置プログラムは、メインモジュール、入力モジュール及び演算処理モジュールを備えている。メインモジュールは、演算処理を統括的に制御する部分である。入力モジュールは、空気音評価値及び固体音評価値の何れか一方の評価値を算出するためのデータ又は評価値そのものを取得するようにコンピュータを動作させる。なお、評価値を算出するためのデータを取得するようにコンピュータを動作させた場合、入力モジュールは、取得された加振力及び取得された放射音に基づいて、媒体の点加振放射パワを算出するようにコンピュータを動作させるか、又は、取得された放射音及び取得された透過音に基づいて、媒体の音場入射透過率を算出するようにコンピュータを動作させる。演算処理モジュールは、入力モジュールにて取得又は算出された一方の評価値と、媒体の空気音評価値と固体音評価値とを関係付ける変換関数とを用いて、媒体の空気音評価値及び固体音評価値のうちの他方の評価値を推定するようにコンピュータを動作させる。例えば、演算処理モジュールは、取得又は算出された空気音透過特性に数式（１６）に記載の線形演算子ε（ω）の逆数を積算することにより、固体音放射特性を算出し、算出結果を記憶部に記憶する。あるいは、例えば、演算処理モジュールは、取得又は算出された固体音放射特性に数式（１６）に記載の線形演算子ε（ω）を積算することにより、空気音透過特性を算出し、算出結果を記憶部に記憶する。メインモジュール、入力モジュール及び演算処理モジュールを実行させることにより実現される機能は、上述した音響性能推定装置１の取得手段及び推定手段の機能とそれぞれ同様である。音響性能推定プログラムは、例えば、ＲＯＭ等の記録媒体または半導体メモリによって提供される。また、音響性能推定プログラムは、ネットワークを介して提供されてもよい。

以上説明したとおり、本実施形態に係る音響性能推定装置、音響性能推定方法及び音響性能評価プログラムによれば、媒体の空気音評価値と固体音評価値とを関係付ける変換関数ε（ω）を用いて、既知の評価値から未知の評価値を推定することができる。つまり、例えば実現場において測定し易い手法で一方の評価値を測定さえすれば、他方の評価値を推定することができる。このため、音響性能を簡単に推定することができる。

また、媒体の空気音評価値として、音場入射透過率を採用し、媒体の固体音評価値として点加振放射パワを採用することで、一般的に広く用いられている評価値を用いて音響性能を簡単に推定することができるので、汎用性に優れている。また、実現場において点加振放射パワは測定が容易であることが多いため、音場入射透過率を単純に測定する場合に比べて、簡単に音響性能を評価することができる。

また、変換関数ε（ω）は、媒体に係る境界条件に依存しない関数であるため、未知の媒体であっても音響性能を評価することができる。

なお、上述した各実施形態は本発明に係る音響性能推定方法、音響性能推定装置及び音響性能評価プログラムの一例を示すものである。本発明に係る音響性能推定方法、音響性能推定装置及び音響性能評価プログラムは、実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、図９では、制御部１３Ａ（１３Ｂ）が実測データを騒音計から直接取得する例を図示しているが、これに限定されない。例えば、制御部１３Ａ（１３Ｂ）は、有線あるいは無線のネットワーク又は記憶媒体などを介して、空気音又は固体音の測定結果を取得してもよい。あるいは、制御部１３Ａ（１３Ｂ）は、他の演算機器から、空気音評価値及び固体音評価値の何れか一方の評価値そのものを取得してもよい。上述した場合であっても、一方の既知の評価値から他方の未知の評価値を簡単に推定することができる。

また、音発生手段、加振手段、力測定手段、音測定手段、演算手段をそれぞれハードウェアとして説明したが、その一部機能がソフトウェアで構成されていてもよい。

また、制御部１３Ａ，１３Ｂが算出手段及び演算手段として機能する例を説明したが、制御部１３Ａ，１３Ｂは、それぞれが１つのコンピュータ（制御部）として機能する場合に限定されない。つまり、制御部１３Ａ，１３Ｂそれぞれは、複数の制御部を備えていてもよい。

