残響時間 RT60

残響が多すぎると、音声明瞭度に悪い影響を与えてしまいます。例えば、残響が多い学校の教室では、先生が話している内容が聞き取りにくくなってしまうことがあります。

また、残響が多い礼拝所では、音が消えるまでに数秒かかっているように聞こえます。宗教指導者は言葉をはっきりとゆっくり話し、ひとつひとつの話に間を空けます。このような話し方をする主な理由は、残響が気にならないようにし、スピーチが明瞭に聞こえるようにするためです。コンファレンスルームは、特に課題の多い音響空間です。ホワイドボード、スタイリッシュなガラスの壁、そして会議になくてはならない大きなテーブルは、すべて音を強く反射する面があります。これらが残響を増やし、音声明瞭度に悪い影響を与えます。

一方、残響が少ないコンサートホールでは、 オーケストラの豊かで温かい音の響きを損ねてしまします。

この動画では、XL2オーディオアナライザ、DS3 12面体スピーカー、PA3パワーアンプを使用した残響時間RT60の測定方法を説明します。

7ステップ-クイックガイド

1. 1.
   XL2のメインメニューでRT60を選択します。
   
2. 2.
   室内が静かな状態で、SETをクリックします。
   
3. 3.
   PA3で「EQ Pink」を再生し、レベルを調整します。（聴覚保護具を着用してください。）
   
4. 4.
   XL2のStartボタンを押し、RT60を測定します。
   
5. 5.
   音源オン/オフを3回繰り返します。
   
6. 6.
   Stopボタンを押します。
   
7. 7.
   レポートを印刷します。
   

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測定時に考慮すべき事柄

相関（Correlation）と不確かさ（Uncertainty）について

RT60は、実測された減衰曲線から 最小二乗法を用いて求められます。簡単に言うと、すべての測定データを反映する最も適した直線（回帰直線の傾き）が表示されます。

XL2は補助的な測定値として、相関（correlation）と不確かさ（uncertainty）を自動的に計算します。これら二つの値は規格により要求され、測定値の精度を示します。

• 相関（correlation） は、計算された回帰直線の傾きが、実測された減衰曲線とどの程度近似しているかを示します。相関の値が高いほど、直線的で歪みのない減衰曲線であることを表します。単位は相関係数（correlation factor）として%が使用されます。音源が停止された後、音圧レベルが完全に直線的に減衰した場合、相関係数（correlation factor）は100%になります。この直線性が悪くなると、相関係数が低下します。相関係数は、通常80～100%の範囲です。
• 不確かさ（Uncertainty） は、ピンクノイズが一定ではなくランダムな信号のため必要とされます。この値は測定された残響時間の長さと関係し、残響時間が長いほど、そして各周波数帯域での帯域幅が広いほど低くなります。また、帯域が低いほど高い値を示します。
  
  不確かさ（uncertainty）は、測定サイクル数、測定法（T20またはT30）、測定解像度（1/3または1/1オクターブ）に影響されます。

  
  これらの理由から、不確かさ（uncertainty）を低くするには（すなわち測定確度をより良くするには）

  • T20よりもT30が良い
  • 1/3よりも1/1オクターブ解像度が良い
  • 測定サイクルは3回よりも5回が良い
    （Note：測定は最低3サイクル必要です）

測定用マイクロホンをどこに設置したらいいですか？ クリティカルディスタンス D_c

複数の位置に音源とマイクロホンを設置し、測定したすべての結果から平均値を求めることを推奨いたします。これにより、例えば室内の モード （部屋の寸法により発生する共振）の影響を補正できます。

マイクロホンは、反射面（壁、ドア、窓、床、テーブル）から必ず1 m以上離して設置してください。

さらに、マイクロホンを設置する場所から音源までの距離を決める際に役立つ式があります。この式により、RT60を正確に測定する際、音源と測定用マイクロホン間で離すべき距離が分かります。

この距離は、クリティカルディスタンスとして知られています。式は複雑に感じるので、分かりやすくするため実際に数値を当てはめて計算してみます。

V = 室容積 [m³]
c = 音の速度 [m/s]
T = 予想される室内のRT60値 [s]

計算例：小さなホールで室内の温度が20℃、ホールの縦横が10 m x 9 m、高さ5 m、予想されるRT60は2秒とすると、マイクロホンは音源から少なくとも1.6 m離して設置しなければなりません。

V = 10 * 9 * 5 = 450 m³
c = 342 m/s (20℃における音の速度)
T = 2 秒

クリティカルディスタンス D_c = 2 *√ (450 / (342 * 2)) = 1.6 m

周波数解像度1/3、1/1オクターブのどちらで測定したらいいですか？

XL2アコースティックアナライザは、1/1オクターブ解像度でRT60を測定します。さらにオプションのエクステンデッドアコースティックパックを追加することにより、1/3オクターブ解像度による測定が可能になります。

