소리에 대한 정리

소리와 소음, dB(A), dB(SPL) , Pascal

소리란

소리란 사람의 귀가 감지할 수 있는 모든 압력 변화(공기, 물 또는 기타 매체)로 정의된다. 공기 중 압력 변화를 측정하는 가장 익숙한 도구는 기압계이다.

변화하는 기상 조건에 따라 발생하는 압력 변화는 사람의 귀가 감지하기에는 너무 느리기 때문에, 소리의 정의를 충족하지 못한다. 그러나 대기압의 변화가 더 빠르게 발생하면( 최소 1초에 20번) 이를 들을 수 있으므로 소리라고 한다.

초당 압력 변화의 수를 주파수라고 하며 Hz 단위로 측정된다. 소리의 주파수는 톤을 결정짓는 요소이다. (천둥은 낮은 주파수, 휘파람은 높은 주파수)

소음의 기준 dB

소리를 설명하는 두 번째 주요 수량은 압력 변동의 크기 또는 진폭이다. 건강한 사람의 귀가 감지할 수 있는 가장 약한 소리는 대기압(20e-6 pascal)보다 약 5000000000배 적다고 한다. 그렇기에 사람이 듣는 소리를 pascal 단위로 표시하기에는 너무 큰 값으로 기록되기에 dB과 같은 스케일이 사용된다.

dB은 측정 단위가 아니라 상대적인 값이다. 실제 소리의 크기를 dBSPL로 표현하기 위해서는 소리의 단위인 데시벨에서처럼 기준음의 세기를 고정한다. 우리가 들을 수 있는 가청 소리를 0dB로, 청력 임계값을 130dB로 설정하여 상대적인 비교를 하는 것이다

6dBSPL의 차이는 실제 물리적인 음압이 2배 차이와 동등하다.

실제 소리의 크기 단위

SPL : 음압레벨 : Sound Pressure Level

dB(SPL)은 실제 소리의 압력을 측정할 때 사용하는 상대 단위이다. dBSPL을 사용하는 이유는 실제 우리가 들을 떄 느끼는 정도를 dBSPL이 더 잘 설명하기 때문인데, 물리적인 음압이 2배 차이가 난다고 해서 우리가 듣기에 2배로 들리지 않는다.

우리의 청각기관은 어떤 소리의 크기가 10배로 되었을 때와 10배에서 100배가 되었을 때의 차이를 같은 증가량으로 인식하므로, 음이나 신호의 세기를 나타내는 경우, 로그 함수를 이용하여 계산된 dB값이 인간의 감각에 좀 더 가깝게 표현되는 것이다.

Pascal 값으로 dB(SPL) 구하기

dB(SPL) = 20 x log_10(Prms/ Pref)이다.

Prms는 현재 파스칼 값, Pref는 대기압의 값으로 20e-6 pascal이다.