WO2009142267A1 - 反射体構造物、音場調整方法、柱状反射体構造物、部屋、プログラム、音響諸室設計システム - Google Patents

Abstract

　受音点による反射性状の違いが小さく、音響諸室の特性に合わせた音響改善効果を得ることができる音場調整方法を提供する。複数の柱状反射体の直径を、それぞれ別の周波数帯域の音波を拡散するよう算出する。さらに、算出された直径の前記柱状反射体を、周波数帯域が異なる音波の反射方向、反射時間遅れ、位相がランダムに反射する複数の反射面を形成するよう配置条件を算出する。そして、直径がそれぞれ異なる複数の前記柱状反射体を、前記配置条件で配置する。また、反射面は、音源に対して近くに高い周波数帯域の音波の反射面を形成し、音源に対して遠くに低い周波数帯域の音波の反射面を形成するように配置条件を算出する。更に配置した柱状反射体の内部空間を利用した吸音機構により、低域の定在波対策として効果的である。

Description

反射体構造物、音場調整方法、柱状反射体構造物、部屋、プログラム、音響諸室設計システム

　本発明は反射体構造物、音場調整方法、柱状反射体構造物、部屋、プログラム、音響諸室設計システムに係り、特に広い周波数帯域に対応する反射体構造物、音場調整方法、柱状反射体構造物、部屋、プログラム、音響諸室設計システムに関する。

　スタジオ、試聴室、ホール等の音響諸室では、音響設計・調整が非常に重要である。
　この音響諸室の室内音響設計・調整を行う際には、まず、室内の対向する壁面間によって起こる多次回反射（フラッターエコー）や、遅れ時間の大きいロングパスエコーなどの音響障害を回避するよう、適正な吸音・拡散処理が求められる。
　そのために、音響諸室の目的・用途に応じて、所望の音響特性（残響時間等）が得られるように、壁面の吸音・反射・拡散の割合（音場、音響環境）を調整し、部材を選定していく。

　しかしながら、音響諸室の小規模な空間の中で、音響障害を回避するために吸音性の部材で壁面を取り囲んでしまうと、特に高音域の吸音が過多となる一方、低音域までの十分の吸音を行えず、周波数バランスの悪い吸音特性の音場となる場合が多い。
　これは、一般的に用いられる吸音材である、グラスウール、ロックウールなどに代表される多孔質材料の音響特性が、高音域の音波ほど吸音しやすく、低音域の音波を吸音することが難しいという特性に起因している。つまり、多孔質材料の音響特性は、高音域の吸音過多による「閉塞感」、「つまった感じ」や、低音域の吸音不十分による「不明瞭さ」など、スタジオの音響特性として好ましくない感覚の原因となる。

　一方、小規模な空間の中で吸音と反射のバランスの調整を行おうとするときに、従来行われてきたような、「吸音面」と「反射面」の組み合わせにより壁面を構成すると、特に小規模な空間の場合、その構成・配列の仕方によって、特定の場所においては、反射面もしくは吸音面の影響が強く出たり、音場の偏り・ばらつきが大きくなってしまう。
　また「吸音面」と「反射面」が、規則的・周期的に配置されている場合、配列ピッチに応じた周期で特異な反射性状となり、特定の周波数が強調されたりする「カラレーション」が起こるため、周波数特性のバランスが良い音場を形成するための調整を行うことが難しかった。

　ここで、特許文献１を参照すると、室内の音源に対して壁面の前方に配設され、室内の音を吸収する多孔質材料からなる吸音層を備えている。さらに、吸音層と壁面の間に吸音層を通過した音を拡散する凸形状の拡散層とを有している。吸音層は、室内側の表面が、音を拡散する凸状の拡散形状に形成されている（以下、従来技術１とする。）。
　従来技術１の吸音構造は、建築空間における平面音波のロングパスエコーやフラッターエコーを、かなり抑制することができるという効果が得られる。なお、フラッターエコーは、対向する面が平行で反射性がある壁面で構成された音響諸室で起こる音波の多重反射のことをいう。また、ロングパスエコーは、広い空間で、壁や天井に反射して、時間が遅れて到来する反射音波のことをいう。

特開２００７－２９１８０４号公報

　しかしながら、従来技術１の吸音構造は、吸音体及び拡散体が各々同一平面状に規則正しい周期的な配列となっているため、カラレーションが起こり、音響諸室内の場所による差が大きいという問題があった。
　さらに、従来技術１の吸音構造では、高音域の吸音特性が前列の吸音材の特性によって決まってしまうため、音響諸室の目的に応じた所望の吸音特性を得ることが難しいという問題があった。

　本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消することを課題とする。

　本発明の音場調整方法は、複数の柱状反射体の直径を、それぞれ別の周波数帯域の音波を拡散するよう算出し、前記算出された直径の前記柱状反射体を、周波数帯域が異なる音波の反射方向及び／又は反射時間遅れ及び／又は反射音の位相がランダムになる複数の反射面を形成するように配置条件を算出することを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、前記直径と前記配置条件とを、前記反射面が、音源に対して近くに高い周波数帯域の音波の反射面を形成し、音源に対して遠くに低い周波数帯域の音波の反射面を形成することを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、前記直径と前記配置条件とを、前記柱状反射体が、音源に対して近くに低い占有密度及び／又は投影面積を形成し、音源に対して遠くに高い占有密度及び／又は投影面積を形成することを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、前記直径と前記配置条件とを、前記柱状反射体が、音源から前記柱状反射体に至るまでの間の媒質の音響インピーダンスと前記柱状反射体内部における音響インピーダンスとのマッチングをとる反射面を形成することを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、前記直径と前記配置条件とを、前記音波の反射波面が拡散するように配置するように算出することを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、前記直径と前記配置条件とを、前記柱状反射体の背後に拡散壁、反射壁、又は吸音壁を配置することを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、前記直径と前記配置条件とを、前記柱状反射体が、周波数帯域毎の列状配置で２列以上配置されることを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、更に前記複数の柱状反射体で形成される柱状反射体群の中又は周囲に吸音層を配置し、該吸音層と前記柱状反射体群との位置の関係により、前記柱状反射体群に入射した音波が拡散／吸音されるエネルギー、周波数帯域、反射方向、及び反射時間構造を制御することを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、更に前記柱状反射体自身の内部空間を利用した吸音機構を備えることを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、前記柱状反射体は、概円柱、概角柱、概楕円柱、概球状、又は概玉串状であることを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、前記柱状反射体は、木材、金属、樹脂、又はプラスチックであることを特徴とする。
　本発明の柱状反射体構造物は、前記音場調整方法により算出した直径と配置条件とで配置されたことを特徴とする。
　本発明の反射体構造物は、音の拡散、反射又は吸収を行う反射体構造物であって、複数の反射体が配置され、該反射体の反射面の全面又は一部が曲面であることを特徴とする。
　本発明の反射体構造物は、前記複数の反射体は、大きさが異なることを特徴とする。
　本発明の反射体構造物は、前記複数の反射体は、互いに並行面が生じないように配置されたことを特徴とする。
　本発明の反射体構造物は、前記複数の反射体は、音源から近い位置の反射体よりも音源から遠い位置の反射体の直径又は太さが大きくなるように配置されたことを特徴とする。
　本発明の反射体構造物は、前記複数の反射体は、音源から近い位置の反射体よりも音源から遠い位置の反射体の占有密度及び／又は投影面積が大きくなるように配置されたことを特徴とする。
　本発明の反射体構造物は、前記複数の反射体の間及び／又は周辺に吸音材が配置されたことを特徴とする。
　本発明の反射体構造物は、前記複数の反射体よりも音源から遠い位置に音響的な拡散面、反射面又は吸音面が設けられたことを特徴とする。
　本発明の音場調整方法は、前記反射体構造物を用いることを特徴とする。
　本発明の部屋は、前記柱状反射体構造物又は前記反射体構造物が配置された部屋であることを特徴とする。
　本発明のプログラムは、前記音場調整方法をコンピュータで実行することを特徴とする。
　本発明の音響諸室設計システムは、前記プログラムを実行する前記コンピュータを備えることを特徴とする。

　本発明によれば、それぞれ別の周波数帯域の音波を拡散するよう周波数帯域が異なる柱状反射体の直径と配置条件を算出し、音波の反射方向／反射時間遅れ（位相）をランダムに反射する複数の反射面を形成することで、音響諸室の目的に応じた所望の周波数特性の拡散音を、音場内の広い場所に供給する音場調整方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る音響諸室設計システムＸの制御構成図である。 本発明の実施の形態に係る音響諸室設計システムＸの動作に係るフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る柱状反射体の列の間に吸音層を配置した場合の例について示す概念図である。 本発明の実施の形態の比較例１に係るシミュレーションを行う音響諸室の形状の概念図である。 本発明の実施の形態の比較例１に係る中・低音域の反射音のエネルギー波形と時間減衰のグラフである。 本発明の実施の形態の比較例１に係る中・低音域の瞬時音圧分布のシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の実施の形態の比較例１に係る高音域の反射音のエネルギー波形と時間減衰のグラフである。 本発明の実施の形態の比較例１に係る高音域の瞬時音圧分布のシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の実施の形態の比較例２に係るシミュレーションを行う音響諸室の形状の概念図である。 本発明の実施の形態の比較例２に係る中・低音域の反射音のエネルギー波形と時間減衰のグラフである。 本発明の実施の形態の比較例２に係る中・低音域の瞬時音圧分布のシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の実施の形態の比較例２に係る高音域の反射音のエネルギー波形と時間減衰のグラフである。 本発明の実施の形態の比較例２に係る高音域の瞬時音圧分布のシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の実施の形態の比較例３に係るシミュレーションを行う音響諸室の形状の概念図である。 本発明の実施の形態の比較例３に係る中・低音域の反射音のエネルギー波形と時間減衰のグラフである。 本発明の実施の形態の比較例３に係る中・低音域の瞬時音圧分布のシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の実施の形態の比較例３に係る高音域の反射音のエネルギー波形と時間減衰のグラフである。 本発明の実施の形態の比較例３に係る高音域の瞬時音圧分布のシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の実施の形態の実施例１に係るシミュレーションを行う音響諸室の形状の概念図である。 本発明の実施の形態の実施例１に係る中・低音域の反射音のエネルギー波形と時間減衰のグラフである。 本発明の実施の形態の実施例１に係る中・低音域の瞬時音圧分布のシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の実施の形態の実施例１に係る高音域の反射音のエネルギー波形と時間減衰のグラフである。 本発明の実施の形態の実施例１に係る高音域の瞬時音圧分布のシミュレーションの結果を示す図である。 従来の比較例４に係る音響拡散体から音波が反射した際の音波の波面の分布を示す図である。 本発明の実施の形態の実施例２に係る柱状反射体に音波が反射した際の音波の波面の分布を示す図である。 本発明の実施の形態の比較例５、実施例３～５に係る（ａ）音響材料パラメータの測定概念、及び（ｂ）音響材料パラメータの測定結果を示す図である。 本発明の実施の形態の比較例６、実施例６及び７に係る（ａ）音響材料パラメータの測定概念、及び（ｂ）音響材料パラメータの測定結果を示す図である。 本発明の実施の形態の比較例６、実施例６～９に係る（ａ）音響材料パラメータの測定概念、及び（ｂ）音響材料パラメータの測定結果を示す図である。 本発明の実施の形態の実施例１０～１３に係る（ａ）反射体構造物の吸音率の測定概念、及び（ｂ）反射体構造物の吸音率の測定結果を示す図である。 本発明の実施の形態の実施例１４に係る（ａ）反射体構造物の透過損失の測定概念、及び（ｂ）反射体構造物の透過損失の測定結果を示す図である。

