昭和クリエイトの音響技術とは
人間の聴覚特性から考える遮音と音響建築音響の考え方
建築音響について、株式会社昭和クリエイトの考え方を以下にご説明します。
物理的なご説明となりますが、下記の根拠に基づいて防音室の計画を実行しております。
また、遮音の性能や室内音響性能の良し悪しは、お客様ご自身の主観評価もとても大切です。
そこで、先ず人間の聴覚特性について説明してから、弊社の遮音設計・室内音響設計の考え方をご紹介いたします。
等感度曲線から見る聴覚の特性とフェフナーの法則の関係人間の聴覚特性
人間が聞くことができる音の高さの範囲はおよそ20 ～ 20 kHz、その聞こえ方は音の高さや大きさによって異なります。
人間の聴覚特性と物理量を比較した等感度曲線を図2に示します。縦軸は物理量の音圧レベル(dB)、横軸は周波数(Hz)を示し、左から右に行くに従って音が高くなります。
1 kHz を基準として周波数を変化させたとき等しい音の大きさに聞こえる音圧レベルを測定して、等高線として結んで描いてあります。
等感度曲線からわかるように人間の聴覚は低音域の小さい音の感度が悪く、2 ～ 4 kHz の範囲の感度が高くなっています。
例えば、音圧レベル60 dB でなっている1 kHz の音と同じ音量にするには、0.2 kHz では約70 dB、3 kHzでは約55 dBにする必要があるということです。
横軸の周波数は対数尺度となっています。これは「心理的な感覚量は、刺激の強度ではなく、その対数に比例して知覚される」というフェフナーの法則によるものです。
ド、レ、ミ・・・を考えるとよくわかりますね。音楽の基準周波数A4 は440 Hz 、1オクターブ上のA5 は880 Hz、2オクターブ上のA6 は1760 Hz・・・と1オクターブ上ることに周波数は２倍になります。
人間は440 Hz から880 Hz への変化量（440 H）と、880 Hzから1760 Hz への変化量（880 Hz）が同じ変化量として知覚されるということです。
図２ 人間の聴覚の等感度曲線 （鈴木・竹島の曲線）
人間が聞くことができる音の大きさは1000 Hz において約2×10－5 ～ 20 Pa で、範囲は6 桁にも及びます。これでは計算が大変であり先のフェフナーの法則が音量に対しても当てはまることから、対数尺度のdB を使って音の大きさを表します。1000 Hzの音を提示して正常な聴覚を有する人がやっと聞き取れる音圧2×10－5 Paを基準としてdB の計算をすると、人間の可聴範囲は0 ～ 120 dB となります。
一般的に音圧レベル0 dB 以下は聞こえず、120 dB 以上となると痛みを感じるようになるといわれています。
このように人間の音の聞こえ方は周波数と音圧レベルによって聞こえ方が変わりますので、音圧レベル80 dB の音といっても含まれている周波数成分によって主観的な音の大さは異なってきます。そこで人間の感じ方を考慮した表示方法として騒音レベルがあります。
音圧レベルに、先の等感度曲線の40 phon の特性を補正値として重み付けした値が騒音レベルです。騒音レベルの単位は音圧レベルと同じdB です。
２つを区別するために騒音レベルの場合は、騒音レベル＊＊dB と表示します。
ｄBについては、こちらのコラムでもご紹介しております。ご興味があればご覧ください。
https://www.showaonkyo.com/2022/12/30/db-showa-column/
それでは、実際に以下に建築音響の遮音設計と室内音響設計の具体的内容をご紹介します。
室内から外に漏れる音、室内から隣室に漏れる音－その違いと設計遮音設計
設計にあたっては、ピアノやオーディオなど音源の音圧レベルを確認し、利用時間帯、立地条件などを考慮しながら遮音性能の
設計目標値を立てることから始まります。
