音の基礎知識
このページは、騒音・低周波音の測定や報告書を読む際に必要となる、 基本的な物理量と用語を簡潔に整理した技術解説ページです。
1．音とは何か
音とは、気体・液体・固体などの媒質中を伝わる圧力変動です。 空気中では、音源の振動によって空気の圧縮と膨張が生じ、 その圧力変動が伝わることで音として知覚されます。
音は一般に縦波として伝わります。 波の1周期に対応する長さを波長、 1秒間あたりの繰り返し回数を周波数といいます。 周波数の単位は Hz（ヘルツ）です。
2．音圧と音圧レベル
音による圧力の変化分を音圧といいます。 ただし、人が知覚する音圧の範囲は非常に広いため、 実務ではそのままの圧力値ではなく、対数で表した音圧レベルを用います。
Lp：音圧レベル（dB）
p：音圧の実効値（Pa）
p0：基準音圧 2×10-5 Pa
音圧レベルの単位は dB（デシベル）です。 dB は対数量であるため、数値の単純な加減算では 音の物理量そのものを正しく扱えない場合があります。
3．音のエネルギー比とレベル差
同種の音を比較する場合、音のエネルギー比 n に対するレベル差は 10log10(n) で表されます。
| エネルギー比 n | レベル差 |
|---|---|
| 2 倍 | 約 3 dB 増加 |
| 3 倍 | 約 4.8 dB 増加 |
| 4 倍 | 約 6 dB 増加 |
| 10 倍 | 10 dB 増加 |
| 1/2 | 約 3 dB 減少 |
| 1/10 | 10 dB 減少 |
例えば、同程度の音源が2つになった場合、 レベルは単純に2倍の数値にはならず、おおむね 3 dB の増加となります。
4．周波数と波長
周波数が低いほど波長は長く、周波数が高いほど波長は短くなります。 波長 λ は、音速 c を周波数 f で割ることで求められます。
λ：波長（m）
c：音速（m/s）
f：周波数（Hz）
例えば、音速を 340 m/s とした場合、 1000 Hz の音の波長は 0.34 m となります。
| 周波数 | 波長の目安（音速 340 m/s とした場合） |
|---|---|
| 31.5 Hz | 約 10.8 m |
| 63 Hz | 約 5.4 m |
| 125 Hz | 約 2.7 m |
| 1000 Hz | 約 0.34 m |
| 4000 Hz | 約 0.085 m |
5．音の伝搬と距離減衰
自由空間で点音源から放射された音は、距離が離れるほど拡散し、 一般には距離が2倍になるごとに約 6 dB 低下します。
一方、道路交通騒音や鉄道騒音のように、 連続した音源として扱う場合は線音源として考えることがあり、 この場合は距離が2倍で約 3 dB の低下を目安とすることがあります。
ただし、実際の環境では地面・壁面・天井・遮へい物・気象条件などの影響を受けるため、 現場では理論値どおりにならないことがあります。
6．低周波音について
低周波音は、一般に 1 Hz ～ 100 Hz 程度の低い周波数成分を含む音を指します。 このうち、概ね 1 Hz ～ 20 Hz は超低周波音として扱われることがあります。
低周波音は波長が長く、建具や構造物の影響を受けながら伝わるため、 通常の騒音とは異なる性質を示すことがあります。 実務では、1/3オクターブバンド分析や周波数別の確認が重要になります。
| 区分 | 周波数帯の目安 | 備考 |
|---|---|---|
| 可聴音 | 概ね 20 Hz ～ 20 kHz | 一般に人が音として知覚する範囲 |
| 低周波音 | 概ね 1 Hz ～ 100 Hz | 低い周波数成分を含む音として扱われることが多い |
| 超低周波音 | 概ね 1 Hz ～ 20 Hz | 低周波音のうち、特に低い周波数帯 |
| 超音波 | 20 kHz 超 | 一般に可聴範囲を超える周波数帯 |
7．音速
空気中の音速は一定ではなく、温度によって変化します。 実務上は、おおむね 340 m/s 前後として扱われることが多いですが、 温度条件に応じて補正して考えることがあります。
c：音速（m/s）
t：気温（℃）
8．備考
実務で用いる評価量は、目的により異なります。 騒音レベル、等価騒音レベル、時間率騒音レベル、最大値、 周波数分析結果などは、案件の目的・基準・整理方針に応じて使い分けます。
このページは、音の物理的な基礎事項を整理した技術解説であり、 個別案件の評価方法や法的判断を示すものではありません。