１００　ＰＣ
１１０　入力部
１２０　記憶部
１３０　直径算出部
１４０　配置条件算出部
１５０　制御部
１６０　出力部
２００　３Ｄスキャナ
３００　入力デバイス
４００　表示部
５００　プリンタ
６００、７００　壁面
６１０、７１０　音波面
６２０、７２０　拡散波面
６３０　サウンド・トラップ群
７３０　柱状構造体群
７３１　高音域用柱状構造体
７３２　中音域用柱状構造体
７３３　低音域用柱状構造体
７５０　吸音層
８００　剛壁
８１０　丸棒
８１１　φ１１４ｍｍの丸棒
８１２　φ１６４ｍｍの丸棒
８１３　φ２１６ｍｍの丸棒
８１４　小型丸棒群
８１５　細丸棒群
８１６　太丸棒群
８２０、８２１、８２２　吸音材
Ｘ　音響諸室設計システム

＜第１の実施の形態＞
（制御構成）
　図１を参照して、本発明の実施の形態に係る音響諸室設計システムＸの制御構成について説明する。
　音響諸室設計システムＸは、主に、ＰＣ１００、３Ｄスキャナ２００、入力デバイス３００、表示部４００、プリンタ５００などから構成される。
　ＰＣ１００は、ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）である通常のＰＣ／ＡＴ互換機やＭＡＣ規格のＰＣであり、本発明の実施の形態に係る音場調整方法の演算を行うことができる構成部位である。ＰＣ１００は、各種データを入力する入力部１１０（入力手段）、入力されたデータや予測モデル式や予測結果等を記憶する記憶部１２０（記憶手段）、後述する柱状反射体の直径を算出するための演算器等である直径算出部１３０（直径算出手段）、柱状反射体の配置条件を算出するための演算器等である配置条件算出部１４０（出力値算出手段）、ＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット、中央処理装置）やＭＰＵ（マイクロ・プロセッシング・ユニット）等である制御部１５０、演算により算出した結果を出力する出力部１６０とを主に備えている。
　３Ｄスキャナ２００は、レーザ等を使用した公知の３Ｄ（三次元）スキャナであり、音響諸室の主に中央に置くことで、音響諸室の部屋の立体的な構造や壁面までの正確な距離等を３Ｄデータに変換することができる。この３Ｄスキャナとしては、公知の、例えば、米国ファロー社製のレーザースキャナ（「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆａｒｏ．ｃｏｍ／ｄｅｆａｕｌｔ．ａｓｐｘ？ｃｔ＝ｊｐ」等を参照）等を用いることができる。
　入力デバイス３００は、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、タッチパネル等のユーザインタフェイスに関する構成部位である。
　表示部４００は、一般的なＬＣＤディスプレイやプラズマディスプレイや有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）ディスプレイやその他のディスプレイ装置である。また、表示部４００は、部屋の構造について液晶シャッター方式やホログラム方式等で立体的に表示するようにしてもよい。
　プリンタ５００は、一般的なプリンタやＸＹプロッタ等のプリント装置である。また、プリンタ５００には、フラッシュメモリカードリーダ／ライタ等を備えて、設計図や柱状反射体の直径と配置等を記憶できるようにしてもよい。

　ＰＣ１００について、さらに具体的に説明する。
　入力部１１０は、３Ｄスキャナや入力デバイス３００やＬＡＮインターフェイスやフラッシュメモリカードリーダやＤＶＤ－ＲＯＭ等の入力手段からの入力を行うＩ／Ｏ等である。これにより、入力部１１０は、３Ｄスキャナ２００からの音響諸室の測定データや、予め測定員が設定した音響諸室の設計図等のデータを入力することができる。
　記憶部１２０は、ＲＡＭやＲＯＭやフラッシュメモリやＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）等である。記憶部１２０は、３Ｄスキャナ２００から入力されたデータや、設計図等のデータや、本発明の実施の形態に係る音場調整方法のプログラムや、これに必要なパラメータ等のデータを記憶する。
　直径算出部１３０は、専用の演算用ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）や物理演算専用演算装置やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のリアルタイムに演算可能な演算器であり、柱状反射体の直径を算出する。
　配置条件算出部１４０も、専用の演算用ＤＳＰや物理演算専用演算装置やＧＰＵ等のリアルタイムに演算可能な演算器である。配置条件算出部１４０は、柱状反射体の最適な配置条件について算出する。
　制御部１５０は、実際に以下の騒音判定処理を行う際の制御と演算を行う部位である。制御部１５０は、記憶部１２０のＲＯＭやＨＤＤ等に記憶しているプログラムに従って、各種の制御と演算の処理を実行する。
　出力部１６０は、表示部４００やプリンタ５００等の出力手段に出力を行うＩ／Ｏ等である。出力部１６０は、設計された音響諸室の構造や設計図を出力することができる。また、柱状反射体の直径と配置条件である柱状反射体構造物の設計図等についても、出力することができる。また、出力部１６０は、オーディオＩ／Ｏも備えており、後述するシミュレーションにて、実際の音の聞こえ方をシミュレートして出力することも可能である。
　なお、直径算出部１３０と配置条件算出部１４０の機能は、制御部１５０の演算機能を用いて実現してもよい。

〔音場調整方法〕
　ここで本発明の実施の形態に係る音場調整方法の概要について説明する。
　上述のように、限られた空間の中に作らざるをえない音響諸室では、施工するための背後の空間は限られている。このため、音響設計、音響施工による音場調整を行い、反射する壁と吸音する壁を組み合わせて、適度な響きのある空間とする必要がある。
　しかしながら、人工的に作られた音響諸室における室内の音場（音響環境）では、特に高域の吸音過多に起因する閉塞感、低域の吸音が十分でないことに起因する低域の不明瞭感などが問題となる。

　本発明の発明者らは、これらの音響諸室における音場の問題点を解決するため、鋭意検討と実験を行った。
　そして、本発明の発明者らは、音響諸室内の響きの不自然さを解消するために、直径の異なる複数の柱状の反射体（柱状反射体）を組み合わせることが好適であることを見いだした。なお、本発明の柱状反射体は、本発明が奏する効果を得ることができる範囲において、任意の形状の音の拡散、反射、又は吸収を行う反射体を用いることができる。
　本発明の実施の形態に係る音場調整方法においては、それらの柱状反射体について、周波数と波長の関係等から直径を算出し、音響諸室内の配置条件についても算出する。
　具体的には、まず、ターゲットとする周波数帯域の音波を効果的に拡散する柱状反射体の直径を算出する。ここで、拡散とは、周波数帯域が異なる音波の反射方向及び／又は反射時間遅れ（位相）がランダムに反射することをいう。
　この上で、高域を拡散させるために、音源に対して近く（内側、手前）に細い直径の柱状反射体を設置し、拡散せずに回折して回り込んだ低音を拡散や吸音させるために、音源に対して遠く（壁側、背後）に太い直径の柱状反射体の設置するように、配置条件を算出する。
　その算出した直径と配置条件の音場調整方法を用いて施工することで、音響諸室内で、低域から高域に及ぶ広い周波数領域において、自然な音場を実現することが可能となる。
　以下、図２のフローチャートを参照して、実際の音響諸室設計システムＸの動作について、より詳しく説明する。
　音響諸室設計システムＸの動作の手順としては、まず、ＰＣ１００が起動して、記憶部１２０に記憶された音場調整方法のプログラムを実行開始する。

（ステップＳ１０１）
　入力部１１０は、３Ｄスキャナ２００や、入力デバイス３００から、本発明の実施の形態に係る音場調整を行うためのデータやパラメータを入力する。
　入力するデータとしては、音響諸室の形状等の三次元データ等を用いる。入力するパラメータとしては、音響諸室の広さ等のパラメータ、配置条件設定用パラメータ、ターゲット周波数、柱状反射体の直径の設定用パラメータ、反射波の大きさ等のパラメータ等である。

　音響諸室の広さ等のパラメータとして、３Ｄスキャナ２００を用いて音響諸室の形状の三次元データを入力する際には、実際に施工する部屋の中央に設置した機器からレーザ等を照射して、その反射された時間等から三次元座標値を得る。
　さらに、三次元データとして、ＬＡＮインターフェイスやフラッシュメモリカードやＤＶＤ－Ｒ等の記憶媒体から、ＤＸＦファイル等のＣＡＤファイルを入力してもよい。
　なお、音響諸室の三次元データの代わりに、より単純に、ユーザが入力デバイス３００により音響諸室の縦幅、横幅、高さについて打ち込んだ値を検知して、音響諸室の広さ等のパラメータを入力することもできる。三次元データにスケール（広さ）の設定がない場合も、同様に広さ等のパラメータを入力できる。

　配置条件設定用パラメータについては、柱状構造体を何列（段）構成にするか、又は列構成にしないか、吸音層を備えるか、壁面から何ｃｍを柱状反射体構造物用に使用するか、等のパラメータを設定できる。ここでは、三次元データの座標で指定する領域ごとに、これらの配置条件設定用パラメータを設定することができる。たとえば、各面について座標として指定し、後壁の面を第１～３列の構成にし、側壁の面は第１～４列の構成にするといったことが可能である。また、柱状反射体は、重力方向に対してどのような方向でも設置可能なので、ＸＹＺ軸方向の角度についても指定可能である。さらに、梁を備えるか、オープンエンド（設置する片面のみ設置する）か、柱の端部を
天井と床の両方に設置するか、天井から吊すかといった設置方法についても選択可能である。加えて、後述する柱状反射体の設置のバラけ具合であるランダム配置度について設定できる。また、設置した際に柱状構造体の長さ方向と垂直方向の投影面で、背後が見通せる割合等についても設定できる。
　ターゲット周波数については、後述する柱状反射体がターゲットとする周波数を設定可能である。この際、例えば、各柱状反射体構造物の列毎にターゲット周波数を設定できる。すなわち、２列の場合は、「高域（高音域）」と「中・低域（中音域、低音域）」の２種類の周波数を、それぞれ１０００Ｈｚ、５００Ｈｚというように、パラメータとして与えることができる。また、音響諸室の三次元データ、音響諸室の広さ等のパラメータ、配置条件設定用パラメータ等に従って、ターゲット周波数の最適な値を算出することもできる。
　柱状反射体の直径の設定用パラメータについては、上述のターゲット周波数に従って直径を算出するか、所定の直径が選択されたときの各ターゲット周波数を算出するか等についてパラメータを設定できる。
　また、周波数帯域毎の音響特性について、周波数帯域毎の拡散効果を一定にするか、ターゲット周波数毎に異なるようにするかについてもパラメータとして設定することが可能である。

　これらのパラメータに加えて、柱状反射体の材質や種類についてもパラメータとして設定することができる。柱状反射体の材質としては、消防法のため不燃木がデフォルト（標準）設定されている。これは、不燃木は、適度な内部損失があり、音響的にも優れているためである。
　他に、柱状反射体の材質としては、金属やプラスチック（樹脂）等を用いることも当然可能である。金属の場合は、内部損失が高い合金等や制震合金等の金属を用いることができる。プラスチックの場合は、塩化ビニルやアクリル樹脂等を用いることができる。
　また、中空の金属の内部に吸音素材を充填するか、制震シート等を貼り付けることもできる。これらの方法で、金属自体の共振がおきにくいようにすることが好適である。
　プラスチックの場合も同様に、共振がおきにくい樹脂の素材を選択し、制震処理をした方がよい。
　また、柱状反射体内部空間を利用した吸音機構により、音響諸室の定在波対策に用いることもできる。