室内から外に漏れる音に対しては騒音規制法、室内から隣室に漏れる音に対しては、日本建築学会推奨基準などを基に設計目標値を設定します。
●音源
代表的な音源のパワーレベルを表１に示します。
この値を基本に、音源の指向性や設置場所・距離減衰などを含めて音源の音圧レベルを推定していきます。
表１ 各種音源のパワーレベル
外に漏れる音、防音室内に入ってくる音、緻密な計算で見据える設計目標値の設定
防音室から外に漏れる音、そして外から防音室内に入ってくる音に対して遮音性能の設計目標値を検討いたします。
防音室から外に漏れる音に対しては、外壁に面する部分に対し騒音規制法（表２）に準じて、隣室に面する部分に対しては
日本建築学会推奨基準（表３）を用いて設計目標値をたてます。
例えば、
・音源：ピアノの演奏音 約95 dB
・利用時間帯：制限なし
・場所：東京都の第一種低層住居専用地域
の場合、表２より隣地敷地境界線で許容騒音レベルは40 dBとなり、必要遮音性能は
音源（95 dB） － 許容騒音 （40 dB） ≒ 必要遮音量 （55 dB） となります。
表２ 東京都 騒音規制法の特定工場等に係る規制基準 （一部抜粋） 単位：騒音レベル dB
表３ 室間音圧レベル差に関する適用等級 日本建築学会推奨基準による
ここで得られる必要遮音量には低音や高音などの周波数特性が含まれていません。
そこで低音域の聞こえが悪いという人間の聴覚特性を含めた遮音等級Ｄ値から周波数ごとの必要遮音量を算定します。
必要遮音量が50 dB の場合、図3に示す遮音等級D値から赤線で示したD-50の曲線より高い遮音性能が得られるように設計していきます。
この値は防音室の隣室や上下階の隣接する部屋の利用目的や室内騒音に合わせて設定します。
遮音等級D値の設定目安を上の表３、下の表４に示します。
図3 遮音等級 D値 日本建築学会より
表４ 遮音等級の意味 日本建築学会推奨基準による
これに対して外から防音室内に入ってくる音には、室内許容騒音の評価値NC曲線を用います（図４）。
ＮＣ曲線は人間の聴覚の等感度曲線（図２）に近似しています。
この曲線に沿った周波数特性を持つ騒音は、人間には低音から高音まで同じ大きさの特徴の無い騒音に聞こえやすく、あまり気にならないとされています。
ＮＣ値と騒音環境の状態の目安を表５に示します。
NC値で目標値をたてるとともに、防音室内の騒音がこの曲線に沿った周波数特性になるように検討します。
図４ 室内許容騒音
表５ 室内許容騒音
次に、必要遮音量に見合った材料・構法を検討していきます。
ここで大切なことはどの部位に対しても同等の遮音性能が得られるようにすること。
壁の遮音性能がD-45で窓がD-30の場合、総合的に判断するとD-30 の遮音性能となります。
この場合、窓を２重サッシにして壁と同等の遮音性能が、得られるようにしなくてはなりません。
材料の選定は質量則が基本となります。
均一な材料からできている壁体の透過損失は〝その壁体の単位面積当りの質量と音の周波数の積の対数に比例する〟
というのが遮音に関する質量則です。
防音室工事でよく採用する建材について、表６に密度を示します。
表６防音室工事で採用する建材の材料密度
選定した材料に対して、音が垂直に入射したときの透過損失は式（２）、ランダムに入射したときの透過損失は式（３）を用いて算出します。
式（２） 音が垂直に入射したときの透過損失
式（３） ランダムに入射したときの透過損失
単位面積当りの質量が大きいほど、あるいは周波数の高い音ほど、透過損失が大きく、遮音効果が高いことになります。
質量則によると、壁の質量あるいは周波数が２倍になると透過損失は5 dB高くなります。
式（３）´ コンクリート厚150mmランダムに入射したときの透過損失
例えば、上記計算式により、コンクリート厚150 mm で出来た壁は500 Hz の遮音性能で約50 dB 期待できます。
