低周波音の速度と、特化吸収材について

質問

低周波発信装置で、モノタロウでこのようなスピーカー付きのものが販売されていました。
https://www.monotaro.com/g/03273917/

これは、もしも悪いことに使おうと思ったら使えてしまうものだと思うのですが、こういった機器で低周波音を発生させた場合、その音は時速何メートルほどの速さで伝播するのでしょうか？J-Stageにあった論文では340m/sの速度（中学生の頃習っていた速度ですね）とあったので、低周波であろうと高周波であろうと、伝播する速度は気温の影響を受けるものと思われますが・・・一応確かめておきたいので、質問します。

またオーディオの聴こえをよくする吸音材として、2009年の記事ですがクワイセントパネルという製品が発売されていたようです。
https://www.phileweb.com/review/article/200910/07/71.html
低周波の音を吸収する素材だそうで、記事掲載のグラフを見てみると確かに吸音材なしより残響時間という値が低減しているのがわかります。音楽の聞こえがクリアになったというレビューも。

そこで、低周波音を吸収する素材が他に何か、手ごろな値段（1万円～2万円）で入手できないかと思っているのですが、低周波に特化した吸収素材をご存じの方いましたら、URLを載せてくださると助かります。よろしくお願いいたします。

回答No.3

HAL2（@HALTWO） · ベストアンサー

大気中の音波速度は -50℃〜+100℃ ぐらいならば (331.5+0.6t)m/sec で計算します。
20℃ならば 33.1.5+0.6×20＝343.5m/sec ですね。
しかし 20℃±10℃ ぐらいだと 343.5m/sec ± 6m/sec しか変わらないので室温ならば 340m/sec ぐらいと考えて全く問題ありません。
……でも超音速航空機が巡航する高度 10km〜20km の成層圏では大気温度が -56℃ぐらいで安定しているので M2.0 (Mach2.0) というのは 2×340m/sec＝680m/sec ではなく 2×298m/sec＝596m/sec になります。

低周波発生装置は電気出力ですので電気力を音波力に変換する Speaker なり振動板がなければ何の役にも立ちません(^^;)。
振動板は Speaker Unit でなくても良く、低周波発生が目的ならば振動板は大きく重いものになりますので、大きく重い振動板を震わせる Power を持つ磁石と Voice Coil が重要になりますが……。

低周波音と言っても人体に悪影響を及ぼす極超音域なのか音楽の最低周波数域となる極低音域或いは重低音域なのかによって異なります。

Audio で初心者が間違え易いのは 10000Hz から 15000Hz までの音域は 20Hz から 40Hz までの音域よりも『狭い』という事……私も小学生の頃は (Piano を習っていたくせに) Cassette Tape Recorder の高域性能が「10000Hz から 16000Hz に広がった」といった宣伝文句に踊らされていて「そんなの低域性能が 60Hz から 30Hz に伸びるよりも狭いじゃん」と気付いたのは中学生になってからでした(笑)。

20Hz 前後から下の極超低周波は耳では聞こえなくなり、皮膚で感じる……耳で感じる Sonic 以下の Subsonic という領域……まぁ『風』とか『振動』になります。

極超低周波を減衰させるには「吸音する」とは考えずに「制振する」と考えれば自ずと安価な制振材を考えられるでしょう(^_^)/。

一方、20Hz 前後から 80Hz 前後までの極低音から重低音を吸収するのに安価な方法は Bass Reflex Speaker と逆の発想で行います。

Bass Reflex Speaker と言うのは Speaker Box に丸い孔が開いていて、そこに円筒形の管が入っている Speaker です。

この管の開口面積と長さ (深さ) が Box 容量との関係式で導き出される低周波にて共振する事によって小さな Speaker でも低音が良く出るようになっているのですが、この Bass Reflex Speaker System から Woofer Unit を外して蓋をし、中に Glass Wool 等の「空気振動 (音波) Energy を熱 Energy に変換する」吸音材を入れてしまえば低周波吸音 Box になるというわけです。