　さらに、柱状反射体の主に断面の形状についても、パラメータとして設定することができる。
　柱状反射体の断面の形状は、標準設定では円柱になっており、これが好適である。本発明の発明者が鋭意検討したところ、角柱のような平面で構成された反射面を有すると、反射波が、音波の入射方向に依存することがあるためである。すなわち、面で構成された柱を用いると、その面に対して十分に小さい波長の音波に対しては鏡面反射となり、音波の反射に方向性がつきやすいため、音場の特性のバラツキを生じやすい。
　これに対して、円柱であれば、直径に比例した周波数以上の音波を、ほぼ理想的に再放射できる。これにより、より広いエリアに均一な拡散音を返すことができる。
　なお、断面形状は円柱の他に、楕円柱であっても音響的に良好な特性が得られる。すなわち、音響的な拡散面、反射面、及び／又は吸収面が曲面状であることが好ましい。また、任意の形状の音の拡散、反射、及び／又は吸収を行う反射体であれば、音響的な拡散面、反射面、及び／又は吸収面が曲面状又は球面状であることが好ましい。

　また、選択する柱状反射体の形状としては、必ずしも完全な円柱ではなく、間伐材を使った場合のように節が残っていてもよい。また、実際の樹木のように枝葉のような構造があってもよい。また、反射体の形状としては、玉串のようなランダムに球状体を組合わせた形状、楕円体や球体そのもの等であってもよい。
　また、同様の理由で、例えば、「エンタシス」のような中央が膨らんだ柱や、ボウリングのピンや、コカ・コーラ（登録商標）の容器のような形状であってもよい。このような形状とすると、より３次元的な拡散効果を得られる。

　また、上述の理由にもかかわらず、施工上の問題等を鑑みて、四角柱や三角柱のような多角形についても選択できる。この場合には、円柱や楕円柱とは違った特別の音響効果を得ることができる。たとえば、自己相似性をもったフラクタル図形を用いて、拡散性の優れた特性をもった多面体を用いることもできる。好ましくは、反射体は、互いに並行面が生じないように配置される。
　なお、これらの複雑な形状は、３Ｄスキャナ２００から、又はＣＡＤ用のＤＸＦファイル等を用いて入力することができる。

　また、柱状反射体の表面の音響インピーダンス、パラメータとして設定することが可能である。これは、一般的なラッカー塗装とウレタン系の塗装では、音波の反射率が異なるためである。
　さらに、デザインを向上させるパラメータとして、塗装の濃さに関しては、壁側（奥）に設置された直径が大きい柱状反射体については濃い色に塗装し、表側については薄い色に塗装することで、奥行き感を演出することができる。
　入力されたパラメータは、入力部１１０が記憶部１２０に記憶する。

（ステップＳ１０２）
　次に、直径算出部１３０が、入力されたパラメータに従って、柱状反射体の直径を算出する。また、所定の直径を選択されている場合は、ターゲット周波数を算出する。
　ここで、音波は、円柱にあたると単純に反射をせず、入射方向とは関係ない拡散波としてあらゆる方向に再放射（又は拡散）することがある。
　その際、円柱の直径により、再放射（又は拡散）しやすい周波数帯域が決まる。直径が小さいほど高い周波数の音波を再放射し、逆に直径が大きいほど低い周波数の音波まで再放射できる。これらの再放射に係わる周波数帯域を、ここでは「ターゲット周波数」とする。
　なお、直径が大きい円柱に高い周波数の音波を当てると、拡散はするものの、一様に再放射する訳ではなく、指向性が鋭くなる。すなわち、放射する方向が均等でなくなるため、直径と周波数帯域の関係には、最適な範囲が存在する。

　一方、ターゲット周波数以下の周波数は、通常は再放射されずに回折するように背後に回り込む。本発明の発明者は、このような性質を用いて、音場の調整を行うことが可能であることに気がついた。
　本発明の実施の形態に係る音場調整方法においては、入射した音波が、音響諸室内に拡散するように、柱状反射体の直径を算出する必要がある。
　このため、上述の入力したパラメータと、後述する配置条件に即したターゲット周波数を基に、柱状反射体の直径を算出する。

　直径の算出について、より具体的に説明する。
　柱状反射体の直径としては、従来より、円筒に音波が入射した場合の解析が行われているため、これを利用することができる（例えば、音響工学原論、「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｃｏｕｓｔ．ｒｉｓｅ．ｗａｓｅｄａ．ａｃ．ｊｐ／ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ｏｎｋｙｏｕ／ｇｅｎｒｏｎ－４．ｐｄｆ」を参照）。
　半径がａなる円筒に平面波の音波が入射したときに、この平面波が円筒から輻射される散乱波エネルギー流（Ｗ）は、円筒の単位長ごとに、以下の式（１）のようになる：

　一方、円筒の単位長に入射する平面波エネルギー流（Ｗ₀）は、以下の式（２）のようになる：

　よって、円筒の単位長に入射した平面波エネルギーが散乱される割合（比率）は、以下の式（３）のようになる：

　これらの式（１）～（３）により、例えば直径０．４ｍ（半径が０．２ｍ）の円柱の場合、約１７５Ｈｚより高い周波数の音エネルギーは、円筒の単位長当りに入射した平面波エネルギー流は、円筒によってほぼ１００％散乱される。
　よって、入射波エネルギーが円筒によって散乱される割合がほぼ１となるような、下限周波数と円筒の直径との関係は、以下の表１のようになる。

　よって、直径３２ｍｍでは２１８３Ｈｚ以上、直径４５ｍｍでは１５５３Ｈｚ以上、直径６０ｍｍでは１１６５Ｈｚ以上、といったように、入射音波に対して、円筒の直径に応じた周波数以上の音エネルギーを散乱させることができる。

　しかしながら、実際には散乱される割合が１以下であっても、拡散効果が得られる。
　このため、本発明の実施の形態に係る音場調整方法においては、例えば、高音域用に１０００Ｈｚ以上をターゲット周波数とする場合は、直径３０～７５ｍｍと算出する。
　また、例えば、中音域又は低音域用に約６３０Ｈｚ以上をターゲット周波数とする場合は、直径６０～１２０ｍｍと算出する。
　更に、例えば、低音域用に約５００Ｈｚ以上をターゲット周波数とする場合は、直径８０～１６０ｍｍと算出する。

　これにより、例えば、柱状反射体を２列配置し、高音域用に１０００Ｈｚ、中・低域用に５００Ｈｚを対象とする場合には、それぞれ直径が４０ｍｍと、１００ｍｍとを柱状反射体の直径として用いるように算出することができる。
　これに加えて、５００Ｈｚ以下の低音域用に、さらに直径の大きな柱状反射体を用いることも可能である。この場合は、音響諸室の大きさや性質（録音スタジオか、ホールか、等）により、最適なターゲット周波数を設定して、それに即した直径を算出できる。たとえば、音響諸室が録音スタジオで、７ｍ（幅）×４ｍ（奥行き）×３ｍ（高さ）程度の広さである場合は、直径１５０ｍｍ等とすることができる。

　また、逆に、所定の直径を用いる場合には、音波の反射面の周波数を算出して、これをターゲット周波数とすることもできる。
　たとえば、規格材の直径を使う場合、高音域（ターゲット周波数は、約２０００Ｈｚ）用に直径２０ｍｍ、中音域（ターゲット周波数は、約１０００Ｈｚ）用に直径が４５ｍｍ、低音域（ターゲット周波数は、約６３０Ｈｚ）用に直径が６０ｍｍといった柱状反射体を用いて３列配置するように算出することができる。
　このステップで算出された直径（や、ターゲット周波数）は、次のステップで配置条件の算出の際に使用する。

（ステップＳ１０３）
　次に、配置条件算出部１４０が、入力されたパラメータと上述の直径に従って、柱状反射体の配置条件を算出する。
　本発明の実施の形態に係る音場調整方法によると、（ａ）手前（音源からみて内側）に、直径が細い柱状反射体を配置し、背後には直径が太い柱状反射体を配置することと、（ｂ）各列につき周期性を回避してランダムな間隔で配置する、ことが特徴である。

　（ａ）の直径が細い柱を手前に配置することに関しては、逆に太い柱状反射体を手前にすると、音響的に好ましくないためである。これは、直径が太い柱状反射体は、より低い周波数では上述のように拡散するものの、高い周波数の音の波面は、拡散する方向が均一でなくなり、指向性が強くなるためである。
　よって、本発明の実施の形態に係る音場調整方法によれば、音源からみて手前に高域用に細い柱状反射体を設置して高域の音波を拡散させるようにする。
　これにより、柱状反射体の音響抵抗（インピーダンス）を緩やかに変化させ、レベルの大きな反射が拡散体の表面で起こることを回避することができる。
　（ｂ）の各列についてランダムに配置することに関しては、規則的な配列に係る特定周波数のカラレーション（ｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ、音色の変化）を回避することができるためである。このカラレーションについては、後述の実施例で詳しく説明する。

　まずは、反射音をきめ細かく拡散させるため、手前には細い柱をランダムな間隔で配置する。奥に行くに従って柱の径を太くし、最後列には最も太い柱を、これもランダムな間隔で配置する。
　これにより、音響的に好ましく、カラレーションの少ない音場環境を得ることができる。
　より詳しい配置条件について、以下で説明する。

　〔円柱の本数、列内の柱間隔、列と列の間隔の算出〕
　実際の柱状反射体の本数、列内の間隔、列と列の間隔等について算出については、柱の長さ方向に対して垂直方向の断面の投影面について、単位面積当たりの柱の断面積（密度）を基準とすることができる。また、柱の長さ方向に対して垂直の方向への投影面について、単位投影面積当たりの柱の断面積（開口率）を、柱状反射体の列毎に算出することもできる。これらの断面積の違いが１０％未満になるように、柱の本数、列と列の間隔を設定することもできる。

　柱の長さ方向に対して垂直の方向への投影面について、単位投影面積当たりの柱の断面積（開口率）を、直径の違う柱状反射体の列毎にほぼ一定にすることにより、柱状反射体による拡散効果の周波数毎のばらつきを少なくするという効果が得ることができる。
　これとは逆に、ターゲット周波数によって拡散効果を変化させる場合は、単位投影面積当たりの柱の断面積（開口率）が、直径の違う柱状反射体の列毎に変化するように、各直径の列毎に柱の間隔を変化させることで制御可能である。

　列内の柱状反射体の間隔は、周期的なピッチで配置されると、配列ピッチに応じた周期で特異な反射性状となり、特定の周波数の音が強調されたりする「カラレーション」が起こりやすくなるため、これらの悪影響が起こらないように、ランダムに配置する。