このとき質量則に従うと250 Hz では45 dB、125 Hz では40 dB の遮音性となります。
これでは低音の遮音性能が悪いと心配になりますが、さきほどの人間の聴覚特性を思い出してください。人間は低音の音に対しては鈍感でしたね。
ここで必要遮音性能が60 dB とします。質量則に従うと厚みが倍になると遮音性能は5 dB 上昇します。
従ってコンクリートで60 dB の遮音性能を得るためには厚みを４倍、600 mmの壁が必要となります。
これはもはや壁部分の厚みではなく、構造柱の厚みであり、その荷重を考えると建築物としては非現実的です。
壁の厚みを増しても対して遮音性能が上がりませんが、独立した別の壁を建てればどうでしょう。
部屋の中に、図５に示すように音や振動を伝えにくい材料で支えられた、音響的に独立した部屋をつくる訳です。
この工法は浮構造と呼ばれ、質量則と比べて少ない荷重・狭い空間で高い遮音性能が得られます。
しかしながら、この浮構造は、従来工法の常識が通らない特殊な工法ですので、浮構法を採用する場合は、弊社のような防音室の工事経験数の多い防音の専門施工会社に依頼することをお勧めいたします。
図５ 浮構造
僅かな隙間も逃さない、高い遮音性能を得るための工夫開口部の遮音設計
先のコンクリートの条件で3m×8m(24 ㎡)の壁があり、そこに2m×1mの防音扉が付き、扉周囲に1ｍｍの隙間（0.006 ㎡）が
出来てしまったとします。
そうすると隙間の遮音性能はゼロですので、50 dB あった遮音性能は36 dB まで低下します。
このように高い遮音性能を得るためには僅かな隙間でも気を許すことができません。浮構造を採用したときの隙間の考え方は、剛に塞ぐ隙間と反対に、柔に塞ぐ隙間、あるいは広くとる隙間と反対に極力狭くする隙間にわかれます。
その判断が遮音性能の高い防音室工法を難しくしている一因です。
そして、竣工後の設備の増設や移設は遮音性能の低下を招くため、設計初期の段階での適切な機器選定・配置が大切となってきます。
上記を考慮の上、浮き構造にて防音室を造る事で、効率の良い遮音が実現できます。
専門家が伝授―ご自身で対策できる、空気伝搬音対策DIY防音のヒント
1．いわゆる隙間をなくし、お部屋の機密性を向上させる。 音は、質量の低い部分や隙間・穴などから漏れていきます。
隙間や穴は少なくする、または塞ぐのが空気音の伝搬を防ぐ基本となります。 防音タイプのサッシやドアを用いて開口部を強化し
給排気口には消音ダクト・消音換気扇 などの採用をお勧めします。
ご自身で、比較的簡単にできる方法例
2．共鳴・共振しにくい構造をつくる。
遮音性能はその素材が音によって振動しやすいかどうかが、焦点となります。
物にはそれぞれ振動しやすい音があります。うまく組み合わせて共鳴・共振しにくい構造をはかります。
3．コインシデンス効果を防ぐ
特定の周波数で遮音性能が極端に落ちる現象をコインシデンス（偶然の一致）効果といいます。
例）ガラスのコインシデンス周波数
ご自身で対策できる、固体伝搬音対策としては
音源（振動源）が構造体に直接振動を伝えない（または伝えにくくする）ようにすることが大事です。
比較的簡単にできる固体伝搬音対策
以上のように人間の聴感特性や、防振構造、素材の内容を考慮し、防音室の遮音設計を検討します。
次に、高い遮音性が得られた防音室では、室内の響きの質が問題となります。
以下に、防音性能を確保した音楽室の室内音響設計をご説明します。
音の反射、吸音をコントロールする室内音響設計
室内音場の特徴は反射音があることです。
屋外では反射音はほとんどありませんが、室内では壁、床あるいは天井から音が反射されるため、音源（楽器など）から
直接届く音（直接音）だけでなく、反射音もあわせて聞いていることになります。
したがって、同じ音源から出た音でも室内と屋外では同じようには聞こえません。
