わずかな細工で部屋の音響特性を劇的に改善する

 「いい音を出すにには部屋が重要」 「部屋が良くないと、どんなに良いスピーカもその性能を発揮できない」・・よく聞かれるフレーズだが、具体的に何が課題でどうしたら直るのか、わからない人がほとんどだと思う。闇雲に吸音材を配置すれば、無響室のような潤いの無い環境になっててしまう。
 音を悪くする要因に「定在波」がある。平行な面で構成される室内にはたくさんの音響的な固有振動モードがあり、残響が多いとこれらのモードが励起されて定在波が立ちやすい。定在波が立つとその周波数のレベルが盛り上がると同時に過渡応答が著しく劣化しブーミーになる。

 

定在波が音をダメにしている

 定在波には「腹」と「節」があり、腹で音圧最大、節で音圧ゼロになる。部屋の壁付近や隅は腹になる場合が多く、角はすべての固有振動モードで腹になる。
 スピーカーを部屋の中央に置くと指向性のない低音は四方に拡散してしまい、スピーカーの実力を下回る低音しか出ない。この問題はスピーカーを部屋の壁や隅に接近させることで改善するが、これをやると定在波が励起されてブーミーな音になってしまう。

 一般家庭のリスニング環境ではこのように低域特性が定在波とのトレードオフになっていて、スピーカーのセッティングが音質以前に定在波が少なくなる配置を探す試行錯誤になっている。

 

定在波の改善に伴う弊害

 この問題を改善する方法は2つある。一つは部屋から平行な面を無くすことで、こうすると固有振動モードの存在自体を無くすことができる。もう一つは吸音材を貼って減衰させる方法だ。どちらかの方法で定在波をなくすことができれば、低音を床や壁の距離で調節でき、スピーカーの能力を最大点発揮できるようになる。

 平行な面を無くす方法では反射壁のサイズが対象の波長に近くないと効果が無く、傾斜角度も波長との関係がある。低周波の波長は数メートルになるため、絵画の額をちょっと傾けたり、室内に凹凸のある壁掛けをペタペタ貼ったくらいでは効果が無い。勾配天井が効果的だが、大規模な工事を伴うため新築時に計画しないと難しい。
 吸音材を貼る方法は容易だが、無暗に吸音すると部屋の残響が減ってデッドな環境になってしまう。音楽を楽しむためには、残響時間も大切な要素だ[1]

 

ポイントは部屋の「角」にあり

 部屋の残響を犠牲にせず、定在波を抑える方法はないものか。この答えは、上述した「部屋の角がすべての固有振動モードで腹になる」特徴に注目することで導かれる。吸音材は音の振幅が最大になる「腹」に置くのが最も効果的だ。とすると、すべての固有振動モードで腹になる部屋の角に吸音材を配置すれば、全ての固有振動モードに対し効果的に減衰を働かせることができる。

 角の吸音だけでは効果が不足する場合がある。角の次に効果があるのが隅だから、部屋の角や隅に吸音材を設置する。このような目的で作られた商品にオトピタ03がある。オトピタは納まりが綺麗だが、どのくらい必要かわからないし、沢山使うとコストがバカにならない。代替品として長細い抱き枕が使える。何を使うにせよ、20cm以上の厚みを持った吸音物を角や隅に置くことがポイントになる。

 

測定しながら適材適所、必要最小限に

 吸音材の設置場所や量は部屋により異なる。この対策は聴感だけの試行錯誤ではなく測定を併用するのが望ましい。部屋の角に小型スピーカーを置いてピンクノイズなどで音響加振し、部屋の別の角(床や天井付近)で測定すると全部の定在波を一度に観測できる。

teizaiha1 左は定在波の測定例。75Hzとその2倍のピーク(矢印)が定在波。3倍は励振されていない。定在波は共鳴の一種なので、振幅の成長や減衰する時間が遅い。イコライジングやアンプの自動音場調整機能を使って音圧レベルだけ見た目だけフラットにしても意味が無いのはそのため。

 

 定在波の周波数が判明したら部屋の寸法から定在波の周波数を計算して確認する。定在波の概略周波数は、170/壁間距離(m)の整数倍になる。定在波の最も低いピーク周波数がわかったら、この周波数で正弦波を連続再生しておいて、吸音材を配置しながら解消を図る。測定に使うツールはWaveGene,WaveSpectraで十分。録音はICレコーダーが便利だ。

 

 以上の対策が終われば、スピーカーの性能を100%引き出すためのセッティングにトライできる。定在波さえ抑えてしまえば、室内音響で他に難しい課題はあまり無い。

(ちなみに創造の館リスニングルームは、新築時にこの検討を行い、この対策を理想に近い形で実現した事例の一つです)

 

<参考購入先>
抱き枕 コーナーと隅の吸音に使える抱き枕
布団のワタ 抱き枕の中身がビーズの場合はこれに入れ替えてください
スポンジブロック 厚み10cm以上のものが吸音材に使えます
オトピタ03
コーナー用の吸音材 値段が一桁高いです。大型のぬいぐるみが代わりに使えます
ソニーICD-UX マイクロフォンの特性がフラットで測定に向くお勧めのICレコーダー。1つ持っていると便利です

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創造の館リスニングルーム

<参考文献>
[1]リスニングルームの設計と製作例 加銅鉄平著 設計バイブル。12畳で0.50Sec、20畳で0.55Secが一つの指針です

 

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