　ランダムな配置を実現する方法の例としては、以下の手順があげられる。
（１）例えば、最初に半径の違う円柱を３種類程度用意する。ここで 大、中、小の半径をそれぞれａ、ｂ、ｃとする。
（２）次に各大きさの円柱を列状に等間隔に並べる。その円柱中心の間隔は、大きい円柱の場合ｕ は２ａ＜ｕ、中位の円柱の場合ｖは２ｂ＜ｖ、小さい円柱の場合ｗは２ｃ＜ｗとする。
（３）その大中小の円柱の列を平行配置する。大中の円柱の列の中心を通る線の距離ｄをａ＋ｂ＜ｄ、中小の円柱の列の中心を通る線の距離ｅをｂ＋ｃ＜ｅとする。
（４）それぞれの円柱の位置を列方向や列間方向に移動させる。その実現方法は、例えば－０．５から０．５の間の一様乱数を発生させ、円柱同士の中心間距離から円柱の半径を差し引いた値（大きい円柱の列方向の場合はｕ－２ａ、大きい円柱の列と中位の円柱の間の方向の場合はｄ－（ａ＋ｂ）などとなる)にかけて得られた値の距離を移動させる。

　なお、柱状反射体を列状（段状）に整列された配置の場合は、施工が簡単になるという効果が得られる。
　また、いくつかの列についてのみ、ランダムな配置とするようにしてもよい。たとえば、施工するスペースに合わせ、５００Ｈｚ以下をターゲット周波数とする低音域についてのみ、ランダムに配置するようにすることもできる。
　また、柱状反射体は、周波数帯域毎に、直線ではなく曲線状の列状にすることも可能である。たとえば、映画館の場合は前方の左右・センタースピーカと後方からのサラウンドスピーカ群の設置に合わせて、後方に従って列状構造同士の間隔をが長くなるように設定することで、包み込むような音場を作成することができる。また、このような間隔の調整により、残響音の周波数帯域毎の到達時間を調整して、広い空間を演出することもできる。
　これらの配置条件により、音響諸室の特性に合わせた音場の作成が可能になる。

　また、各直径の柱状反射体の列を多段配置した場合、柱状反射体の長さ方向と垂直方向の投影面で、背後が見通せる割合のパラメータに従って、各柱間の間隔を調整する。
　デフォルト（標準設定）としては、例えば、柱状構造体の拡散効果を高めたい場合は柱の長さ方向に対して垂直方向で柱状反射体全体の投影面積が、全体の投影面積の９５％以上となるようにするのがよい。すなわち、柱群により背後が見通せなくなる程度に、配置調整を行う。また、柱状反射体は、音源に近い方に低い占有密度及び／又は投影面積を形成し、より音源に対して遠くに高い占有密度及び／又は投影面積を形成することが好ましい。
　これにより、柱状反射体の拡散されなかった音波が、背後の壁面で反射してくる影響を軽減することが可能になる。また、背後に壁面がない場合でも、直接背後を見通せないようにすることで、音場に悪影響を与えない仕切り代わりに用いることもできる。

　さらに、上述のパラメータに従って、吸音層の配置の条件についても算出する。
　柱状拡散体を上述の配置条件で配置すると、中高域の音は前列または中列の柱列により大部分が反射し、後列の背後に達するのは、主に低域の音である。
　そこで、音響諸室の吸音状況に応じて、膜状の吸音層等を用いて、柱状反射体と吸音層との位置関係（位置の関係）により、周波数特性と拡散／吸音の関係や周波数帯域、反射方向、及び反射時間構造等を制御することができる。すなわち、特定の周波数の音が拡散される割合と吸音される割合をコントロールすることが可能である。
　図３を参照して詳しく説明すると、壁面７００に向かって手前から奥に、高音域用柱状構造体７３１の列と、中音域用柱状構造体７３２の列と、低音域用柱状構造体７３３の列とがある場合に、吸音層７５０（吸音体）を配置した場合の例について示す。吸音層７５０には、グラスウール、ロックウール、ウレタンフォーム、フェルト布地、音響透過性のある膜等を用いることができる。

　図３（ａ）の配置は、高音域用柱状構造体７３１の列と、中音域用柱状構造体７３２の列の間に吸音層７５０を挿入して配置した例である。このような配置の場合、高音域は拡散され、中・低音域の吸音量を増やすことができる。
　図３（ｂ）の配置は、中音域用柱状構造体７３２の列と、低音域用柱状構造体７３３の列の間に吸音層７５０を挿入して配置した例である。このような配置の場合、中・高音域は拡散され、低音域の吸音量と壁からの反射音の吸音量を増やすことができる。

　このように、吸音層を、柱状構造体との位置関係を基に設置することにより、音波の拡散と吸収を周波数帯ごとに調整することができる。よって、中・高域の吸音力を制御することもできる。すなわち、前列と中列の間、あるいは中列と後列の間のような、吸音層を配置する位置関係により、低域～高域の拡散と吸音の関係を制御することができる。このため、中・高域の吸音力を過度に大きくすることなく、低域の吸音力を制御することが可能になる。
　なお、吸音層７５０を高音用柱状構造体７３１より手前に配置すると、低音域～高音域と壁面７００からの反射音をすべて吸音させることができる。さらに、吸音層７５０が不透明な素材でできている場合、背後の柱状構造体を隠すことができる。
　また、吸音層７５０を低音域用柱状構造体７３３の背後に配置すると、反射する低音域の吸音力を制御することができる。
　さらに、吸音層７５０は、柱状反射体の群の中に任意に配置することができ、吸音特性や反射特性を任意に調整することができる。

　また、吸音層としては、膜状の形状ではなく、例えばフェルトやグラスウールのような素材を用いて吸音力を高めた柱状の吸音体を用いることも可能である。すなわち、膜状の吸音層を設置するよりも簡易に吸音させることもできる。

　さらに、直径と配置条件とを、音源から柱状反射体に至るまでの間の媒質の音響インピーダンスから柱状体内部における音響インピーダンスへの整合を図る反射面を形成することもできる。ここで、媒質とは、通常は空気である。

　一般に、エネルギーの伝送をスムーズに行うには様々な工夫が必要である。
　例えば、音響ホーンは、一種の音響的なインピーダンス変換装置であり、インピーダンスマッチングをとって音響振動源周辺の空気振動をホーン外部に効率よく伝える装置がある。また、同様に、吸音を目的とした吸音楔などは、伝達媒質（空気）中の音響インピーダンスから吸音楔を構成する多孔質材の音響インピーダンスへとインピーダンスの変換が行われるように楔形状を形成して、効率よく空気の振動エネルギーを多孔質材料中の摩擦熱エネルギーに変換していた。
　これに対して、反射面が幾重にも重なって構成されている柱状反射体の奥部や背後部まで、効率よく伝搬媒質中から到来した空気振動を導くためには、インピーダンスをマッチングさせることが必要である。

　本発明の実施の形態に係る音場調整方法によると、直径の小さい丸棒を表面側に配置する事から始まり、柱状反射体の背後部に至るにつれて段々丸棒の直径を大きくしていくことで、表面のインピーダンスから柱状反射体内部のインピーダンスのマッチングをとることができる。
　また、丸棒の直径の大きさにとらわれず柱状反射体の表面側の開口率を大きく設定し、柱状反射体の背後部に至るにつれて開口率を小さくするこどで、インピーダンスのマッチングをとることもできる。
　さらに、丸棒の占有断面積及び／又は体積密度を表面側から柱状反射体の背後部に至るにつれて順次増加させることで、インピーダンスのマッチングをとることもできる。

　このように、本発明の実施の形態に係る音場調整方法は、インピーダンスのマッチングを行い、効率よく伝搬媒質中から到来した空気振動を導くことができる。
　なお、インピーダンスのマッチングの詳細のための計算は、差分法プログラムなどを用いて行うこともできる。

　以上のように配置条件を設定することにより、限られた奥行き空間であっても、低域から高域に至る広い範囲で反射音をきめ細かく拡散させると同時に、有害で不自然な響きを取り除くことができる。また、周波数特性を調整することができる。
　更に反射体内部の空間を利用し、ヘルムホルツ吸音機構や微小孔板吸音機構等による特定の周波数を対象とした吸音力を備えることができ、特に音響諸室の低域の定在波対策として効率の良い対策が可能となる。

（ステップＳ１０４）
　最後に、算出した柱状反射体の直径と配置条件とを入力した音響諸室のデータに適応して、音響諸室の配置・シミュレーション処理を行う。
　このシミュレーション処理においては、反射音の時間波形を任意の測定点の座標で計測してグラフで出力するような処理を行うことができる。また、反射音のエネルギーの減衰についてもグラフを出力することが可能である。
　このグラフの作成においては、音源からの直接波、複数の柱状反射体すべての反射及び壁面の反射によるすべての反射波を、設定した受音点で観測した時間応答を解析し、時間波形、エネルギー減衰（レベル減衰）、音圧分布の推移を算出する。
　これらのグラフは、出力部１６０により、表示部４００やプリンタ５００へ出力することができる。

　また、音響拡散体の直径や配置についての設計図についても、同様に出力することもできる。
　この際に、例えば木のベース板を算出された直径と配置条件でくり抜くようにして、そこに柱状反射体を差し込むようにして製造するような、柱状反射体構造物の設計図についても出力することができる。
　さらに、柱状反射体構造物を、音響諸室の壁に取り付けるモジュール状に加工するような設計図も作成することができる。

　また、任意の音声をＷＡＶ（波形）ファイル等で指定するかマイクやライン入力等から入力して、実際の音響諸室の音響について聴いて確認することも可能である。その際は、ユーザが表示部４００に表示されたＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インタフェイス）にて、その音の発生点の座標と、評価点の座標を指定する。その上で、ユーザが表示部４００に表示された「再生」ボタンを押下したことを制御部１５０で検知して、波形の再生を行う。これをＧＰＵ等を用いてリアルタイムで計算することで、実際に物理的に計算されたリバーブ機器として使用することも可能である。
　なお、音源はデフォルト（標準設定）では全方向への点音源を用いるが、スピーカ等のシミュレーションとして方向を指定することもできる。さらに、評価点の耳の方向等も指定することができる。
　さらに、柱状反射体を配置する位置を調整したり、壁面の厚さや音響諸室の形状を変更する等の操作も行うことができる。
　加えて、各柱状反射体の材質や形状や塗装の濃さ等についても選択することが可能である。

　ユーザは、これらのグラフの出力や再生音を基に、更にパラメータを調整して直径や配置条件を算出し直し、配置・シミュレーションを行う。
　これにより、柱状反射体を使用した音場調整方法により、カバ－エリアが広く周波数特性のバランスに優れた音響諸室を設計することができる。
　そして、出力された設計図を用いて施工することで、実際の柱状反射体構造物の設置された音響諸室を製造することができる。

〔柱状反射体の配置のシミュレーションによる比較〕
　以下で、本発明の実施の形態に係る音場調整方法について、柱状反射体の拡散効果を差分方で数値シミュレーションを用いてシミュレートした結果について説明する。このシミュレーションは、日東紡音響エンジニアリング社製の「ｃｏｍｆｉｄａ」ソフトウェアを用いて、２次元差分法による計算を行った。
　音響諸室の形状となる回折対象の計算空間としては、幅７ｍ、奥行き４ｍについて、コンパクト差分法による計算を行った。格子間隔は１０ｍ、時間ステップ８ｎｓである。壁、後述する「サウンド・トラップ」（登録商標）、柱状反射体等の反射体は、長辺の一面に配置するようにした。
　音源（音波の発生源）としては、一般的なＧａｕｓｉａｎ波束を用いた。音源の座標は、対象空間の左下の座標を基にすると、座標（３．５，３．０）に設定した。すなわち、左端から３．５ｍ、奥行き３．０ｍの位置である。
　音源から発生させる音波は、中心周波数２０００Ｈｚ（２ｋＨｚ）を高音域とし、５００Ｈｚを中・低音域とした。
　その上で、２つの評価点（受音点）で、反射音の時間波形と反射音のレベル（エネルギー）減衰波形とを求めて、それぞれのグラフを作成した。この２つの評価点としては、座標（１．５，２．０）を評価点Ａとし、座標（３．５，２．０）を評価点Ｂとした。すなわち、左端から１．５ｍ、奥行き２ｍの座標を評価点Ａとし、左端から左端から３．５ｍ、奥行き２ｍの座標を評価点Ｂとした。
　また、拡散性の評価のため場所による差が少ないことを確認する目的で、評価点を複数設定した。