室内の音場での聞こえ方は、反射音がどのようにどのくらい返って来るかによって、大きく異なります。
遮音性能が高い部屋は当然のことですが、静かな空間となりますので、騒音に隠れていた音響障害や、強い反射音・響きの特性を良くも悪くも知覚しやすくなります。
室内音響設計で大切なことは、
① 音が十分な音量で聞こえること →直接音が十分に行き渡る
② 音が明瞭に聞こえること →直接音から約50 ミリ秒以内に十分な反射音が届く
③ 好ましい響きを伴っていること →残響音のエネルギーが適切で、拡散している。
以上があげられます。
①と②は音の反射、③は反射と吸音の調整することによって実現します。
この設計が上手くいかないと音響障害が生じます。
図1材料に対する音の入射・反射・吸収・透過
空気中を伝搬してきた音は異なった材料に当たると、その音のエネルギー（入射：I）は
反射：R、吸収：A、透過：T に分かれます。
建築音響における、室内音響設計は音のエネルギーをこの３種類に上手に分配する作業といえます。
また、建築音響は大まかに先述の遮音設計、室内音響設計に分かれ、遮音設計は透過のエネルギーを小さくすること、室内音響設計は反射と吸収の調整となります。
入射音に対する反射率(R/I)を算出して、計算式に表すとα=1-R⁄Iとなり、１から反射率を引いた値を吸音率：α と呼びます。
室内音響では、この吸音率で部屋の響きを調整していきます。
反射音を制御する技術①室内反射音による音響障害
主な音響障害にはフラッターエコー、ロングパスエコーがあります。
フラッターエコーは平行した反射面の間で音を出したとき、反射音が平行面の間を行き来してなかなか減衰しないことから周期的な強い反射音が生じる現象をさします。図６ (a) は直接音の後に豊かな初期反射音が到来しており、残響音成分はなだらかに減衰している理想的な特性です。
それに対し（b）は初期反射音が少なく残響音の中に周期的な強い反射音が到来しています。
この周期的な反射音がフラッターエコーと呼ばれる音響障害です。
対策としては平行となる面を作らない、やもえず平行となる場合は吸音材や拡散体を取り付ける方式があります。
ロングパスエコーは山彦現象とも呼ばれ、自分が発した音が大きな遅れ時間と音量をもって戻ってくる現象です。
例えば喋っているときに、自分の喋っている声が遅れて聞こえてきたらどうなるでしょう。多くの人は自分の声を聴いてしまって喋れなくなります。
このときの遅れ時間の許容限界は50 ミリ秒とされています。
音速を約340 m/秒とすると、音は50 ミリ秒で17 m進みます。
往復と考えると8.5 m 以上離れたところに大きな反射面があるとロングパスエコーが生じる恐れがでてきます。
対策としては反射面の角度を変える、吸音性に変えるなどがありますが、空間全体の音響で考えていかないと新たなロングパスエコーを作ることになります。
図６ 直接音と反射音の時間間隔と音量
(a) 理想的な反射音
(b) フラッターエコーが生じている
(c) ロングパスエコーが生じている
部屋の形状と音響の不思議な関係②定在波
直方体の部屋は、その部屋の寸法にあった周波数を基本周波数として、基本周波数とその整数倍の周波数で共鳴現象が生じます。
共鳴周波数では入射音と反射音からなる合成音が室内であたかも止まっているような状態となり、図7(a) のようにある場所は音が大きく数歩移動すると音が聞こえなくという音圧分布の悪い状態を引き起こします。
部屋の縦横比が１：２のとき、図７(b) のように縦の共鳴周波数と横の共鳴周波数の２倍が一致し、両方向の共鳴現象で
さらに音圧レベル分布が悪くなります。
部屋の壁際や隅は音圧の上昇が激しく、これをブーミング現象と呼んでいます。大空間では基本周波数が低いので障害とは成り難いですが六畳間や八畳間では生じる事が多いです。
