08．音響
まずは，オンライン講義の様子をご覧ください（Youtube動画 約3分）
「音」というものは，空気の振動です．「音波」は，縦波であり，「疎」の部分（＝圧力が低い部分）と，「密」の部分（＝圧力が高い部分）とが交互に繰り返されながら伝わっていきます．そのときの圧力変化が１０Pa（パスカル）だったとしましょう．その場合，疎の部分では，－１０Pa，密の部分では，＋１０Paとなります．疎の部分というのは，横波でいうところの最も「谷」となる部分，密の部分というのは，最も「山」となる部分のことです．
「音に関する計算を行う場合には，レベル表示した上で計算する」ということを覚えて下さい．レベル表示した際の単位は，「デシベル」となります．また，レベル表示することを「デシベル変換する」とも言います．ここで用語を整理しておきましょう．まず，スピーカー等の音源の音の大きさを「音響パワー（W）」といい，音源から単位時間に発生する音のエネルギー量を表します．いわゆる「音響出力」と呼ばれるものですね．「音響パワー」をレベル表示（＝パワーレベル表示）したものが，「音響パワーレベル（単にパワーレベルともいう）」となります．次に，「音の強さ」です．「音の強さ」とは，音源から離れたある地点において，単位面積を単位時間に通過する音のエネルギー量（Ｗ/㎡）ですね．これをレベル表示したものが，「音の強さのレベル」となります．最後に，「音圧」を見てみましょう．「音圧」とは，先ほど大気圧に対する圧力変化であると説明しました．それをレベル表示したものが「音圧レベル」です．ただし，「音圧」と「音の強さ」との関係を考えると，「音圧の２乗」が，「音の強さ」に比例するという関係があります．そのため，音圧を音圧レベルとしてレベル表示する場合は，２乗して考えます．
「何故，ログ計算では，デシベル表示したもので考えていくのか？」というと，「音響パワー（Ｗ）」や，「音の強さ（Ｗ/㎡）」は，「エネルギー量」であり，「音圧（Ｐａ）」は，「圧力」であるため同時に比較検証できないからです（単位も異なるため）．ただし，レベル表示することよって，一般の音場については，等しいもの（等しい量）として扱えるようになるため，同時に計算することが可能となります．
さて，音を計算することが出来るようにはなりましたが，それはあくまで物理量の話です．同じ物理量の音でも，人間の感覚では，「聞き取りやすい音」と「そうでない音」とがあります．それは，音の周波数の違いによります．例えば，同じ１００というエネルギー量を持つ音であっても，周波数の低い音は聞き取りにくく，周波数の高い音は聞き取りやすくなります．「ラウドネス曲線」の図がありますが，例えば，同じ５０ホン（ｐｈｏｎ）という「音の大きさ」で考えた場合，周波数の低い音については，より大きな音圧レベルが必要となり，逆に，周波数の高い音の場合は，音圧レベルが低くとも，同じ５０ホンという音の大きさで人間は認識することができるのです．
点音源の音響出力がＰ（Ｗ）だった場合，音は，球面上に広がっていきます．
例えば，半径ｒの地点の音の大きさは，Ｐ／４πｒ＾2 となります．ここで，４πは，微小な定数であるため無視し，Ｐ／ｒ＾2 と考えることができます(ｒ＾2は，ｒの２乗を示す）．考え方としては，もともとＰという大きさであったものが，球面上に広がっていくため，半径がｒとなる地点においては，音の大きさ＝Ｐ／（半径ｒの球体の表面積） となるイメージです．これが，「点音源は，距離の２乗に反比例する」という理由です．
次に線音源ですが、線音源とは，点音源が線状に集合したものと考えましょう．
線音源を考える場合は，ある地点の音源における音の拡散状況に着目します．その場合，音は，円の円周上に広がっていきます（上図において，赤い円の部分です）．そのため，半径がｒとなる地点においては，音の大きさ＝Ｐ／（半径ｒの円周） となり，Ｐ／２πｒ となります．このとき，２πは，微小な定数であるため，先ほどの点音源同様に無視して考え，Ｐ／ｒと考えることができます．そのため線音源の場合は，距離（ｒ）に反比例することになります．
上記の話をまとめてみましょう．次のように計算します．
■学習のポイント
上記で「点音源からの距離が２倍になると６ｄＢ減衰する」ということを説明しました．点音源からの距離が２倍になると，音の拡散する面積は約４倍になると考えることができます．つまり「音の強さ」は１／４倍になり，「音の強さのレベル」は－６ｄＢとなるということです．
こう言う話の後で何ですが，原理を知っている方が応用に強いとは言え「それが理解できないと為す術がない」というわけではありません．デシベル計算が苦手という方は，捨て問題にする前に，次の事を暗記しておいてください．
・音の強さのレベルと音圧レベルは，ほぼ同等に扱える．
・音の強さが２倍になると，音圧レベルは３dB増加する．
（音の強さが４倍になると，音圧レベルは６dB増加する）
・点音源からの伝搬距離が２倍になると，音の拡散する面積は４倍
になるため，音の強さは1/4になる＝音圧レベルは６dB減少する．
その道の専門家にとっては初歩的な話でも，これから学ぶ人にとっては，とてつもなく難しい話が一級建築士試験の知識には沢山あります．バックボーンも各自異なるわけだし，習得の仕方は変わって当たり前．「どのレベルまで理解しているか」よりも「どういう出題に対してどう備えるべきか」を考える方が重要だったりします．