　ここでは、壁面のみ（比較例１）、「サウンド・トラップ」と呼ばれるスタジオ等で一般的に使用されている斜め反射板を用いた音響拡散体をシミュレートしたもの（比較例２）、柱状反射体３列を周期的に配置したもの（比較例３）、同じ柱状反射体３列をランダムに配置したもの（実施例１）についてのシミュレーション結果について説明する。
　すなわち、比較例１は、壁のみで計測する例である。比較例２は、従来の音響拡散体の計測例である。比較例３は、実施例１の配置条件を周期的にしたものである。そして、実施例１が、本発明の実施の形態に係る音場調整方法により算出された、周波数帯域が異なる音波をランダムに反射する複数の反射面を形成する例である。
　以下で、比較例１、比較例２、比較例３、実施例１の順で、各シミュレーション結果についてより詳しく説明する。

（比較例１）
　まず、図４～図８を参照して、比較例１について説明する。比較例１では、上述のように、柱状反射体は設置せず、まっさらな壁面で鏡面反射のみの状態をシミュレートしている。この壁面は、わずかに吸音するように設定している。

　図４は、音響諸室と音源と評価点Ａと評価点Ｂとの位置関係を平面図に示した概念図である。
　図５は、５００Ｈｚの中・低音域の反射音の時間波形と反射音のエネルギー減衰（レベル減衰）のグラフを示す。図５（ａ）は評価点Ａのグラフを示し、図５（ｂ）は評価点Ｂにおけるグラフを示している。
　このように、壁面のみの場合は、鏡面反射となり反射音が拡散されないため、特定の時間に振幅の大きい反射波が現れる。このような反射音は、音響諸室のような閉空間においては、フラッターエコーやロングパスエコーの原因となる。
　図６は、５００Ｈｚにおける瞬時音圧分布を示すシミュレーション結果である。実際に、鏡面反射を起こしている様子が分かる。
　図７は、２０００Ｈｚの高音域の反射音の時間波形と反射音のエネルギー減衰（レベル減衰）のグラフを示す。図５との中・低音域と同様に、特定の時間に振幅の大きい反射波が現れている。図７（ａ）は評価点Ａのグラフを示し、図７（ｂ）は評価点Ｂにおけるグラフを示す。
　このように、直接音と、振幅の大きい反射波が現れると、それぞれの音の干渉により音場に悪影響を及ぼす。この効果は、中・低音域に比べ、高音域の方が顕著に現れる。
　図８は、２０００Ｈｚの瞬時音圧分布を示すシミュレーション結果である。５００Ｈｚと同様に、壁面によるレベルの大きな単一の反射音が現出していることが分かる。

（比較例２）
　次に、図９～図１３を参照して、比較例２について説明する。比較例２においては、「サウンド・トラップ」と呼ばれる音響拡散体を用いてシミュレートしている。このサウンド・トラップは、ベニヤの表面にグラスウールを貼り、上から吊して施工する音響拡散体であり、スタジオ等で一般的に用いられている。
　ここでは、幅４５０ｍｍ、配列ピッチ３００ｍｍで、壁面に対し４５度傾けて配置した一般的なサウンド・トラップである斜め反射板をシミュレートしている。

　図９は、サウンド・トラップである斜め反射板を壁の一面に配置した例を平面図として示した音響諸室の概念図である。
　図１０は、５００Ｈｚの中・低音域の反射音の時間波形と反射音のエネルギー減衰（レベル減衰）のグラフを示す。図１０（ａ）は評価点Ａのグラフを示し、図１０（ｂ）は評価点Ｂにおけるグラフを示している。レベル減衰のグラフの矢印は、エネルギー減衰の減衰度（レベル減衰の勾配）を概念的に示したものである。
　この従来のサウンド・トラップを用いた例では、反射音の他に拡散音の時間波形と、拡散音のエネルギーによる効果もグラフ上に表されており、比較例１に比べて拡散効果があることが分かる。
　しかしながら、評価点Ａと評価点Ｂとで、反射音とレベル減衰が大きく異なっていることが分かる。特に、レベル減衰の勾配のパターンが大きく異なっている。
　図１１は、５００Ｈｚにおける瞬時音圧分布を示すシミュレーション結果である。この図面によると、斜め反射板により反射された波が、塊状になって反射されていることが分かる。図１１の１９ｍｓの図に矢印で示したように、主に２つの方向に塊となって反射されていることが分かる。つまり、特定の方向に強い反射が起こっていることが分かる。
　すなわち、上述の壁のみの場合に比べて拡散されてはいるが、この特定の方向に反射された音波が到達することで、受音点により音場が著しく異なる。
　このように、聴く場所により音場の差が大きいということは、いわゆる「スイート・スポット」が狭いことへとつながる。
　図１２は、２０００Ｈｚの高音域の反射音の時間波形と反射音のエネルギー減衰（レベル減衰）のグラフを示す。図１２（ａ）は評価点Ａのグラフを示し、図１２（ｂ）は評価点Ｂにおけるグラフを示す。グラフの上では、一見、時間波形とレベル減衰は、低音域よりも差が少ないように見える。
　図１３は、２０００Ｈｚの瞬時音圧分布を示すシミュレーション結果である。ここで、上述のグラフでは分かりづらかったが、例えば、図１３の楕円形に波線で囲った箇所に、特定の方向への強い反射が起こっており、この反射音が時間の経過とともにあまり減衰しないことが分かる。このように、時間の経過とともに変化しない反射音は、特定の周波数でカラレーションが起こる原因になる。

（比較例３）
　次に、図１４～図１８を参照して、比較例３について説明する。比較例１では、上述のように、柱状反射体を周期的に設置した状態の例についてシミュレートしている。
　この音響諸室において、各列の柱状反射体の直径、各柱状反射体の中心間の間隔は、以下の通りである。
　○第１列
　　直径：　５０ｍｍ
　　間隔：１００ｍｍ
　○第２列
　　直径：１００ｍｍ
　　間隔：２００ｍｍ
　○第３列
　　直径：２００ｍｍ
　　間隔：４００ｍｍ

　また、各列間（柱状反射体の中心から）の距離は、以下のように固定している。

　○第１列～第２列の距離：　　８０ｍｍ
　○第２列～第３列の距離：　１６０ｍｍ

　図１４は、周期的に配置された３列の柱状反射体を壁の一面に配置した例を平面図として示した音響諸室の概念図である。
　図１５は、５００Ｈｚの中・低音域における、周期的な円柱を配置した壁面の反射の様子を示す、時間波形と反射音のエネルギー減衰（レベル減衰）のグラフを示す。同様に、図１５（ａ）は評価点Ａのグラフを示し、図１５（ｂ）は評価点Ｂにおけるグラフを示している。
　このような周期的な柱状反射体の場合は、図１５で、レベル減衰の勾配を示している矢印を用いて概念的に示したように、評価点ＡとＢとでレベル減衰のしかたが異なることが分かる。また、図１５の楕円形の波線で示したように、５００Ｈｚでは、反射音が長く残ることが分かる。また、評価点Ａと評価点Ｂにおいて、反射性状の差が大きいことが分かる。すなわち、聴取場所によって残響感が異なるため、よい音場とはいえない。
　図１６は、５００Ｈｚにおける瞬時音圧分布を示すシミュレーション結果である。上述のサウンドトラップのような塊状の反射音は少なく、反射した音波がよく拡散されてはいるものの、周期的なスジ状のパターンとしてみられる。これは、場所による音場の差が周期的に現れることを示している。
　図１７は、同様に２０００Ｈｚの高音域におけるエネルギー減衰（レベル減衰）のグラフである。図１５と同様に、レベル減衰の勾配を示す矢印が、評価点ＡとＢとで異なることが分かる。また、波線の円で示したように、評価点ＡとＢとで反射波の性状が異なることが分かる。
　さらに、図１５と図１７を比較すると、レベル減衰の勾配が５００Ｈｚと２０００Ｈｚで大きく異なることが分かる。これは、特定の周波数に対して特異な反射性状である「カラレーション」の原因となる。
　図１８は、２０００Ｈｚにおける瞬時音圧分布を示すシミュレーション結果である。斜め反射板に比べて、より音波が拡散しているものの、周期的にスジ状のパターンが現れる。これは、５００Ｈｚの場合と同様に、場所による音場の差が周期的に現れることを示している。
　このように、柱状反射体を周期性の配置にすると、高音域でも中・低音域でも、レベル減衰のレベルが場所により異なり、カラレーションが起こるため、音響諸室の音場として好ましくない。

（実施例１）
　最後に、図１９～図２３を参照して、実施例１について説明する。
　実施例１では、３列の各列毎にランダムに柱状反射体を配置した、本発明の実施の形態に係る音場調整方法での直径と配置条件とでの配置例についてシミュレートしている。

　図１９は、ランダムに配置された３列の柱状反射体を壁の一面に配置した例を平面図として示した音響諸室の概念図である。
　この音響諸室においては、上述のように直径と配置条件を算出し、３列（段）の構成とした。各列の柱状反射体の直径、各柱状反射体の中心間の間隔、ターゲット周波数（帯域）は以下の通りである。

　○第１列
　・直径：　３２ｍｍ
　・間隔：　７２～１８０ｍｍ
　・ターゲット周波数：　１０００Ｈｚ以上
　○第２列
　・直径：　４５ｍｍ
　・間隔：　５５～１３３ｍｍ
　・ターゲット周波数：　約６３０Ｈｚ以上
　○第３列
　・直径：　６０ｍｍ
　・間隔：　３９～１１５ｍｍ
　・ターゲット周波数：約５００Ｈｚ以上