吸音材は材質や形状によって吸音効率が異なりますが、劇的に高性能な材質というものもないので、Sponge でも綿でも毛糸屑でも大して変わりませんし、形状も音波が当たる表面積が大きいほど良いという以外に特に決まりはありません。……なにしろ音波を受けて振動する事で音波 Energy が根知 Energy に変換されるのですから……。

この考え方で、もっと安価に自作する低周波吸音管として筒形のものに吸音材を入れて転がしておくというものがありますね……吸収する周波数に合わせて筒の直径と長さを計算で求めなければなりませんが、四角い筒状の吸音筒を 10 本ぐらい作っても 1 万円もかかりません。

吸音筒は円筒形でなければならない事は無く、筒の材質で吸音率が大きく変わることもないので、高速道路脇の防音壁なんかは Concrete 製ですし、日本だけがその技術を持つ Stealth 潜水艦の Sonar 吸音構造は鋼鉄製です(^^;)。

いろいろな所に使われている吸音壁にはこんなものもありますね。
http://www.showon.co.jp/bouon/2_queon/queon.html

要は「その周波数に共振する筒に音波を入れて、音波が筒で共鳴せずに減衰してしまうよう綿のような吸音材で音波振動を吸収すれば良い」というもので、上手く設計すれば綿のような吸音材を用いなくても、上記 URL のような「孔だけ」でも吸音できてしまいます……新幹線の Tunnel 開口部もそんな設計になっていますね。

低周波吸音筒の開口部面積と筒の長さを決定する計算式は……Bass Reflex 計算式で良かったんだっけか……遙か昔に作ったきりなので、忘れた！ 何処行ったっけ(^◇^;)爆)！……もう作る Mania がいないのか Web でも探せない(^^;)！

まぁ低音吸収は防音と言うよりも防振に近いので比較的広い低周波数域全体を吸収させて、乱れた分を Amp' の Graphics Tone Controller で補正してやれば良く、段ボール箱でも作る事ができます。

https://community.phileweb.com/mypage/entry/136/20080831/6889/
は吸音か散音かを選べるという興味深いものですが、Bösendorfer という Australia の著名な Piano Maker が設計した Speaker System には、この散音と同様の考え方の響鳴構造が組み込まれていましたね。

素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

HALTWOさん、回答ありがとうございます。低周波・高周波ともに気温の影響は普通程度であればあまり大きくは受けず、だいたい330m/sぐらいのスピードで直進するのですね。

モノタロウに出されていた低周波発生装置はスピーカーも一緒にセットになっていましたので、購入すればすぐ、いろいろな周波数の低周波を出せると思います。ただ結構値が張るのでなかなか手は出せないですが・・・

周波数帯では、高周波になればなるほど音域のレンジ？が狭くなるのは知りませんでした。10000～15000Hzは5000Hzも広さがあるのに、20～40Hzの20Hzしかない広さよりも狭いとは。

他の回答者さんからは5mmほどのゴム板でも十分とのことでしたので、天井に下げられるぐらいのものを購入してみるというのも一つの手ですね。スピーカーは、今はパソコンのモニターから音を出していますが、スピーカーの箱があれば改造してもよさそうです。吸音するのに筒状のものを使用するというのもあるんですねえ・・・エコキュートなんかも低周波を発生させますが、その機械を囲むように吸音筒を配置したら静かになるかもしれませんね。

低周波と高周波の音域のお話と、筒状の吸音材、吸音よりは制振志向で行った方がよい、と参考になりました。

回答No.5

FattyBear

低周波発信装置は特別、悪事に使うような機器にはなりません。
低周波（音速）はそうですね。気温も多少は影響します。高周波（電波）はほとんど影響しません。低周波は空気振動ですが電波は違います。
吸音材は適度に使えば良い音になりますが使い過ぎると迫力の無い音になります。屋外で音楽を聴くのと同じです。無響室というのをご存知ですか？
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%84%A1%E9%9F%BF%E5%AE%A4

お礼

回答ありがとうございます。何やら遠隔から機器を使用して家全体に健康被害を与えるという話を読んだもので、気になっておりました。高周波、それこそレーダーほど強いものを発するものだと、電子レンジのように軍の兵士が内臓を焼かれていたなんてことはあったようです。

