１．概要
21世紀になって，楽器のメディア性が高まり，楽器に対するニーズが多様化して，より高機能・高性能な楽器に進化することが期待されており，そのために従来型とは違う革新的な研究開発手法が求められている。 本研究では金管楽器，特にトランペット吹奏系を線形シミュレーションにより，設計の段階で管体の音響特性の予測と評価を的確に行うことを目標とする。
まず1章の緒言では本研究の背景と研究の目的と目標について述べる。本論２章で金管楽器音響管の音圧の伝達特性などの音響特性の解析理論を示し，キャビティ・レゾナンス実験モデルとインパルスレスポンス実験モデルを想定して理論の妥当性と管体内径形状モデリングの精度を検証する。次に３章では音響管理論の展開として，キャビティ・レゾナンス実験モデルにより共振特性を解析して，吹奏時に於ける金管楽器の唄口端の実効入力インピーダンスの導出と音高設計への適用について述べる。更に４章では金管楽器の管体形状，特にマウスピースの形状が音響特性に及ぼす要因について，唄口端からの入力として周期的パルスを仮定して音圧の伝達特性を分析し，マウスピースの形状が音質や音量等の音響特性に及ぼす要因について解析する。５章では4章の解析結果に基づいて，特徴的な3種類のマウスピースについて吹奏時の入力波形を推定算出して，管体の伝達特性を反映させるように吹奏入力のモデリングを行い，この入力モデルにより吹奏時の放射スペクトルを推定算出してマウスピースや管体形状と吹奏感や音色との関係を評価し，さらに可聴化システムへの適用性を示す。６章の結言では纏めとして，本研究の成果を挙げ，金管楽器の音響特性設計システムを提案して金管楽器の音響特性設計のエンジニアリングモデル構築の構想を示す。今後の課題として，本研究の成果を活かす形で金管楽器のPSEシステム(Problem Solving Environment System)の試案をそのアプリケーションとともに示す。
Outline： In the 21st century, the media aspect of instruments has enhanced and
the needs for instruments have diversified, and they are expected to evolve
into more sophisticated and high-performance instruments. For this reason,
a revolutionary research and development method which is completely different
from the conventional methods is demanded. This study, therefore, establishes
a research and development support environment that specializes in the
research and development of instruments, especially wind instruments, centered
around the CAE ( Computer Aided Engineering ) technology and shows its
effectiveness by applying it to the model simulation of instruments. The
purpose of this study is to provide the environment to researchers and
developers as a research and development method of instruments. In this
paper, the research on the design evaluation system for the acoustic characteristics
of brass instruments, especially those of trumpet. The acoustic study and
analysis method of brass instruments is outlined. Chapter 2 is the empirical
estimation of effective input impedance at blowing stage and its application
to the pitch-design of brass instrument. Chapter 3 is the evaluation of
acoustical factors of the brass instrument based on its transfer functions
considering those of the mouthpiece portion. Chapter 4 is the modeling
for the factors of acoustical resonator concerning timber and blowing impressions
of brass instrument. Chapter 5 is the modeling for the factors of acoustical
resonator concerning and blowing impression of brass instrument. Finally,
the PSE (Problem Solving Environment) System is shown with some applications.
２．研究の成果
本研究の成果を以下にまとめる。
（１） 音響特性の解析手法としてPM法を用いずに，吹奏時の実測値を使って唇の効果をCR法，IM法，IR法に組み込む数値計算モデルを提案してその精度を検証して有用性を示した。
（２） 吹奏時に於ける金管楽器の唄口端の実効入力インピーダンスを導出して音高設計に適用してその有用性を示し，吹奏パターン設定の妥当性を示した。吹奏推定値は管楽器の音高特性を規定するものであり，今まで曖昧であった金管楽器の音高特性設計の基準となる。
（３） 楽器の管体形状，特にマウスピースの形状が音質や音量等の音響特性と吹奏感に及ぼす要因について解析した。マウスピースによる音色形成について，マウスピースごとのテーパの違いが管内音圧の位相の進みの違いを生み，出口音圧の違いを生むことを明らかにした。
（４）金管楽器の音色と吹奏感の評価のために吹奏系のモデリングを行い，入力スペクトルモデルが奏者の吹奏感に対応し，出力スペクトルは音質に対応する事を示し，その可聴化システムへの適用性を示した。
今後の課題と展望
以上の成果は実験試作，またはシミュレーション段階で検証してきたものであり，今後の課題としては，金管楽器の音響設計のエンジニアリングモデルを提案してそれを実際の設計に適用しつつ，音響特性設計評価システムを構築していくことである。
（A）金管楽器の音響設計のPSEシステムの構想を提案する
（B）最適化のための音高自動設計システムを構築する
（C）可聴化システムを構築して奏法診断に適用する
（D）チューニング診断システムを提案する
（E）マウスピース設計システムを提案する
奏法については本研究では第1近似的にモデル化しており,今後更に奏法の研究を深めていって吹奏系のモデル化精度を上げていきたい。
最後に本研究の成果を活かす形で金管楽器のPSEシステムの試案をそのアプリケーションとともに示す。