　また、各列間（柱状反射体の中心から）の距離は、以下のように固定している。

　○第１列～第２列の距離：　４５ｍｍ
　○第２列～第３列の距離：　６５ｍｍ

　図２０は、５００Ｈｚの中・低音域における、ランダムに円柱を配置した壁面の反射の様子を示す、時間波形と反射音のエネルギー減衰（レベル減衰）のグラフを示す。同様に、図２０（ａ）は評価点Ａのグラフを示し、図２０（ｂ）は評価点Ｂにおけるグラフを示している。
　壁面にランダムに円柱を配置した壁面では、壁のみの場合（比較例１）と、斜め反射板（比較例２）、周期的な円柱（比較例３）に比べて、反射音がよく拡散され、癖のない自然な響きをもたらしていることが分かる。また、受音点ＡとＢとで、レベル減衰の勾配の差があまりなく、減衰時間の勾配と減衰するまでの時間の差が少ないことが分かる。すなわち、場所による反射性状の違いが小さく、広い範囲で同質で良質な音場を得ることが可能であることが分かる。
　図２１は、５００Ｈｚにおける瞬時音圧分布を示すシミュレーション結果である。ここでも、上述の各比較例に比べると、波線の楕円で示したように、時間と供に強い音波が観測される場所が変化することが分かる。これにより、反射音が広範囲に細かく拡散していることが分かる。つまり、受音点での差異が少なく、均一な拡散が得られることが分かる。
　図２２は、同様に、２０００Ｈｚの場合のエネルギー減衰（レベル減衰）のグラフである。こちらでも、比較例１～３に比べて、受音点ＡとＢとで、レベル減衰の勾配の差があまりなく、減衰するまでの時間に差が少なく、広い範囲で同質かつ良質な音場が実現されていることが分かる。すなわち、癖がない自然な響きになっている。
　図２３は、２０００Ｈｚにおける瞬時音圧分布を示すシミュレーション結果である。ここでも、全体的に綺麗に反射音がよく拡散され、図１８の周期的な円柱のようにスジ状の周期的なパターンが少なく、場所により時間的に音波の強い場所が変化してゆくことが分かる。つまり、均一な音場が得られるという特徴がある。
　このように、本発明の実施の形態に係る音場調整方法を用いると、音響的に非常に優れた音響諸室を得ることができる。

〔音波の拡散性の比較〕
　次に、同様のシミュレーションにより、側壁の拡散性の比較を行った。
　このシミュレーションでは、音波が側壁に到達した際の拡散波の密度を計算して図示化することで、均一な音場ができているかを知ることができる。

（比較例４）
　図２４を参照して、上述のサウンド・トラップを使用してシミュレートした場合について示す。
　壁面６００は、奥行きが１００ｍｍのコンクリートの壁を示す。
　音波面６１０は、単一の音源から出力された音波のエネルギーを図示したものである。
　拡散波面６２０は、音波面６１０の音波が反射・拡散した際の音波のエネルギーを図示したものである。
　サウンド・トラップ群６３０は、サウンドトラップをシミュレートしたものである。ここでは、サウンド・トラップ群６３０は、上述の比較例２と同様に、幅４５０ｍｍ、配列ピッチ３００ｍｍで、壁面６００に対し４５度傾けて配置したものを用いた。

　シミュレーションの結果、拡散波面６２０を見ると、ほぼ単一の方向に、あまり拡散されない反射波が放射されていて、この波面の到達する場所も狭いことが分かる。
　このような状態は、音場環境が良い場所（「スイートスポット」）が狭いことを示すため、良くない音場であるといえる。

（実施例２）
　図２５を参照して、本発明の実施の形態に係る音場調整方法にて直径と配置条件とを算出した、柱状反射体を用いてシミュレートした場合について示す。
　壁面７００は、比較例４と同じ奥行きが１００ｍｍのコンクリートの壁を示す。
　音波面７１０は、音波面６１０と同様に、単一の音源から出力された音波のエネルギーを示す。
　拡散波面７２０は、音波面７１０の音波が反射・拡散した際の音波のエネルギーを示す。
　柱状構造体群７３０の各列の柱状反射体の直径、各柱状反射体の中心間の間隔、ターゲット周波数（帯域）は以下の通りである。

　○第１列
　・直径３２ｍｍ
　・間隔７２～１８０ｍｍ
　・ターゲット周波数：　１０００Ｈｚ以上

　○第２列
　・直径４５ｍｍ
　・間隔５５～１３３ｍｍ
　・ターゲット周波数：　約６３０Ｈｚ以上

　○第３列
　・直径６０ｍｍ
　・間隔３９～１１５ｍｍ
　・ターゲット周波数：約５００Ｈｚ以上

　○第４列
　・直径１１５ｍｍ、１６５ｍｍ、又は２１６ｍｍ
　・間隔６０～２１０ｍｍの間でランダム
　・ターゲット周波数：　５００Ｈｚ以下

　また、各列間（柱状反射体の中心から）の距離は、以下のように固定している。

　○第１列～第２列の距離：　４５ｍｍ
　○第２列～第３列の距離：　６５ｍｍ
　○第３列～第４列の距離：　約１２５～２０４ｍｍ（ランダムなので概略の寸法）
　
　第４列については、１１５ｍｍの第４列、１６５ｍｍの第５列、２１６ｍｍの第６列と列を分けて配置することもできるが、施工スペースと利便性を考慮して、３種類の円柱を列、行とも入り乱れたランダムに配置することとした。
　なお、低音は、指向性が低いために、このようなランダム配置を行ってもそれほど差がでないために有効である。

　シミュレーションの結果、拡散波面７２０は、拡散波面６２０よりも、非常に均一に放射されていることが分かる。
　また、反射波の波面が揃っておらず、均一に拡散が行われていることが分かる。
　さらに、拡散波面７２０は、拡散波面６２０と異なり、広い方向に拡散された音波のエネルギーが分布されていることが分かる。
　これらの結果から鑑みると、従来の「サウンド・トラップ」を用いた音響拡散体よりも、広いスイートスポットで均一な音場を実現することが可能である。
　よって、本発明の実施の形態に係る音場調整方法では、より良い音場を提供できることが分かる。

〔反射体構造物の音響材料パラメータの比較〕
　本発明の実施の形態に係る反射体構造物について、周波数帯域毎に複素反射係数（Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）より音圧反射率（位相）変化を測定し、音響材料パラメータを調べた。この測定では、剛壁８００に向かって音を発生させて、丸棒８１０の有無及び太さの違い、吸音材８２０の有無による音圧反射率（位相）の変化を測定した。そして、周波数帯域毎に位相の変化や時間遅れが生じるかどうか確認した。

　図２６（ａ）を参照して、比較例５、実施例３、実施例４、実施例５における音響材料パラメータの測定の概念を示す。音源からの音の入射方向を矢印で示す。
　比較例５、実施例３、実施例４、実施例５では吸音材８２０を配置しなかった。
　反射体構造物は、反射面が曲面である丸棒８１０を使用した。
　比較例５では丸棒８１０を配置しなかった。また、図２６（ａ）に示すように、実施例３では１本のφ１１４ｍｍの丸棒８１１を配置し、実施例４では１本のφ１６４ｍｍの丸棒８１２、実施例５では１本のφ２１６ｍｍの丸棒８１３を配置した。丸棒８１０は、剛壁８００から４００ｍｍの位置に音源からみた丸棒８１０の先端部がくるように設置した。
　以下で、比較例５、実施例３、実施例４、実施例５の順で各音響材料パラメータの測定結果についてより詳しく説明する。

（比較例５）
　図２６（ｂ）を参照して、反射体構造物が存在しない場合の音圧反射率（位相）の測定結果について示す。
　この場合、音圧反射数（位相）は、全ての周波数帯において、ほぼ０付近の値が測定された。すなわち、全ての周波数帯域で、位相の変化が生じておらず時間遅れも生じていないことを示す。

（実施例３）
　次に、図２６（ｂ）を参照して、反射体構造物が存在する場合の音圧反射率（位相）の測定結果について示す。
　反射体構造物として１本のφ１１４ｍｍの丸棒８１１を用いた場合、音圧反射率（位相）は、１００Ｈｚ付近から位相がマイナス側に変化し時間遅れが生じており、２６６Ｈｚ付近で位相のマイナス側への変化がピークとなった。また、５００Ｈｚ以上の周波数帯域では、プラス側に変化をしていた。

（実施例４）
　また、図２６（ｂ）を参照して、反射体構造物が存在する場合の音圧反射率（位相）の測定結果について示す。
　反射体構造物として１本のφ１６４ｍｍの丸棒８１２を用いた場合、音圧反射率（位相）は、１００Ｈｚ付近から位相がマイナス側に変化し時間遅れが生じており、２４７Ｈｚ付近で位相のマイナス側への変化がピークとなった。また、５００Ｈｚ以上の周波数帯域では、プラス側に変化をしていた。
　実施例３と比較すると、０からの値の変化がより大きくなっていると共に、マイナス側へのピークの位置が低周波数側にずれていた。

（実施例５）
　また、図２６（ｂ）を参照して、反射体構造物が存在する場合の音圧反射率（位相）の測定結果について示す。
　反射体構造物として１本のφ２１６ｍｍの丸棒８１３を用いた場合、音圧反射率（位相）は、１００Ｈｚ付近から位相がマイナス側に変化し時間遅れが生じており、２１５Ｈｚ付近で位相のマイナス側への変化がピークとなった。また、５００Ｈｚ以上の周波数帯域では、プラス側に変化をしていた。
　実施例３及び実施例４と比較すると、０からの値の変化がより大きくなっていると共に、さらにマイナス側へのピークの位置が低周波数側にずれていた。

　比較例５、実施例３、実施例４、実施例５より、丸棒８１０の直径の大きさに依存して、対象となる周波数帯域における音波が周り込むため時間遅れが生じる。すなわち、丸棒８１０の占める容積の分だけ、背後スペースが減っているのと同等の結果になる。また、対象周波数帯よりも高域では時間進みが生じる。これは丸棒８１０の表面で反射しているからである。さらに、対象周波数帯よりも低域では、音圧反射率（位相）がほぼ０付近の値が測定されたため、丸棒８１０は無視されて素通りする。
　このように、反射体構造物の直径の寸法や大きさに応じて、音圧反射率（位相）が特徴的に変化し、音響周波数に対応する。そして、より直径が太い（大きい）反射体構造物を用いることによって低周波数帯域の時間遅れを調節することが可能となり、より直径が細い（小さい）反射体構造物を用いることによって高周波数帯域の時間遅れを調節することが可能となる。
　したがって、反射体構造物の直径の太さや大きさを調整することによって、多様な反射を生み出して意図的に反射時間を調節することが可能となり、さらに入射角度により多様な効果が生じる。

　図２７（ａ）を参照して、比較例６、実施例６、実施例７における音響材料パラメータの測定の概念を示す。音源からの音の入射方向を矢印で示す。
　吸音材８２０は、ＧＷ２４ｋ５０ｔを使用した。
　反射体構造物は、反射面が曲面である丸棒８１０を使用した。
　比較例６では丸棒８１０を配置しなかった。また、図２７（ａ）に示すように、実施例６ではφ２１６ｍｍの丸棒８１３を１本のみ配置し、実施例７ではφ１１４ｍｍの丸棒８１１及びφ２１６ｍｍの丸棒８１３の計２本配置した。図２７（ａ）の右側に２００ｍｍ及び４００ｍｍの寸法を示す。
　以下で、比較例６、実施例６、実施例７の順で各音響材料パラメータの測定結果についてより詳しく説明する。

（比較例６）
　図２７（ｂ）を参照して、吸音材８２０（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）が存在し、反射体構造物が存在しない場合の音圧反射率（位相）の測定結果について示す。
　この場合、音圧反射数（位相）は、全ての周波数帯においてほぼ０付近の値が測定された。すなわち、全ての周波数帯域で、位相の変化が生じておらず時間遅れも生じていないことを示し、位相の変化が吸音材８２０に依存しないことが示された。

（実施例６）
　また、図２７（ｂ）を参照して、吸音材８２０（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）が存在し、且つ反射体構造物が存在する場合の音圧反射率（位相）の測定結果について示す。
　反射体構造物としてφ２１６ｍｍの丸棒８１３を１本のみ用いた場合、音圧反射率（位相）は、１５０Ｈｚ付近から位相がマイナス側に変化し時間遅れが生じており、２７６Ｈｚ付近で位相のマイナス側への変化がピークとなった。

