アーボソニック3Dの「μs」と「m/s」の違い──伝わる時間と音の速さ、健全な木の速さの目安、ピカスとの違いを樹木医が解説

アーボソニック3Dの画面に出る「μs(マイクロ秒)」は、センサーの間を音が伝わるのにかかった時間で、「m/s」は、センサーの間の距離をその時間で割った音の速さです。健全な木の速さの目安は樹種・資料・機器で違うため、一次資料の数字とピカスとの違いを樹木医が表と図で整理します。

アーボソニック3Dは、ハンガリーのファコップ(Fakopp)社の音響トモグラフ(音で幹の断面を推定する機器)です。当社が測定に使っているこの機器のソフトでは、同じ測定の数字が、ある画面では μs、別の画面では m/s で表れます。この記事では、2つの単位が何を表すのかを取扱説明書で確かめ、そのうえで「健全な木なら何 m/s くらいか」と「ピカスも同じ考え方か」を、一次資料の数字で整理します。

先に答え

• μs は「時間」です。1μs は100万分の1秒で、ソフトの Time Data(時間データ)の表に並ぶ数字です。
• m/s は「速さ」です。センサーの間の距離を時間で割って出し、断面画像の色と凡例はこの速さで描かれます。
• 時間のままでは、道のりの長い経路ほど数字が大きくなり、比べられません。距離で割って速さにそろえると、経路どうし・断面どうしを比べられるようになります。
• 健全な木の幹を横切る速さは、目安として広葉樹で約1,500m/s、針葉樹で約1,000m/sとされます(Mattheck & Bethge 1993)。ただし樹種、資料、測る機器で数百 m/s の幅があり、ひとつの数字で健全かどうかは決められません。
• ピカスも「時間を測って距離で割る」考え方は同じです。違うのは、断面の色の付け方と凡例の表し方などで、ピカスは断面の中で最も速い速さを100%とした割合で凡例を示します。

 

μs は「伝わる時間」──画面のどこに出るか

アーボソニック3Dは、幹の周りに1つの高さでセンサーを並べ、1つのセンサーをハンマーでたたいて、ほかのすべてのセンサーに音が届くまでの時間を測ります。たたくセンサーを順に替えていくと、センサーの組の数だけ時間がそろいます。

取扱説明書は、Time Data の表(Time rows)の数字を「受けたセンサーに応力波が届く時間で、単位はマイクロ秒」とし、たたいたセンサーの欄は0になると説明しています(p.21)。μs が出てくるのは、この「たたいて集めた時間」と、その質を確かめる画面です。

出典: ArborSonic 3D Manual(Fakopp, 2026年9月版)。ページは印字の番号

表の読み方の細かい所(赤いセル、外れた行の消し方、往復の差が大きいときの直し方)は、アーボソニック3Dのソフトの使い方と音波データの読み方で、当社のデータの実例とともに書いています。

 

m/s は「音の速さ」──時間を距離で割る

速さは、センサーの間の距離 ÷ 伝わる時間で出します。ファコップ社の別の機器(マイクロセコンドタイマー)の取扱説明書は、これを「速さ[m/s] = 距離[cm] ÷ 時間[μs] × 10,000」という式で示しています(p.7)。距離は、入力した幹の形とセンサーの位置からソフトが計算します。時間は、センサーの中を通る時間を差し引いた後の値です。

たとえば、センサーの間が50cmで、補正した時間が300μsなら、50 ÷ 300 × 10,000 で約1,667m/sになります。

研究によっては、速さの代わりに「1mあたりの時間(μs/m)」で書いているものもあります。アメリカ農務省林産試験所(FPL)のガイドは、健全な木の目安を針葉樹で1,000μs/m、広葉樹で670μs/mとしています(Wang ほか 2004、p.8)。速さに直すと、それぞれ1,000m/s と約1,490m/s です。μs/m は速さの逆数なので、数字が大きいほど遅いことになります。単位が違うだけで、言っていることは同じです。

アーボソニック3Dで m/s が出てくるのは、断面画像(Tomograms)の画面です。

出典: ArborSonic 3D Manual(Fakopp, 2026年9月版)。ページは印字の番号

 