例えば、直方体の短辺が10 mの場合、基本周波数は約34 Hzでその倍音は68-102-136・・・Hz、それに対して直方体の短辺が2.7 mの場合基本周波数は約125 Hz, その倍音は250-375-500・・・Hzとなります。
基本周波数が低ければその倍音の間隔が狭く定在波が密となり、結果特定の定在波のみが目立つことがなくなります。
それに対して基本周波数が高いと倍音の間隔が疎となり、結果定在波が目立つことがなくなります。
この現象は部屋の寸法比を割り切れない数にする、平行面を造らない、吸音力を高めることで回避可能です。少しくらいの拡散体をおいても効果はあまり見込まれませんのでご注意してください。
図７ 定在波
部屋の響きの量を知る③平均吸音率(残響時間)
部屋の響きの量は平均吸音率で目安が付きます。平均吸音率とは室内の床・壁・天井のすべてに対して材料別の吸音率と面積から全吸音力を算出して、総室表面積で割った値です。
部屋の利用目的と平均吸音率の関係を表7に示します。
平均吸音率の設定のときは部屋の中に置かれる家具や人による吸音力も含めて算出します。
表７ 平均吸音率
残響時間は音源を停止後、室内の音の強さが百万分の一（-60 dB）まで減衰するのに要する時間（秒）です。
残響時間の計算式を式（４）に示します。式からわかるように残響時間は、容積が大きくなると長くなり、平均吸音率が大きくなると
短くなります。
また大空間の場合、高音域において空気による吸音の影響が大きくなりますので、その考慮も含めます。
式（４） 残響計算式
以上の①室内反射音による音響障害、②定在波、③平均吸音率(残響時間)を理解し、分析し、必要な吸音力を周波数ごとに算出して、音響障害の対策と共に、様々な建材の吸音率と面積・配置およびデザインを含めた検討を行う事が、建築音響における室内音響の空間設計業務となります。
音響設備
「今までにないカタチ」もご提供できるクリエイティビティ音響・映像設備
弊社ではお客様の求めている音質やご利用方法、ご予算などに合わせて音響、映像機器設備をご提案し、配線から設置まで行います。
店舗、会議場やカルチャースクールなどのホール、葬儀場など環境は問いません。
(音響・映像機器設備のご相談は、弊社防音工事とセットの場合のみ承っております。)
よく見かける代表的なメーカー等で組み合わせた一般的なシステム、同業店と差別化を図る高音質なシステムなど、様々なニーズに合わせてご提案致します。
また弊社ではステレオやサラウンド、ATMOSやDTS Xを含むホームシアター、高画質の監視システムなど様々なシステムにおいて対応しております。
最先端の機器を導入したシステムだけではなく、ビンテージ機器を組み合わせたアナログライクなシステム、またスマートフォンや
タブレット端末、既にお持ちのオーディオ機器を利用して予算をかけずに大変便利なシステムを構築する事も可能です。
例えば、ピアノ防音室内の音や映像をリアルタイムでリビングやキッチン、その他の空間で視聴する事が出来るようになります。
機器同士の接続方法もケーブルを使用した有線、Wi-fiやBluetoothを使用した無線をお選びになれます。
使いやすく不具合が起きにくい施工の肝とはワイヤリング
レコーディングスタジオような2室以上の防音構造間の音声回線のやりとりには、ワイヤリング工事（壁内や床内の配線工事）が必要です。
マイクポケット（コネクタがついたパネル）やマルチボックスにするのか、またはマルチケーブルのコネクタをを露出するような方法にするのかブース側は大型レコーディングスタジオで見られるパッチベイ方式を採用するかなど方法は様々です。
上記の工事方法を間違えると、ワイヤリング工事をした時の音声回線数（チャンネル数）が少ない為に多チャンネル同時録音が出来ないワイヤリング時のコネクタと機材のコネクタや規格が合わず機材の使用ができないなどといった不具合が出ます。