多くの測定アプリケーションでは、測定仕様で1/3オクターブ解像度が要求されている場合を除き1/1オクターブ解像度で十分です。

T20、T30のどちらを選択すればいいですか？

音源により音圧レベル100 dBを作り出すことができる場合、T30でノイズフロアが55 dBまでの室内を測定できます

一般的に室内の暗騒音（例えばオフィス）は、ノイズフロアが40 dBから50 dBです。音源から60 dBの減衰を測定するには、このノイズフロアより75 dB（オートトリガで5 dB、ノイズフロアに10 dBヘッドルーム）以上の音を再生しなければなりません。スペクトル全体で125 dBで音を出力しようとした場合、特に低い周波数でとてつもない高い音圧が必要になり、技術的にも実現が不可能です。

従って、実際には反射エネルギーが20 dBまたは30 dB減衰する時間を測定します。歪みなく直線で減衰する場合おいて、外挿法により60 dB減衰する時間を推定することができます。

 

• RT60(T20) = 20 dB減衰する時間の3倍、または
• RT60(T30) = 30 dB減衰する時間の2倍

 

測定の不確かさを低くするという観点から、一般的にT20よりもT30が適しています。しかし、暗騒音レベルが非常に高い場合、または45 dB高いレベルで音源を再生することが困難な場合は、T20が適しています。.

RT60の代表値をどのように求めたらいいですか？

選択した周波数帯域の測定値を平均し、RT60を代表値で表すことができます。

RT60を代表値で表す場合、平均化の計算に用いた周波数帯域を必ず明らかにしてください。そうしないと、数値が意味のないものになってしまいます。

例えば、1/1オクターブバンドの500 Hzと1 000 Hzの時間を平均して残響時間を代表値で表します。

Frequency f [Hz]	RT60 Octave Band [s]
63	0.90
125	0.87
250	0.76
500	0.67
1000	0.59
2000	0.56
4000	0.56
8000	0.51

(0.67 + 0.59) / 2 = 0.63

計算結果より、T_{[500Hz, 1000Hz]} = 0.63

または、1/3オクターブバンド測定において、400 Hzから1250 Hzの6帯域での値から平均値を求めます。

Frequency F [Hz]	RT60 1/3rd Octave Band [s]
50	0.29
63	0.25
80	0.31
100	0.20
125	0.22
160	0.21
200	0.27
250	0.22
315	0.41
400	0.34
500	0.36
630	0.25
800	0.22
1000	0.23
1250	0.22
1600	0.22
2000	0.25
2500	0.21
3150	0.20
4000	0.22
5000	0.22
6300	0.21
8000	0.23
10000	0.22

(0.34 + 0.36 + 0.25 + 0.22 + 0.23 + 0.22) / 6 = 0.27

計算結果より、T_{[400Hz-1.25kHz]} = 0.27

上記の計算から求められた二つの値は、ISO 3382-1規格に準拠しており、 T_30,mid または T_20,mid と表示されます。T30とT20は、RT60が算出された減衰レベル（30 dBまたは20 dB）に基づいています。そのため、コンプライアンスレポート作成のため、および後日同じ条件で測定できるよう、レポートを作成する際に上記のような表（または 室内音響レポーター）にすべての周波数帯域の値を表示することが推奨されています。

一人で測定したほうがいいですか？

XL2アコースティックアナライザは、一人で測定作業ができるように設計されています。

しかし、測定作業の効率性を高めるため、室内に測定者以外の人がいても構いません。例えば、測定に使用している12面体スピーカーを移動する際、手伝ってくれる人がいると測定者は助かります。

測定中室内にいる人は静かにし、必ず聴覚保護具を着用してください。また、マイクロホンの近くには立たないでください。

測定中に室内に人がいる場合は音のエネルギーを吸収してしまうため、RT60値が短くなる可能性があります。そのため、測定中に室内に人が何人いたかを必ず文書に明示してください。

XL2のRT60技術仕様

XL2アコースティックアナライザは、

• RT60を63 Hz から 8 kHzで測定します。
• 1/1オクターブ解像度で結果を表示します。オプションのエクステンデッドアコースティックパックを追加することにより、RT60測定を1/3オクターブ解像度で測定できます。
• T20またはT30を選択できます。

XL2のRT60測定原理

XL2アコースティックアナライザは、自動的に残響時間RT60を算出します。

• サウンドレベルが5dB減衰したことを検出します。これは、音源が止まり、XL2がレベル減衰および残響時間測定を開始するトリガとなります。
• ユーザーが選択した20または30dBの減衰時間を検出します。
• 取得した減衰曲線に回帰直線を適用します。
• 以下の通りRT60値を算出します。
  
  RT60(T20) = 3 * 20 dB減衰する時間 または
  RT60(T30) = 2 * 30 dB減衰する時間

XL2は、内蔵するSDカードにすべての測定データを保存できます。そして、直接パソコンにデータ転送が可能です。測定データは、レポートとログファイルに分けテキストフォーマットで保存され、テキストエディタ（メモ帳やWordなど）で開くことができます。データはタブ区切り形式になっており、Excelなどのスプレッドシートにドロップすることで、表に見やすく表示させることができます。

規格に準拠したRT60測定レポートを作成する際は、「室内音響レポーター」PCソフトウェアを利用できます。このソフトウェアは、音響専門家の方々の評価、報告業務をサポートします。

下の表は室内の広さ、用途によるRT60の推奨値です。

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