なぜ速さに直すのか

時間は、音の道のりの長さで大きく変わります。隣どうしのセンサーの間と、幹の中心を横切る経路とでは、同じ健全な材を通っても、時間は2倍以上違います。時間のままでは、長い経路が「遅い」ように見えてしまうので、距離で割って速さにそろえます。

腐朽や空洞があると、音は遅い材を通るか、空洞の縁を回り込むので、時間が長くなり、計算した速さは下がります。ソフトはこの速さの分布から断面画像を描きます。ただし取扱説明書は、断面画像は断面の健全さそのものではなく、応力波の速さを示すだけで、目回りや入り皮(幹の内側に巻き込まれた樹皮)でも速さは下がる、と注意しています(p.25)。

時間から速さになるまでのソフトの中の補正(センサーの中の時間、年輪を横切る向きと沿う向きの違い)と、速さのグラフの読み方は、アーボソニック3Dの解析と断面画像の読み解き方にまとめています。

 

健全な木の速さの目安──樹種・資料・機器で違う

健全な木の幹を横切る速さの目安として、よく引かれるのは、マテック(Mattheck)氏とベトゲ氏が1993年に書いた論文の値です。生きている健全な木を現地で測り、目安として針葉樹で約1,000m/s、広葉樹で約1,500m/sとしています(p.375)。同じ論文の表から、日本でもなじみのある属を抜き出すと、次のとおりです。

出典: Mattheck & Bethge(1993)Journal of Arboriculture 19(6): 374–378、p.376 の表1(生きた健全な木の放射方向の速さ)から抜粋

表を見ると、目安の1,500m/s に届かない広葉樹も多く、同じ属でも数百 m/s の幅があります。

ほかの資料の値は、これより高めです。ファコップ社のマイクロセコンドタイマーの取扱説明書は、繊維に直角な向きの速さを「樹種によっておよそ1,100〜2,000m/s」とし(p.3)、付録に樹種ごとの基準の速さを載せています。日本でもなじみのある樹種では、イチョウ1,675、エンジュ1,950、モミジバスズカケノキ1,650、ユリノキ1,650、モミ1,450、キリ1,250m/s などです。

アーボソニック3Dのソフトも、3,000種以上の樹種のデータベースに「Radial reference velocity(放射方向の基準の速さ)」を持っています(取扱説明書 p.13)。ただし取扱説明書には樹種ごとの値の一覧が無く、マイクロセコンドタイマーの付録と同じ値かどうかは、今回確かめられませんでした。

音響トモグラフで健全な木を測った研究もあります。台湾のスギ(Cryptomeria japonica)で、ファコップ社のセンサーとアーボソニックのソフトを使った研究では、健全な木89本の平均の速さが1,642m/s(最小の平均1,354、最大の平均1,929m/s)で、太い木ほど速い傾向がありました(Lin ほか 2016、p.205〜206)。別の機器(ARBOTOM)で健全なクスノキ4本を測った研究では、放射方向の速さが1,301〜1,441m/s でした(Li ほか 2016、p.26)。

一方で、ケヤキとソメイヨシノの健全な木の基準の速さを示した一次資料は、今回の調査では見つかりませんでした。当社の現場で多いこの2つの樹種については、文献の数字を当てはめず、次の節の条件に気をつけながら、同じ木の中・同じ樹種の健全な木と比べて読むことにしています。

速さを変える条件

同じ健全な材でも、測る向きや水分、温度で速さは変わります。木の中の音は、繊維に沿う縦の向きが最も速く、年輪を横切って中心へ向かう放射方向が次、年輪に沿って回る接線方向が最も遅いとされます(ピカスの説明書 p.51)。ファコップ社の資料も、接線方向はふつう放射方向より5〜15%遅いとしています。なお FPL のガイドは、年輪に対して斜め45°の向きが最も遅く、放射方向がほかの向きより約30%速いと書いており(p.3)、どの向きを比べるかで差の大きさは変わります。

「腐朽を疑う」目安も、資料で違う

健全な速さからどれだけ下がったら腐朽を疑うかも、資料によって書き方が違います。

アーボソニック3Dのソフトの Layer Map(荷重を支える範囲の図)は、その断面の色の範囲(Velocity limits)の中間点より遅い所を、荷重を支える力を失った材として透明にします(取扱説明書 p.40)。樹種の基準の速さで分けているのではありません。

