帯域別の減衰と吸音
部屋はどの周波数でも同じように鳴るわけではありません。残響時間を帯域ごとに測ると、尾はほぼ必ず平坦ではありません。多くの部屋は高域を素早く手放し、低域を抱え込みます。帯域別に見ると、その周波数依存性がはっきり見えてきます。
帯域別 RT60
帯域別の減衰は、周波数帯域ごとに別々に測った残響時間で、ふつう 125・250・500・1000・2000・4000 Hz 以上を中心とするオクターブ帯域です。信号全体で 1 つの RT60 ではなく、帯域ごとに RT60 が得られ、部屋の響きがスペクトルにわたってどう変わるかが見えます。
典型的な形は高域のロールオフです。上は短い RT60、下は長い RT60。2 つの物理が働きます。
- 空気吸収。 高域は距離とともに空気そのものへエネルギーを失いますが、低域はほとんど失いません。大きな部屋ではこれだけで高域の尾が目立って短くなります。
- 面のふるまい。 柔らかく多孔質な素材 — カーペット、カーテン、フォーム、布張り、人 — の多くは高域を効率よく吸音しますが、低域にはほぼ透明です。低域のエネルギーは通り抜けて跳ね返り続けます。
その結果、低域が最も遅く減衰します。これが未処理の部屋が「ブーミー」に聞こえる理由であり、低域の吸音（バストラップ）が部屋の処理で最も難しい理由です。
吸音係数
吸音は、面が反射ごとに取り除く音響エネルギーの割合で、0（完全反射）から 1（完全吸音）まで、ここでは帯域ごとにパーセントで報告します。減衰の素材側の対応物です。ある帯域で吸音が高いと、その帯域の RT60 は短くなります。
| 面 | 低域の吸音 | 高域の吸音 |
|---|---|---|
| 塗装コンクリート、目地を塞いだ組積造 | 非常に低い | 非常に低い |
| ガラス板、石膏ボード、薄い木パネル | 低〜中 | 非常に低い |
| カーペット、カーテン | 低い | 中〜高 |
| 吸音フォーム、ミネラルウール | 中 | 高 |
左（低域）から右（高域）へ上がる傾向を持つのは多孔質の吸音材です。カーペット、カーテン、フォーム、ミネラルウールがこれに当たります。抵抗のある材料の中で空気を動かすことで働くため、波長の短い高域で最もよく効き、低域は通してしまいます。
板（膜）振動型の吸音はその逆です。大きなガラス板や石膏ボードは低域の音圧を受けてたわみ、そこでエネルギーを失います（125 Hz で α ≈ 0.18、≈ 0.29）。一方で高域にはほぼ完全に反射的です（4 kHz で α ≈ 0.02〜0.09）。全帯域で一様に低いのは、目地を塞いだ組積造だけです。これは部屋を処理する前に知っておく価値があります。軽量な構造の部屋では、窓と石膏ボードがすでに主要な低域の吸音体になっており、壁に多孔質材を足しても低域には効きません。
帯域表の読み方
- 急な高域ロールオフ（高域が低域よりずっと速く減衰）→ 柔らかく吸音的な面。多くは小さめの家具のある部屋。暖かく聞こえるが、低域が非常に長いとブーミーになりうる。
- 平坦な帯域（すべての周波数が同じように減衰）→ 硬く反射的な面。多くは大きく何もない空間。明るく「ライブ」に聞こえる。
- 1 つの帯域だけ突出→ 共鳴、またはその範囲だけ反射的な面の可能性。ただし手を打つ前に隣接帯域と見比べてください。各オクターブの切り出しには 1 段のバイクアッドバンドパスを使っていて、スカートは IEC 61260 クラスのフィルターより緩く、隣の帯域が漏れ込みます。しかも帯域ごとの RT60 は独立に当てはめられます。1 つの帯域だけが他と食い違う原因は、フィルターの漏れや当てはめのノイズであることも同じくらいありえます。
帯域別の減衰は「この部屋はブーミー／明るい」を、指し示せるものに変えます。帯域は部屋がスペクトルの「どこ」で乱れているかを教え、それは部屋を処理するために必要な情報です。
libsonare が帯域別プロファイルをどう導くか
libsonare は（場合によってはブラインドで復元した）インパルス応答をフィルタバンクでオクターブ帯域に分割し、広帯域 RT60 と同じエネルギー減衰曲線の当てはめを各帯域に行って帯域別の残響時間を作ります。その帯域 RT60 と推定された部屋から、帯域ごとの実効吸音係数を逆算します。既定で使うのはアイリングの関係 α = 1 − exp(−0.161·V / (S·RT)) で、preferEyring を false にした場合はサビーンの α = 0.161·V / (S·RT) を使います。両者は吸音が小さいうちは一致しますが、おおよそ α = 0.2 を超えると食い違い始めます。音響処理された部屋や柔らかい家具の多い部屋はまさにこの領域で、サビーンの値は過大になり 1 を超えても頭打ちになりませんが、アイリングの値は飽和します。この逆算に使う表面積 S は測定値ではなく仮定されたシューボックス形状から来るため、係数は形状の事前値を引き継ぎます。帯域は独立に推定されるため、ノイズが多い・残響の乏しい録音では、個々の帯域が広帯域の数値より不確かになることがあります。1 つの帯域に細かい意味を読み込む前に信頼度スコアを確認すべきもう 1 つの理由です。