音の対数物理学: デシベルスケールを理解する
音は、圧縮可能な弾性媒体 (空気など) を伝わる機械的な圧力波です。人間の聴覚系は驚くべきダイナミックレンジを備えており、微弱な音響変動を知覚することができます。20 マイクロパスカル ($20 mu ext{Pa}$)聴覚の絶対閾値に至るまで20 パスカル ($20,000,000 mu ext{Pa}$)肉体的苦痛の限界点にある。
1 ～ 1,000,000 の線形スケールで音を定量化することは数学的に面倒で直感的ではないため、音響エンジニアは対数デシベル (dB) スケール、次の式で定義されます。
L_p = 20 imes log_{10} left( rac{p}{p_0} そうだね）
ここで、$p$ は測定された二乗平均平方根 (RMS) 音圧を表し、$p_0 = 20 mu ext{Pa}$ は 1,000 Hz の空気中の標準化された基準音圧として機能します。
3 dB と 10 dB の黄金律
デシベルスケールは線形ではなく対数であるため、毎日の足し算は驚くべき方法で動作します。
• +3dB増加:まさにダブルス部屋の物理的な音響エネルギーと音響パワー。 2 台の同一の芝刈り機を並べて運転しても、1 台の芝刈り機よりも騒音がわずか 3 dB 増加するだけです。
• +10dB増加:を表します10倍（10倍）音響パワーの増加は、人間の脳によって音響心理学的に次のように知覚されます。2倍の音量.
周波数重み付け: A 重み付け (dBA) 対 C 重み付け (dBC)
人間の耳は、すべての音響周波数を同じ感度で知覚できるわけではありません。 1933 年、研究者のフレッチャーとマンソンは、人間の聴覚が次の中音域の周波数に非常に敏感であることを実証しました。1,000Hzと4,000Hz（人間の音声と乳児の泣き声の進化的な周波数帯域）一方で、重低音（100 Hz 以下）と超音波高音（12,000 Hz 以上）に対する感度は大幅に低くなります。
- A 重み付け (dBA):低周波を減衰させて生の音圧レベルを調整し、中程度の音量で人間の耳の反応を模倣します。これは、OSHA の職場規制および地方自治体の騒音条例の強制的な法的基準です。
- C 重み付け (dBC):可聴スペクトル全体でほぼフラットな周波数応答曲線が特徴で、クラブ会場、航空機エンジンのテスト、爆発的な音響過渡現象などでの重低音の響きを捉えます。
NIOSH および OSHA 暴露基準: 音が難聴を引き起こすのはどのような場合ですか?
によると、国立労働安全衛生研究所 (NIOSH)そして世界保健機関 (WHO)を超える騒音レベルに長時間さらされると、85dBA内耳蝸牛内の不動毛有毛細胞に累積的かつ不可逆的な損傷を引き起こします。
NIOSHの下で3dBの為替レート、許容暴露時間は、騒音レベルが 3 dB 増加するごとに半分になります。
- 85dB:最大安全暴露期間 =8時間
- 88dB:最大安全暴露期間 =4時間
- 91dB:最大安全暴露期間 =2時間
- 94dB:最大安全暴露期間 =1時間
- 100dB (ロックコンサート/地下鉄):だけ安全15分聴覚保護具なしで！
- 120 dB (サイレン/ジェット離陸):即時音響外傷および疼痛閾値。
保育園の音響環境: 乳児の睡眠に必要なデシベル
小児睡眠の研究者は、乳児の寝室の周囲の騒音レベルが以下を超えてはいけないと強調しています。50dBA日中の昼寝や夜の睡眠中。しかし、完全な沈黙はしばしば逆効果です。母親の子宮内では、乳児は継続的にリズミカルな音にさらされています。65 ～ 72 dB のサウンドスケープ母体の血流と心拍によって生成されます。
当社のデシベルメーターを使用すると、保護者は心地よいサウンドマシンやホワイトノイズ発生器が適切に調整されていることを確認できます。60～65dBAベビーベッドのマットレスで - 音響疲労の危険を冒さずに、突然ドアがバタンと閉まる音や犬の吠え声を隠すのに十分な音量。
スマートフォンのMEMSマイクの音圧測定方法
最新の iPhone と Android デバイスは小型化を特徴としています微小電気機械システム (MEMS)シリコンコンデンサーマイク。周囲の音波がシリコン ダイアフラム (通常直径 0.5 mm) に当たると、容量の変化が非圧縮デジタル オーディオ ストリームに変換されます。
当社の Web ツールは低レベルのウェブオーディオAPI積極的なダイナミック レンジ圧縮 (DRC) を適用せずに、生のタイムドメイン PCM サンプルをマイク入力から直接キャプチャし、瞬間的な二乗平均平方根 (RMS) 振幅を計算し、本物の音圧レベル (SPL) デシベルを表示します。