場合によっては大がかりな補修工事が必要となります。
またピアノや管楽器、弦楽器のような1室の防音構造についても、住宅内での便利な使い方をご提案致します。
昭和音響ではお客様にしっかりとカウンセリングをさせて頂いた上で、音質が優れている事は当然ながら、ご予算に合わせて、使いやすく不具合が起きにくい内容のご提案と施工をさせて頂きます。
電力多量に消費する音響機材や照明のために電源について
通常の100Ｖだけではなく、海外製の機器を使用する為の115Ｖ用（ex.アメリカ）、場合によっては 220Ｖ用（ex.英国）の
コンセントを壁に設置する事も可能です。
その場合、ノイズ対策として専用アースを設けます。
プロ/ハイエンドオーディオ向けの壁コンセントが、通常のコンセントと違う点は、音質的な違いもさることながら、電極のバネ性の強化これは、差し込んだプラグが簡単には抜けないようにするためといった構造的な違いもあります。ホスピタルグレードの規格には、主に日本製コンセントに与えられるJIS規格とアメリカの電気法に適合したＵＬ規格があり、ＵＬ規格の方がＪＩＳ規格より電極の接触抵抗を低く抑えるように定められているので、結果的に音質的にも有利と考えられます。
また、オーディオ用の電源タップを導入する、コンディショナーで電源をクリーンにする、ステップアップトランスで昇圧するなど、一般的なコンセントであってもグレードアップする方法は様々にあります。
コンセントだけではなく、電源を機材に供給する電源ケーブルも非常に重要です。線材や太さ、コネクタ部によって音質にも変化が出ます。
極性を正しく合わせてコンセントに接続する事で、機材本来のパフォーマンスを発揮します。
上記の内容は一部で、お客様のご希望やご予算によって電源環境をご提案させて頂きます。
音響機材や照明は思いのほか電力を消費する場合があり、現状のテナント契約の電気容量ではまかないきれない場合があります。
使用予定の機材や消費電力の容量・種類を確認し、電気インフラの整備は、特にスタジオの運営において重要な要素となります。
測定・保証
確かな判断基準で、客観的な検証をします。測定(性能の検証)
１ 空気音遮断性能測定結果
測定はJIS A 1417 建築物の空気音遮断性能の測定方法に準じて行い、評価は日本建築学会推奨基準を用いて測定を実施します。
２ 床衝撃音遮断性能測定結果
測定はJIS A 1418-2 建築物の床衝撃音遮断性能の測定方法（標準重量衝撃源による方法）に準じて行い、評価はJIS A 1419 「建築物の遮音等級」
および日本建築学会の「建築物の遮音性能基準と設計指針」を用いて測定を実施します。
快適に、最適に防音室を使っていただくために保証とアフター
● 安心の遮音性能保証
弊社では、工事ご契約の際に、契約書に設計遮音性能を明記いたします。
これは、遮音性能をお約束させていただき、その性能を実現する事が、工事の契約内容であるという事です。
工事のお引渡し時に、遮音性能測定をお立会いの下に、実施させていただき御確認して頂きます。
（万が一、遮音性能を実現できていないときには、工事代金の返金もしくは、工事の作りなおしをさせていただきます。）
● 工事後のアフターメンテナンス
基本的に弊社にて施工させていただきましたお客様には、その後の弊社工事対象物の不具合が発生した場合や室内音響についてのアドバイスなどは無償にてアフターメンテナンスを行っております。
（自然・経年劣化及び、部材の損傷・損耗による交換等については、費用がかかる場合もございます。)
防音ドアや空調設備、照明器具やサッシに至るまで 建材メーカーによっては、メーカー保証もございます。
メーカーと弊社の2つの保証でご安心頂けます。
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