音とデシベルを理解する
音の理解に関する議論では、デシベルの単位は間違いなく会話の一部になります。他のほとんどすべての測定単位とは異なり、デシベルは線形スケールではありません。つまり、1 デシベル (dB とも表記される) は、10 dB の振幅または強度の 10 分の 1 ではありません。この記事では、デシベル スケールの仕組みを説明し、デシベル スケールの仕組みを理解するのに役立つ参考情報を紹介します。
サウンドとは
音は鼓膜を振動させる空気分子の振動です。鼓膜は、これらの振動を耳小骨と呼ばれる小さな骨を通して中耳に伝えます。内耳はカタツムリの殻に似た形をしており、これらの振動を微細な電気信号に変換する微細な有毛細胞が含まれています。これらの信号は聴覚神経に伝達され、続いて脳に伝達されます。各内耳には約 18,000 個の有毛細胞があり、そのすべてがピンの頭に収まると言われています。有毛細胞が損傷すると、元に戻ったり修復したりすることはありません。
デシベルについて
デシベル単位は、初期の電話システムで使用されていた通信ケーブルの損失を表すために、1920 年代にベル電話研究所によって作成されました。元の単位は MSC (標準ケーブルのマイル) であり、795.8 Hz の周波数でのケーブル 1 マイルの信号の損失で、平均的なリスナーが検出できる最小の知覚可能な減衰に相当します。
デシベルと騒音レベルの測定
サウンド レベルについて説明する場合、適切な形式は dB SPL、dB(SPL)、または dBSPL の単位を使用することです。あらゆるステートメントの基準は、0dB と比較した音圧です。 0dB は、リスナーから 10 フィートの距離で蚊が知覚する音として定義されます。
dB SPL は比率を表すため、音は 0dB よりも小さくすることができます。想像してみてください。あなたは、元の蚊が作り出した音が測定された空間にいます。蚊を取り除けば、空間は静かになります。どのくらい静かになるかは、他のノイズ源によって異なります。照明によって発生する電気ノイズと、冷暖房システムによって発生するノイズのすべてが原因です。できるだけ多くの騒音を排除すれば、部屋はますます静かになります。
ギネス世界記録によると、2012 年に世界で最も静かな場所は、ミネアポリスのオーフィールド研究所にある無響試験室でした。この部屋の騒音レベルは-13dBAでした。 2015 年 10 月、ワシントン州レドモンドにあるマイクロソフト本社のエンジニア チームは、ビル 87 の無響室で測定を行い、この記録を打ち破りました。独立した専門家のチームは、-20.35 dBA の騒音レベルを測定しました。部屋は騒音と振動のすべての発生源から完全に隔離されているだけでなく、壁には音を吸収するように設計された大きな吸音フォーム ウェッジが並んでいます。
サウンド スペクトルの反対側には、191 dB SPL があります。これは、空気が 1 Bar または 1 気圧に加圧されたときの騒音レベルです。波の低圧側は絶対真空に到達するため、このレベルを超えるとリニア サウンドは存在できません。より大きな騒音 (核爆発など) がありますが、それらは音ではなく圧力波として調べられます。
すべての音が均等に知覚されるわけではありません
人間の耳は、すべての音に等しく敏感ではありません。 1933年、私たちの耳が異なる周波数をどのように知覚するかについての研究結果が発表されました。研究者のフレッチャーとマンソンは、周波数と振幅に基づく一連の人間の聴覚感度曲線を発表しました。曲線は、純粋な 1 kHz トーンと異なる周波数のトーンを交互に再生することによって作成されました。参加者が 2 つのレベルが同等であると感じるまで、1 kHz トーンの振幅を調整しました。調整レベルが記録され、別の周波数に移動しました。
1937 年にチャーチャーとキングによって同様のテストが行われましたが、結果はフレッチャー マンソンのチャートとは大きく異なっていました。研究者のロビンソンとダッドソンは、1956 年に新しい機器を使用してテストを繰り返しました。結果として得られた測定値が受け入れられ、ISO 226 の通常の等ラウドネス レベルの等高線が定義されました。これらは、2003 年に新しいテストでグラフがさらに改訂されるまで標準のままでした。
曲線が示すことは、私たちの聴覚は、振幅に応じて 2 ～ 3 kHz 付近で最も敏感であるということです。 10 kHz と 150 Hz 付近の高周波情報に対しては、約 20 dB 感度が低くなります。私たちは 150 Hz 未満の音に対してますます鈍感になりますが、この現象は音量が大きくなるにつれて減少します。
音を知覚する方法
業界では、騒音レベルに関する多くの発言が飛び交っています。最も一般的ないくつかについて説明し、明確にしましょう。
3dB は 2 倍の音量です。いいえ、違います。 3dB の変化は、音響エネルギーが 2 倍または半分になることを表します。アンプが 73dB でトーンを生成するには、70dB で必要な 2 倍の電力が必要です。現実には、ほとんどのリスナーは、すべての可聴周波数で 3dB のレベルの変化をかろうじて知覚することができます.
3dB の音量が 2 倍でない場合、何ですか?広範なテストに基づいて、10dB のレベルの変化は 2 倍または半分の大きさであるとみなされることが合意されています.
リスニング テスト
楽しみと教育のために、振幅の違いを検出する能力を示す一連のテスト トーンを以下に示します。これらのテストは、違いをできるだけ簡単に認識できるように作成されています。
トーンには、44.1 kHz、16 ビットの非圧縮 .wav ファイル形式でフルスケールから -10 dB の開始レベルで記録された 1 kHz の周波数の正弦波が含まれます。波形の振幅 (音量) は、1 秒、2 秒、3 秒のマークでさまざまな量だけ減少します。ほとんどの場合、ステップごとに 1dB の減少を識別するのは簡単です。多くの人は、ステップごとに 0.5dB の減少を検出できます。 1 ステップあたり 0.25dB の減少は聞き取りにくいです。
トラック 1
1 kHz、1 秒間隔で 1.0 dB ずつ振幅が減少
トラック 2
1 秒間隔で 0.5 dB ずつ振幅が減少する 1 kHz
トラック 3
1 秒間隔で 0.25 dB ずつ振幅が減少する 1 kHz
さて、あなたの結果に基づいて、このテストは 3dB と 10dB の違いに関する上記の記述を反証しますか?全くない。前述のように、テストはレベルの変化を非常に簡単に認識できるように設計されています。ある曲を聴いて、音量を 0.5dB または 1dB ずつ上げ下げしてから 5 分後にもう一度同じ曲を再生すると、ほとんどの人は違いを検出できません。
今後の記事でデシベルを再検討し、オーディオ機器のノイズ測定値と仕様を調べるときに、さまざまな評価曲線が読み取った数値にどのように影響するかを説明します.それまで、この記事とテスト トラックをお楽しみいただければ幸いです。