 

ピカスも同じ考え方か──同じ所と違う所

ドイツの IML 社が販売するピカス(PiCUS Sonic Tomograph、音波断層撮影装置)も、当社で使っている音響トモグラフです。時間を測り、距離で割って速さにする考え方は、アーボソニック3Dと同じです。

• 時間の単位は同じ μs: ピカスの取扱説明書は、音波の伝わる時間の分解能を1μs としています(PiCUS 3 取扱説明書 p.32)。たたく画面の棒グラフにも、伝わる時間[μs]と音速[m/秒]が出ます(同 p.16)。
• 速さの出し方も同じ: 測った伝わる時間を、センサーの間の距離で音速に変えます(v = s / t)。距離は入力した幹の形から計算します(Q74 ソフトウェア マニュアル p.23)。
• 向きで速さが違うことも同じ前提: 健全な木では、縦が最も速く、放射状、接線の順に遅い(同 p.51)。

違うのは、速さを色にするところから先です。

出典: アーボソニック3Dは ArborSonic 3D Manual(Fakopp, 2026年9月版)、ピカスは PiCUS Q74.2 ソフトウェア マニュアル(日本語版)。ページは印字の番号

ピカスの凡例の「v:50%」は、その断面で最も遅い速さが、最も速い速さの半分だったという意味です。m/s の数字ではありません。ピカスの説明書はさらに、ソフトは幹の実際の形を正確には知らないので、凡例の健全な木材の割合はふつう小さすぎる値になる、とも書いています(p.56)。

どちらの機器も、色の範囲は断面ごとに決まります。2本の木や2つの高さを比べるときは、色ではなく、凡例と経路ごとの速さの数字を読む必要があります。ピカスの画面の読み方は、ピカスの PC 解析の手順と音波データの読み方とピカスの断面画像の読み解き方で書いています。

機器が違うと、速さの数字も違う

もう一つ気をつけたいのが、同じ木を測っても、機器によって速さの数字そのものが違うことです。チェコのブルノのナラを3種類の音響トモグラフで測った研究では、健全な断面の速さの中央値が、アーボソニックで放射方向1,852m/s・接線方向1,402m/s、ピカスで放射方向1,338m/s・接線方向967m/s でした(Cristini ほか 2021、p.3053)。

理由は論文の中で言い切られてはいませんが、センサーの作りや、時間の測り方・補正のしかたが機器ごとに違うことが考えられます。ピカスで測った数字を、アーボソニック3Dの数字や、別の機器で作られた文献の基準とそのまま比べることはできません。

 

当社の考え方

μs と m/s は、同じ測定を、時間で見るか速さで見るかの違いです。時間の表は、たたき方やセンサーの付き方の誤りを見つける段階で読み、速さは、断面の中のどこが遅いかを読む段階で使います。どちらの単位で何を見ているのかを分けておくと、画面の数字に振り回されずに済みます。

健全な木の速さには、文献の数字がいくつもありますが、樹種、資料、機器で数百 m/s ずれます。私たちは、文献の数字を「何 m/s 以下なら腐朽」という線には使いません。同じ断面の中で遅い経路と速い経路を比べ、外観診断で見た木の姿と照らし合わせてから、音の遅い所が何によるものかを考えます。速さの数字を丁寧に読むことは、「危ないから伐る」に直結させず、残せる木を残すための判断の土台になると考えています。

当社の樹木診断では、アーボソニック3Dとピカスによる機器診断から、剪定や支柱などの処置、その後の経過観察まで、同じ樹木医が一貫してお受けしています。機器診断の結果の読み方や、診断の仕様づくりのご相談は、お問い合わせからお寄せください。

株式会社トシ・ランドスケープ
樹木医 中村雅俊

 

よくある質問(Q&A)

Q1. アーボソニック3Dの μs と m/s の違いは何ですか?

A. μs(マイクロ秒)は、センサーの間を音が伝わるのにかかった時間で、Time Data(時間データ)の表に出ます。m/s は、センサーの間の距離をその時間で割った音の速さで、断面画像の色と凡例に使われます。50cm を300μs で伝われば、速さは約1,667m/s です。

Q2. 健全な木の音の速さは何 m/s くらいですか?

