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ホールに潜む ミステリー ゾーン (スポット)とは? 

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理工系出身の自治体施設課・建築課の担当者に捧げるシリーズ「失敗しない・ホール計画の手引き」講座 続編。

ミステリースポット

定在波の悪影響(※1)で、「特定周波数の音が消失したり」「幽霊楽器」が聞こえたりする領域。

音響学的背景

音響学的には物質の不連続面すなわち「界面では必ず反射が起こる!」

1)異なった物質間での音の反射

異なった音響インピーダンスを有する物質1と物質2の境界について考えるた場合、反射音(圧)は音響インピーダンスZの値の「積と差の関係」になる。このことを音圧反射率Rという。

R%=(Z1・C1-Z2・C2)/(Z1・C1+Z2・C2)

音響インピーダンスZ=音速C(m/sec) X 密度ρ(kg/㎥)

音速C(m/sec)=√K/ρ なので置き換えると。K;体積弾性率

Z=√ρ・K となり 密度と体積弾性率の積の平方根となる。

さらに、Z1<Z2すなわち、音響インピーダンス小→大と進み反射した場合位相変化はない。

2)反射波の位相

閉鎖された空間(ホール)で定在波が発生した場合、ホールの空間は空気で満たされておりZ1の値は微小、それに対して壁面は個体なのでZ2の値は大、すなわち、解説1番のように壁面では特定の周波数(定在波)において常に音圧0に近い状態となる!

ミステリースポットの種類

ホールは閉鎖された空間なので前項の現象がホール中央部でも現れる。

結果としてその場所では周波数特性に「うねり(山(peak)や谷(trough)」)が生じ楽器の音色が変化したり、最悪 幻聴ではなく「幽霊楽器」が聞こえたり、特定の楽器が消失したりする現象が発生する(している)場所が発生する

特定音(楽器)の消失

ホール中央部、側壁直近では、「定在波の節」が生じる。

すなわち外部解説記事にあるようにこのポイントでは特定周波数(定在波)の音圧が0になってしまう!

つまり周波数特性に谷が生じるわけである。

結果として、「楽器の音色が大幅に変化」してしまう。

最悪の場合特定の「楽器やパート全体が消失」してしまう場合もある。

指揮者 井上道義氏の体験談はこちら

幽霊楽器が現れる現象

また、定在波の悪影響はスポット的に現れるのではなく、発生しているゾーン内すべての領域で発生し、場所によっては「幽霊楽器」が現れたりする!

これは、「定在波の腹」に当たる部分で、定在波の音圧が増加し、前項同様に周波数特性に乱れ(山(peak)や谷(trough)などのうねり)が生じが結果的に「楽器固有の音色」が変化し「別の楽器」に聞こえたり、ありもしない「幽霊楽器」が現れたりするわけである。

これは

実際に聞こえてきた音を、人の経験記憶で脳内に作られている「固有楽器の周波数スペクトラム」マップとの照合で、楽器の音色を特定しているために、リスニングエリア内で周波数特性に乱れが生じると、「他の楽器に化けたり」その場にいないはずの「幽霊楽器」が生じてしまうためである。

実例

草津音楽の森国際コンサートホール(※ガイド記事はこちら)での「幽霊ホルン」は有名。

護岸された堤防、プールなどの水内際での現象

実際に、目にすることのできる現象として、プールなど護岸された垂直な堰堤などにさざ波(表面波)が進行してきた場合には、入射波と反射波が打ち消しあって、「堰堤直近では波はほぼ消滅」しているのを目にすることができる。

ゴーストバスターズになる解決・改修手段は

定在波は対抗する壁面(天井と床の関係含む)同士が完全に並行している場合に発生するので、並行面をキャンセルすれば発生しない!

しかも、壁面全面を加工する必要はなく、オーディエンスの聴取位置、つまりはおおむね床面から人の背丈(約1.8m)ほどの範囲内に以下に示す壁面処理を施せば解決できる!

対策1 スラント壁面の採用

一般に広く用いられている手法で外反(外傾スラント)、内傾スラントなど、壁面材を傾けて表装し、対抗する並行面をキャンセルする手法。

対策2 アンギュレーション壁面処理

壁面にアンギュレーション(屈曲)を与えて対抗面と並行する平面をなくす。

誤解されているガセねた(効果のない対策)のいくつかについて

残響調整装置(吸音装置)(※2)

「もっともよく見かける誤処置」がこれであるが、残響を含む反響音(※3)と定在波は全く別物であり、吸音壁構造では解消できない!

音響設備機器メーカーは売上(設備費)確保のためにこの装置の設置を進めたがるが、はっきり言わせてもらて、「サプリメント(健康補助食品)」ほどの効果もない紛い物装置の典型ではある。

グルービング壁材への換装

グルービング材とは、米国で開発された壁材で、表面に巾・深さ・配置ピッチの異なったグルーブ(溝)加工を施したパネル材のことである、日本国内ではオリジナルのグルーブ加工の代わりに、プレーンな合板などに、サイズの異なった桟を配置し以下に示す効果と同様の効果を狙っている場合が多く、ホール改修時の定番壁材になりつつある。

グルービング材の音響効果

あなたの耳の構造を思い出せば分かりやすいと思うが、圧力波である音は狭所でも入り込む、つまりブルービング材のボトムから跳ね返ってくる反射波と表面で跳ね返る反射波を干渉させて、反射波音圧を下げようと言うのがグルービング材である。

可聴音の範囲20Hz~20KHzの範囲は波長に置き換えると約17m~17mmの広範囲で、最低1/4波長のずれで干渉効果を得ようとしても十数ミリの溝深さでは、7KHz(λ70㎜)つまり基音でも4オクターブ目のA音程の高い音であり、定在波が問題となる110Hz(λ3m!)以下の低音には干渉による定在波解消効果は期待できないことになる。

つまりは「壁面での初期反射軽減」や「後期残響の抑制」には効果を発揮するが、前出壁面スラント処理や壁面アンギュレーションを併用しないと定在波対策の決め手とはならない!

※1、定在波の悪影響に関する解説記事はこちら。

※2、関連記事現代の3大迷発明!「からくり小屋列伝」はこちら。

※2、直接音、初期反射音、残響音についての(株)エー・アール・アイさんの解説はこちら。

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公開:2018年8月 9日
更新:2018年10月 2日

投稿者:デジタヌ

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