（実施例７）
　また、図２７（ｂ）を参照して、吸音材８２０（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）が存在し、且つ反射体構造物が存在する場合の音圧反射率（位相）の測定結果について示す。
　反射体構造物としてφ１１４ｍｍの丸棒８１１及びφ２１６ｍｍの丸棒８１３の計２本用いた場合、音圧反射率（位相）は、１５０Ｈｚ付近から位相がマイナス側に変化し時間遅れが生じており、２６０Ｈｚ付近で位相のマイナス側への変化がピークとなった。比較例６及び実施例６と比較すると、位相が０から変化している周波数帯域がより広範に渡っていた。このように、音源から遠ざかるに方向に直径が大きくなるように丸棒８１０を複数配置することにより、単独で配置した場合の反射様式と比較して、配置された丸棒８１０の間で多層反射というさらなる相乗効果も生じている。

　なお、音源に対して、直径が太い丸棒８１０が、直径が細い丸棒８１０の前に存在すると、音圧反射率は直径が太い丸棒８１０によって支配される。しかし、音源に対して、直径が細い丸棒８１０が、直径が太い丸棒８１０の前に存在すると、各々の丸棒８１０単独の拡散効果のみならず、両者の丸棒８１０の間で生じる多層反射等による相乗効果でさらなる乱反射が生じる。
　これにより、音の進入方向に対し、直径がより細い（小さい）反射体構造物から直径がより太い（大きい）反射体構造物へと入射する場合、音がスムーズに反射体構造物周辺で作用するので、インピーダンスが低い方から高い方へとスムーズに変化するという効果が得られる。

　図２８（ａ）を参照して、実施例８及び実施例９における音響材料パラメータの測定の概念を示す。音源からの音の入射方向を矢印で示す。
　吸音材８２０は、ＧＷ２４ｋ５０ｔを使用した。
　反射体構造物は、反射面が曲面である丸棒８１０を使用した。
　実施例８ではφ２１６ｍｍの丸棒８１３及び小型丸棒群８１４を配置し、実施例９ではφ１１４ｍｍの丸棒８１１、φ２１６ｍｍの丸棒８１３、及び小型丸棒群８１４を配置した。小型丸棒群８１４とは、２本のφ６０ｍｍ、３本のφ４５ｍｍ、及び４本のφ３０ｍｍの丸棒を図２８（ａ）に示すように配置したものである。図２８（ａ）の右側に２００ｍｍ及び４００ｍｍの寸法を示す。
　以下で、実施例８、実施例９の順で各音響材料パラメータの測定結果についてより詳しく説明する。

（実施例８）
　図２８（ｂ）を参照して、吸音材８２０（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）が存在し、且つ反射体構造物が存在する場合の音圧反射率（位相）の測定結果について示す。
　反射体構造物としてφ２１６ｍｍの丸棒８１３及び小型丸棒群８１４を用いた場合、音圧反射率（位相）は、１００Ｈｚ付近から位相がマイナス側に変化し反射時間の遅れが生じており、３４２Ｈｚ付近で位相のマイナス側への変化がピークとなった。実施例６及び実施例７と比較すると、位相が０から変化している周波数帯域がより広範に渡っており、その値の変化もより大きくなっていた。

（実施例９）
　図２８（ｂ）を参照して、吸音材８２０（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）が存在し、且つ反射体構造物が存在する場合の音圧反射率（位相）の測定結果について示す。
　反射体構造物としてφ１１４ｍｍの丸棒８１１、φ２１６ｍｍの丸棒８１３及び小型丸棒群８１４を用いた場合、音圧反射率（位相）は、１００Ｈｚ付近から位相がマイナス側に変化し時間遅れが生じており、３７１Ｈｚ付近で位相のマイナス側への変化がピークとなった。実施例６及び実施例７と比較すると、位相が０から変化している周波数帯域がより広範に渡っており、その値の変化もより大きくなっていた。また、実施例８と比較しても、０からの値の変化がより大きくなっていた。

　したがって、音源から近い位置の丸棒８１０よりも音源から遠い位置の丸棒８１０の直径又は太さが大きくなるように配置された場合には、周波数帯域が異なる音波の反射方向及び／又は反射時間遅れ又は反射音の位相がランダムになる複数の反射面をより多く形成することが示される。さらに、より多くの丸棒８１０が組み合わされば組み合わさるほど、多様な拡散音を生じるという効果が生じる。

　また、上記比較例５～６及び実施例３～９では、垂直入射管内における柱状反射体の音響インピーダンスのパラメーターの実測値を測定しているともいえる(図２６（ｂ）、図２７（ｂ）、図２７（ｂ）参照）。
　これによると、φ２１６ｍｍの丸棒８１３（太管）の複素反射率の位相部分は、固有の受け持ち周波数帯域において固有の位相ずれを持つが、太管の前（音源側）にφ１１４ｍｍの丸棒８１１（中管）を適度な間隔をあけて設置しても、太管の特性と中管の特性が加算されたように測定される。
　さらに、それらの前部に小型丸棒群８１４（小管群）を設置しても、太管及び中管の基本特性は変わっていないことが分かり、太管、中管、小管群との間にカラレーション等の特異な現象が起こっていないことが分かる。
　本発明の実施の形態に係る柱状反射体は、直径の異なる柱状反射体を組み合わせて使用しているので、周波数により固有のインピーダンスを持つが、この例によってもインピーダンスのマッチングを良好に行えることが分かる。

〔反射体構造物の吸音率の比較〕
　本発明の実施の形態に係る反射体構造物について、周波数帯域毎に残響室法吸音率の測定を行い、吸音率の変化を調べた。この測定では、丸棒８１０並びに吸音材８２１及び８２２を通過させた場合の吸音率の変化を測定した。そして、周波数帯域毎に吸音率の変化が生じるかどうか確認した。
　なお、本発明の実施の形態に係る反射体構造物を使用せずに、吸音材８２１及び８２２単独で使用した場合には、高周波数帯域で特に吸音過多になる。

　図２９（ａ）を参照して、実施例１０、実施例１１、実施例１２、実施例１３における反射体構造物の吸音率の測定の概念を示す。音源からの音の入射方向を矢印で示す。
　吸音材８２１及び８２２は、ＧＷ２４ｋ５０ｔもしくはジャージクロスを使用した。吸音材８２１は、細丸棒群８１５及び太丸棒群８１６の間に配置した。また、吸音材８２２は、太丸棒群８１６の音源から遠い側に配置した。
　反射体構造物は、反射面が曲面である丸棒８１０を使用した。具体的には、図２９（ａ）に示す細丸棒群８１５及び太丸棒群８１６を使用し、各丸棒が音源から遠ざかるにつれて直径が大きくなるように配置した。
　実施例１０では吸音材８２１及び吸音材８２２を配置せず、実施例１１では吸音材８２２（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）のみ配置し、実施例１２では吸音材８２１（ジャージクロス）及び８２２（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）を配置し、実施例１３では吸音材８２１（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）及び８２２（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）を配置した。
　以下で、実施例１０、実施例１１、実施例１２、実施例１３の順で吸音率の変化の測定結果についてより詳しく説明する。

（実施例１０）
　図２９（ｂ）を参照して、吸音材８２１及び８２２が存在しない場合に、反射体構造物が存在する場合の周波数毎の吸音率の測定結果について示す。
　この場合、吸音率は、およそ０．２８（周波数１２５Ｈｚ）～０．１３（周波数４０００Ｈｚ）の範囲内で低周波数帯域から高周波数帯域にかけてほぼ同様の値が測定された。

（実施例１１）
　図２９（ｂ）を参照して、吸音材８２２（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）が存在し、且つ反射体構造物が存在する場合の周波数毎の吸音率の測定結果について示す。
　この場合、吸音率は、およそ０．５３（周波数１２５Ｈｚ）～０．２０（周波数４０００Ｈｚ）の範囲内で低周波数帯域から高周波数帯域にかけてほぼ同様の値が測定された。実施例１０と比較すると、吸音率は全周波数帯域において上昇していた。

（実施例１２）
　図２９（ｂ）を参照して、吸音材８２１（ジャージクロス）及び吸音材８２２（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）が存在し、且つ反射体構造物が存在する場合の周波数毎の吸音率の測定結果について示す。
　この場合、吸音率は、およそ０．５３（周波数１２５Ｈｚ）～０．２０（周波数４０００Ｈｚ）の範囲内で低周波数帯域から高周波数帯域にかけてほぼ同様の値が測定された。実施例１０及び実施例１１と比較すると、吸音率は全周波数帯域において上昇していた。

（実施例１３）
　図２９（ｂ）を参照して、吸音材８２１（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）及び吸音材８２２（ＧＷ２４ｋ５０ｔ）が存在し、且つ反射体構造物が存在する場合の周波数毎の吸音率の測定結果について示す。
　この場合、吸音率は、およそ０．６７（周波数１２５Ｈｚ）～０．３８（周波数４０００Ｈｚ）の範囲内で低周波数帯域から高周波数帯域にかけてほぼ同様の値が測定された。実施例１０、実施例１１、実施例１２と比較すると、吸音率は全周波数帯域において上昇していた。

　一般に吸音材のみでは、低周波数帯域よりも高周波数帯域の吸音力が大きくなる。しかし、実施例１０、実施例１１、実施例１２、実施例１３のように、本発明の反射体構造物と吸音材を使用することによって、全周波数帯域に対して、一律に影響を与えるような吸音特性が実現される。特に、中間や背後スペース等に吸音材を入れることによって、低音域と高音域の吸音の特性を調整し、全周波数帯域において吸音率を減少させるような任意の吸音特性を実現できる。このような本発明の反射体構造物の吸音効果は、類例をみないものであり、当業者に容易に想到できない。また、本発明の反射体構造物と任意の吸収材との組み合わせによって、各周波数帯域に対応した可能な多種多様な吸音率を持つ音響特性を容易に実現できる。
　更に反射体内部の空間を利用し、ヘルムホルツ吸音機構や微小孔板吸音機構等による特定の周波数を対象とした吸音力を備えることができ、とりわけ室の低域の定在波対策に効果的である。

〔反射体構造物の透過損失の比較〕
　本発明の実施の形態に係る反射体構造物について、周波数帯域毎に反射体構造物の透過損失を測定し、透過損失の変化を調べた。この測定では、反射体構造物を通り抜ける時の音の減衰量を測定して確認した。ここで透過損失が大きい値であると音が通り抜けにくいことを示し、音源側に音を反射していることを表す。また、透過損失が小さい値であると受音側に音が通り抜け易いことを示し、音源側に少ししか反射しないことを表す。

　図３０（ａ）を参照して、実施例１４における反射体構造物の透過損失の測定の概念を示す。
　反射体構造物は、反射面が曲面である丸棒８１０を使用した。図３０（ａ）の左側は音源側からみた反射体構造物を示し、右側は受音側からみた反射体構造物を示す。このように複数の丸棒８１０は、音源から音が通過する方向につれて直径の細い丸棒から太い丸棒になるように配置した。
　以下の実施例１４で反射体構造物の透過損失の測定結果についてより詳しく説明する。

