音響設計にとって、対象物を作る前に結果を予測することのできる「音響シミュレーション技術」は非常に重要です。ヤマハでは音響シミュレーションにより、設計段階における室内音響特性の予測や、室の形状・内装仕様の検討を行っています。ホールの音響性能を表す残響時間をはじめ、客席における音圧分布(Strength G)、音の拡がり感(LE)、明瞭性(C80, D50, STI)や舞台上の演奏のしやすさ(ST)等の聴感印象に関わる物理指標を算出し、解析結果をホール音響設計にフィードバックしています。

音響シミュレーションは、音響伝搬における音の回折、干渉のような音の波動的な性質の考慮の有無により、二つの手法に大別されます。一つは音の波動性を無視し、エネルギー伝搬を幾何的に模擬した『幾何音響シミュレーション』、もう一つは音の波動的な性質を考慮した『波動音響シミュレーション』で、用途・目的に応じて最適な解析手法を使用しています。

幾何音響シミュレーション

幾何音響シミュレーションは音の波動性を無視し、音のエネルギー伝搬を幾何的にモデル化した手法で、代表的な手法として「音線法」と「虚像法」があります。特徴としては、解析する周波数に応じて空間を分割する必要がないため、大空間でも比較的低負荷で解析を行うことができ、中高音域の解析に適しています。インパルス応答として全時間応答を計算することができ、解析結果を聴感的に確認することも可能です。

幾何音響シミュレーション適用例

波動音響シミュレーション

波動音響シミュレーションは音の波動的な性質を含めた微視的なモデル化による手法です。代表的な手法として、「有限要素法」、「境界要素法」、「時間領域有限差分法(FDTD法)」があります。特徴としては、空間全体を離散化する必要があり、計算負荷が空間の大きさや解析周波数に依存します。音の波動的な性質の影響が大きい低音域の解析に適しています。

波動音響シミュレーション適用例