１Ａ，１Ｂ…音響性能推定装置、１０Ａ…スピーカ（音発生手段）、１０Ｂ…加振器（加振手段）、１１Ｂ…力測定器（力測定手段）、１１Ａ…騒音計（第１音測定手段）、１２Ａ…騒音計（第２音測定手段）、１２Ｂ…騒音計（第３音測定手段）、１３Ａ，１３Ｂ…制御部（透過率算出手段、放射パワ算出手段、推定手段）。

Claims (7)

1. 媒体の音響性能を推定する音響性能推定方法であって、
   空気音に対する前記媒体の音響性能を評価する空気音評価値、及び、固体音に対する前記媒体の音響性能を評価する固体音評価値の何れか一方の評価値を取得する取得ステップと、
   前記取得ステップにて取得された一方の評価値と、前記媒体の空気音評価値と固体音評価値とを関係付ける変換関数とを用いて、前記媒体の空気音評価値及び固体音評価値のうちの他方の評価値を推定する推定ステップと、
   を備える音響性能推定方法。
2. 前記媒体の空気音評価値は音場入射透過率であり、前記媒体の固体音評価値は点加振放射パワである請求項１に記載の音響性能推定方法。
3. 前記変換関数は、前記媒体に係る境界条件に依存しない請求項１又は２に記載の音響性能推定方法。
4. 媒体の音響性能を推定する音響性能推定装置であって、
   空気音に対する前記媒体の音響性能を評価する空気音評価値、及び、固体音に対する前記媒体の音響性能を評価する固体音評価値の何れか一方の評価値を取得する取得手段と、
   前記取得手段にて取得された一方の評価値と、前記媒体の空気音評価値と固体音評価値とを関係付ける変換関数とを用いて、前記媒体の空気音評価値及び固体音評価値のうちの他方の評価値を推定する推定手段と、
   を備える音響性能推定装置。
5. 前記取得手段は、
   前記媒体へ向けて音を放射する音発生手段と、
   前記音発生手段により放射された放射音を測定する第１音測定手段と、
   前記媒体を透過した透過音を測定する第２音測定手段と、
   前記第１音測定手段により測定された放射音及び前記第２音測定手段により測定された透過音に基づいて、前記媒体の音場入射透過率を算出する透過率算出手段と、
   を有し、
   前記推定手段は、音場入射透過率、及び、前記媒体の音場入射透過率と点加振放射パワとを関係付ける変換関数を用いて、前記媒体の点加振放射パワを推定する、
   請求項４に記載の音響性能推定装置。
6. 前記取得手段は、
   前記媒体を振動させる加振手段と、
   前記媒体に加わる加振力を測定する力測定手段と、
   前記媒体からの放射音を測定する第３音測定手段と、
   前記力測定手段により測定された加振力及び前記第３音測定手段により測定された放射音に基づいて、前記媒体の点加振放射パワを算出する放射パワ算出手段と、
   を有し、
   前記推定手段は、算出した点加振放射パワ、及び、前記媒体の点加振放射パワと音場入射透過率とを関係付ける変換関数を用いて、前記媒体の音場入射透過率を推定する、
   請求項４に記載の音響性能推定装置。
7. 媒体の音響性能を推定する音響性能推定プログラムであって、
   コンピュータを、
   空気音に対する前記媒体の音響性能を評価する空気音評価値、及び、固体音に対する前記媒体の音響性能を評価する固体音評価値の何れか一方の評価値を取得する取得手段、及び、
   前記取得手段にて取得された一方の評価値と、前記媒体の空気音評価値と固体音評価値とを関係付ける変換関数とを用いて、前記媒体の空気音評価値及び固体音評価値のうちの他方の評価値を推定する推定手段
   として機能させる音響性能推定プログラム。

Images