無響室というのは知りませんでした。無音室というものは知っていましたが・・・。低音の吸音については、他の回答者さんからも紹介URLをいただいていますので、その中から一つを選んで試してみようと思います。

回答No.4

tetsumyi

大きいゴムシートをぶら下げると低音域を吸収できます。
厚さは５ｍｍ以上で充分ですが表面は中高音域を反射しますから吸音材を張る必要があります。
高性能吸音材はここで買えます。
https://www.amazon.co.jp/%E6%9D%B1%E4%BA%AC%E9%98%B2%E9%9F%B3/s?k=%E6%9D%B1%E4%BA%AC%E9%98%B2%E9%9F%B3
大きい面積にしようとすると２万円では不足だと思います。

お礼

回答ありがとうございます。大きいゴムシートで制振を狙うのですね。教えていただいたURLも参考に、一つ選んで使用してみようと思います。ぶら下げておくだけでいいなら、こう、音が集まる？ような部屋のポイントにするとよさそうです。

回答No.2

Higurashi777

音速に周波数依存性はありません。温度依存性はあり、気温t(℃)の時の音速Vは以下の公式で導かれます。
V=331.5＋0.6t　(m/s)

で、中低周波数域で良ければ「カルモフォーム」はどうでしょうか。
https://www.calmofoam.com/
https://www.pialiving.com/fs/pialiving/c/calmo_foam
あとはSHIZUKAもありますね。
https://www.shizuka-ssp.jp/products/ssp-e-38

まあこの辺は実際には「やってみないとわからない」ので難しいところですが・・・

以上、ご参考まで。

お礼

回答ありがとうございます。紹介していただいたURLを参考にさせていただきます。カルモフォームが現在では第一選択になりそうです。今すぐ対策をしたいというわけではなかったりもするのですが、必要になった際、まずはこちらを試してみようと思います。

回答No.1

John_Papa

こんにちは。

今までの研究で、音速は周波数や気圧によって変化しないとされています。
幾つかの公式が発表されていますが、ほとんど使う機会がないので、資料をしまい込んだまま行方不明で、例を提示できません。15℃秒速340mでほとんど間に合ってしまいますから。

大気の組成によって、音速が変わります。
興味が有れば、ヘリウムやフロンガスなど例、「ドナルドダックボイス」で検索してみてください。

低周波の音を吸収する素材で手ごろな値段のものとしては、
薄板のボード壁、断熱材入りだとなお良い。パネル工法の木造建築は、なかなか高性能です。普通の建築法である程度有効な低音吸収ができます。（計算して施工してくれるとベストなのだけど）
四角な部屋の三面が集まる８つのコーナーは低音が吸音されにくい場所なので、８つのコーナーにウレタンクッションなどを設置すると効果的です。
美的には市販の「吸音パネル」の方が良いので、さがしてみてください。
https://www.amazon.co.jp/s?k=%E3%82%B3%E3%83%BC%E3%83%8A%E3%83%BC%E5%90%B8%E9%9F%B3%E3%83%91%E3%83%8D%E3%83%AB

70代くらいのオーディオマニアなら、ビール瓶ケースに一杯（たぶん20本だったと思う）の空きビンを詰めて床のコーナーに置いてた流行の記憶も有ると思います。
今はペットボトルで吸音している人もありますよ。
http://www.lcv.ne.jp/~kawakami/index_SoundLabK-studio.html
住まいに合う方法を工夫してみてください。

お礼

ジョンパパさん、回答ありがとうございます。音速は基本的に日本の気候・空気の条件であればそう上下することはないのですね。ドナルドダックボイス、検索してみました。三倍も音速が違ってくるみたいなのですが、分子構造の都合で速くなるんでしょうか。

吸音材については、ゴム板+吸音パネルというのがよさそうです。ペットボトルレゾネーターをやっている方のブログを読みました、1000本とか設置するのは大変そうです（笑、対策は今すぐというわけではないのですが、まずは市販品でいってみようと思います。