（実施例１４）
　図３０（ｂ）を参照して、反射体構造物が存在する場合の周波数帯域毎の透過損失の測定結果について示す。
　この場合、透過損失は、高周波数帯域になるについて透過損失の値が上昇していた。例えば、透過損失は、約３ｄＢ（周波数４００Ｈｚ）から約６ｄＢ（周波数１２５０Ｈｚ）というように上昇していた。なお、透過損失３ｄＢでエネルギーが１／２になり、透過損失６ｄＢでエネルギー１／４になる。ここで、透過損失＝１０ｌｏｇ（１／開口率）とみなすと、開口率１／２で透過損失が３ｄＢ、開口率１／４で透過損失が６ｄＢと計算される。

　このように最も太い直径の丸棒よりも音源から遠い位置に拡散材、反射材、又は吸音材を配置する場合、特に通り抜けやすい低周波帯域に対して、拡散、反射、又は吸音効果が生じる。なお、拡散材、反射材、又は吸音材としては、任意の材料を各々の特性を考慮して用いることできる。

　また、反射体構造物の設置密度を調整することで反射率を調整することができる。例えば、開口率を狭めていくことによって、低域の音が跳ね返されるようになり、部屋鳴りを抑えることもできる。したがって、部屋にあわせて周波数特性を変化させることによって、吸音拡散効果を制御することができ、例えば、部屋のデザインコンセプトに合った吸音拡散効果を作り出すことも期待される。
　また、この組み合わせにおける柱状反射体の透過損失の測定結果によると、低周波数帯域から広周波数帯域にわたり順次なだらかな透過損失値が増えていく傾向を示しているが、このことからもインピーダンスのマッチングを良好に行うことができることが分かる。
　本発明の反射体構造物は、寸法（大きさ）、間隔（密度）、吸音材の吸音率、吸音材の場所を任意に選定することのみで、全周波数帯域に渡って自在に音をコントロールすることができる。反射体構造物としては、音源に対して近くに低い占有密度及び／又は投影面積を形成し、音源に対して遠くに高い占有密度及び／又は投影面積を形成するするように配置することが好適である。

　以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
　スタジオ、試聴室、ホール等の音響諸室における室内の音場は、レコーディングエンジニアや演奏者にとって、死活問題となることがあるほど重要である。
　このような音響諸室の音場においては、吸音と反射のバランスをとる必要がある。ところが、高音域は吸音しやすく、低音域は吸収しにくいという問題がある。
　しかしながら、限られた室内空間で低域まで吸収して、有害な響きを消すために吸音壁で囲むと、特に高域の残響感が少なくなる。それが閉塞感を生むため、聴者にとって、不自然で面白くないと感じる音響空間になってしまうという問題があった。
　そこで、反射面と吸音面を適度に組み合わせ、響きの調整が行われるが、人工的な不自然さを解消することは難しい。
　従来技術１の吸音構造は、ロングパスエコーやフラッターエコーを抑制することはできる。しかしながら、規則的な周期配列をしているために、特定の周波数に対して特異な反射性状を及ぼしたり、音響諸室内の場所や周波数帯域ごとにより音波のエネルギーの減衰等の差を生じやすい。このため、スイートスポットが狭く、カラレーションの原因となることがあるという問題があった。
　また、従来のスタジオ等で用いられる斜め反射板のような従来のサウンド・トラップに関しても、同様に規則的配列により、音場の場所の差が大きく、スイート・スポットが狭くカラレーションの原因となるという問題があった。

　これに対して、本発明の実施の形態に係る音場調整方法では、複数の柱状反射体の直径を、それぞれ別の周波数帯域の音波を拡散するよう算出し、算出された直径の前記柱状反射体を、周波数帯域が異なる音波の反射方向及び／又は反射時間遅れ又は位相がランダムに反射する複数の反射面を形成するよう配置条件を算出することにより、カラレーションを防ぎ、反射する音により一層の拡散効果を付加し、自然な響きを得ることができる。
　よって、本発明の実施の形態に係る音場調整方法による柱状反射体構造物を備えた音響諸室（部屋）では、反射音の周期性が少なく、広帯域に渡って良好な音場を得ることができる。
　また、均一な拡散効果があるために、音響諸室全体にわたって良好な音場が得られる、すなわち、スイート・スポットが広いという効果が得られる。

　また、音響諸室の音場においては、自然な響きを得るには上述のような反射音の拡散に加え、周波数帯域ごとのバランスのよい吸音調整が不可欠である。
　しかし、従来技術１のような吸音構造では、特に容積が小さい音響諸室ほど低域の吸音が難しく、吸音材を増やしても高域ばかりが吸音され、これが閉塞感を生じさせていた。
　これは、上述のように、吸音材を多用した吸音力の調整では、高域の吸音が過多になる反面、限られた奥行きで低域を吸音することは難しいためである。
　一方、ある程度の響きを得るため反射面の大きさを広くすると、壁面間でフラッターエコーのような、一時的に反射音が集中した有害な反射が生じたり、不自然と感じる響きになる。
　このため、特に容積が小さい空間では、従来技術１のような周期的な吸音構造では、人工的な不自然さを解消することは難しかった。

　これに対して、本発明の実施の形態に係る音場調整方法を用いると、音波を拡散するための周波数帯域に対応した複数の直径の柱状反射体を用いる。さらに、音源に対して、手前から後ろに向かって、高域から低域に対応する柱状反射体の列を配置する。これにより、音響抵抗を疎から密に徐々に変化させ、広い帯域の音波を拡散し、低域の吸音不足からくる不明瞭さと、高域の吸音過多からくる閉塞感とを同時に解決し、好適な反射性状とすることができる。

　さらに、柱状反射体の群の中に、吸音層を任意の位置に配置することで、周波数特性と拡散／吸音の関係を制御し、アコースティック・フィルタのように用いることが可能であるという効果が得られる。
　たとえば、柱状反射体群の間に吸音層を配置することで、低～高音域の任意の反射特性を調整できる。
　また、柱状反射体の群と壁と間に吸音層を配置することで、中・低音域の反射音を制御することができるという効果が得られる。
　これらの効果により、音響諸室の音響上の目的に応じて、反射音がよく拡散され、受音点による反射性状の違いが小さく、限られた空間に作る必要がある音響諸室の特性に合わせた音響改善効果を得ることができる、柱状反射体による音場調整方法を提供することができる。

　また、本発明の実施の形態に係る音場調整方法の柱状反射体を使用した音響拡散体である柱状反射体構造物は、柱を壁面と平行に設置する方法のため、施工が容易であるという効果が得られる。また、柱状に縦に設置されるために、建物への負担も少なく、自重による変形や、反りが起こった場合にも設置した際の穴で保持されているために、経年劣化も少ないという効果が得られる。また、玉串（球体）のような形状においても同様に施工可能である。
　さらに、上述のような３Ｄスキャナと、携帯可能なコンピュータにより、施工現場において、直接、柱状反射体構造物の設計図を出力してすぐに施工することが可能である。さらに、建材用の板に柱状反射体の直径の穴を開けて差し込むだけであるので、配置した柱状反射体構造物の製造も容易である。玉串状やエンタシス状の場合も、柱状反射体を加工したものをはめ込むことで同様に差し込んで対応可能である。

　このように、本発明の実施の形態に係る音場調整方法によれば、周波数帯域が異なる音波について、反射方向／反射時間遅れ（位相）がランダムに反射する複数の反射面を形成する柱状反射体によって生成される拡散音により、周波数特性とカバーエリアの調整範囲を拡大し、音響諸室の目的に応じた所望の周波数特性の拡散音を、音場内の広いエリアに供給するための音場調整方法を提供することができる。

　なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

Claims (23)

1. 　複数の柱状反射体の直径を、それぞれ別の周波数帯域の音波を拡散するよう算出し、
   　前記算出された直径の前記柱状反射体を、周波数帯域が異なる音波の反射方向及び／又は反射時間遅れ及び／又は反射音の位相がランダムになる複数の反射面を形成するように配置条件を算出する
   　ことを特徴とする音場調整方法。
2. 　前記直径と前記配置条件とを、
   　　前記反射面が、
   　　　音源に対して近くに高い周波数帯域の音波の反射面を形成し、
   　　　音源に対して遠くに低い周波数帯域の音波の反射面を形成する
   　ことを特徴とする請求項１に記載の音場調整方法。
3. 　前記直径と前記配置条件とを、
   　　前記柱状反射体が、
   　　　音源に対して近くに低い占有密度及び／又は投影面積を形成し、
   　　　音源に対して遠くに高い占有密度及び／又は投影面積を形成する
   　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音場調整方法。
4. 　前記直径と前記配置条件とを、
   　　前記柱状反射体が、
   　　　音源から前記柱状反射体に至るまでの間の媒質の音響インピーダンスと前記柱状反射体内部における音響インピーダンスとのマッチングをとる反射面を形成する
   　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の音場調整方法。
5. 　前記直径と前記配置条件とを、
   　　前記音波の反射波面が拡散するように配置するように算出する
   　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の音場調整方法。
6. 　前記直径と前記配置条件とを、
   　　前記柱状反射体の背後に拡散壁、反射壁、又は吸音壁を配置する
   　ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項にに記載の音場調整方法。
7. 　前記直径と前記配置条件とを、
   　　前記柱状反射体が、周波数帯域毎の列状配置で２列以上配置される
   　ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の音場調整方法。
8. 　更に前記複数の柱状反射体で形成される柱状反射体群の中又は周囲に吸音層を配置し、該吸音層と前記柱状反射体群との位置の関係により、前記柱状反射体群に入射した音波が拡散／吸音されるエネルギー、周波数帯域、反射方向、及び反射時間構造を制御する
   　ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の音場調整方法。
9. 　更に前記柱状反射体自身の内部空間を利用した吸音機構を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の音場調整方法。
10. 　前記柱状反射体は、概円柱、概角柱、概楕円柱、概球状、又は概玉串状である
    　ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の音場調整方法。
11. 　前記柱状反射体は、木材、金属、樹脂、又はプラスチックであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の音場調整方法。
12. 　請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の音場調整方法により算出した直径と配置条件とで配置された柱状反射体構造物。
13. 　音の拡散、反射又は吸収を行う反射体構造物であって、
    　　複数の反射体が配置され、
    　　該反射体の反射面の全面又は一部が曲面である
    　ことを特徴とする反射体構造物。
14. 　前記複数の反射体は、大きさが異なる
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の反射体構造物。
15. 　前記複数の反射体は、互いに並行面が生じないように配置された
    　ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の反射体構造物。
16. 　前記複数の反射体は、音源から近い位置の反射体よりも音源から遠い位置の反射体の直径又は太さが大きくなるように配置された
    　ことを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の反射体構造物。
17. 　前記複数の反射体は、音源から近い位置の反射体よりも音源から遠い位置の反射体の占有密度及び／又は投影面積が大きくなるように配置された
    　ことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の反射体構造物。
18. 　前記複数の反射体の間及び／又は周辺に吸音材が配置された
    　ことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の反射体構造物。
19. 　前記複数の反射体よりも音源から遠い位置に音響的な拡散面、反射面又は吸音面が設けられた
    　ことを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか１項に記載の反射体構造物。
20. 　請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の反射体構造物を用いることを特徴とする音場調整方法。
21. 　請求項１２に記載の柱状反射体構造物又は請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の反射体構造物が配置された部屋。
22. 　請求項１乃至１１のいずれか１項又は請求項２０に記載の音場調整方法をコンピュータで実行するプログラム。
23. 　請求項２２に記載のプログラムを実行する前記コンピュータを備える音響諸室設計システム。

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