A. 幹を横切る向きでは、目安として広葉樹で約1,500m/s、針葉樹で約1,000m/s とされます(Mattheck & Bethge 1993)。ただし同じ属でも数百 m/s の幅があり、ファコップ社の資料では樹種によっておよそ1,100〜2,000m/s です。樹種、資料、機器で値が違います。

Q3. 何 m/s 以下なら腐朽と判断できますか?

A. ひとつの数字では決められません。健全な値の70%未満でさらに調べる、伝わる時間が10%以上長ければ疑う、など資料ごとに目安が違い、基準の速さそのものも樹種と機器で変わります。同じ断面の中で遅い経路と速い経路を比べ、外観診断と照らし合わせて読みます。

Q4. ピカスも同じ考え方ですか?

A. 時間を μs で測り、距離で割って速さにする考え方は同じです。違うのは凡例の表し方で、アーボソニック3Dは速さそのもの(m/s)で、ピカスは断面の中で最も速い速さを100%とした割合で示します。色の範囲が断面ごとに決まる点は、どちらも同じです。

Q5. ピカスとアーボソニック3Dの速さの数字は、比べてもよいですか?

A. そのままは比べられません。同じナラの健全な断面を測った研究では、放射方向の速さの中央値がアーボソニックで1,852m/s、ピカスで1,338m/s と、機器で大きく違いました(Cristini ほか 2021)。比べるのは、同じ機器で測った同じ木の中の経路どうしにします。

Q6. ケヤキやソメイヨシノの健全な木の基準の速さはありますか?

A. 今回の調査では、ケヤキとソメイヨシノの健全な木の基準の速さを示した一次資料は見つかりませんでした。ファコップ社のマイクロセコンドタイマーの付録にも、この2つの樹種は載っていません。当社では文献の数字を当てはめず、同じ木の中・同じ樹種の健全な木と比べて読んでいます。

出典・参考情報

Fakopp Kft.「ArborSonic 3D Manual」2026年9月7日版(ページは印字の番号。p.13・21・22・24〜27・29・30・40・86)。

Fakopp Kft.「Microsecond Timer Manual」2026年9月2日版(p.3・6・7・9・10、付録)。

IML / argus electronic「PiCUS Q74.2 ソフトウェア マニュアル」(日本語版、販売代理店 株式会社ワイ・システムズ国際。p.5・23・51・56・72・74)、「PiCUS 音波断層撮影装置 Version 3 取扱説明書」2017年2月(p.16・32)。

Mattheck, C.G., Bethge, K.A. 1993. Detection of decay in trees with the Metriguard Stress Wave Timer. Journal of Arboriculture 19(6): 374–378(p.375・376).
Wang, X., Divos, F., Pilon, C., Brashaw, B.K., Ross, R.J., Pellerin, R.F. 2004. Assessment of decay in standing timber using stress wave timing nondestructive evaluation tools. USDA Forest Service, FPL-GTR-147(p.2・3・8・9).
Kretschmann, D.E. 2010. Mechanical properties of wood. In: Wood Handbook, FPL-GTR-190, Chapter 5(p.5-17).
Lin, C.-J., Lee, C.-J., Tsai, M.-J. 2016. Inspection and evaluation of decay damage in Japanese cedar trees through nondestructive techniques. Arboriculture & Urban Forestry 42(3): 201–212(p.203・205・206・208).
Li, G., Weng, X., Du, X., Wang, X., Feng, H. 2016. Stress wave velocity patterns in the longitudinal-radial plane of trees for defect diagnosis. Computers and Electronics in Agriculture 124: 23–28(p.26).
Cristini, V., Tippner, J., Vojáčková, B., Paulić, V. 2021. Comparison of variability in results of acoustic tomographs in pedunculate oak (Quercus robur L.). BioResources 16(2): 3046–3058(p.3053).

記事中のイラストと図は、株式会社トシ・ランドスケープが作成しました。絵と模式図は説明のための簡略化です。

関連記事

アーボソニック3Dのソフトの使い方と音波データの読み方

アーボソニック3Dの解析と断面画像の読み解き方

アーボソニック3Dとは 音で幹の断面を診る樹木診断機器

ピカスの断面画像の読み解き方

マイクロセコンドタイマー(Microsecond Timer)の仕組み

マイクロハンマー(IML Micro Hammer)の仕組み