音圧レベルを測定する対数単位

dB SPL（Sound Pressure Level）は、人間の聴覚閾値である20 µPaを基準として音圧を測定します。対数スケールでは、+10 dB = 10倍の圧力増加、+20 dB = 100倍の圧力増加を意味しますが、人間の聴覚の非線形性のため、知覚されるラウドネスは2倍にしかなりません。

例：60 dBでの会話は、0 dBの聴覚閾値よりも1000倍の圧力がありますが、主観的には16倍の大きさにしか聞こえません。

音波によって単位面積あたりに加えられる物理的な力

音圧は、音波によって引き起こされる瞬間的な圧力変化であり、パスカル（Pa）で測定されます。20 µPa（かろうじて聞こえる）から200 Pa（痛みを伴うほど大きい）まで変化します。連続音の場合、通常は実効値（RMS）圧力が報告されます。

例：通常の会話は0.02 Pa（63 dB）を生成します。ロックコンサートは2 Pa（100 dB）に達します。圧力は100倍高いですが、知覚的には6倍の大きさにしか聞こえません。

単位面積あたりの音響パワー

音の強さは、表面を通過する音響エネルギーの流れをワット/平方メートルで測定します。これは圧力²に関係し、音響パワーの計算に不可欠です。聴覚閾値は10⁻¹² W/m²であり、ジェットエンジンは近距離で1 W/m²を生成します。

例：ささやきの強さは10⁻¹⁰ W/m²（20 dB）です。痛みの閾値は1 W/m²（120 dB）であり、1兆倍も強いです。

蓄音機の発明

トーマス・エジソンが蓄音機を発明し、音の最初の録音と再生を可能にし、音量レベルの定量化への関心を呼び起こしました。

デシベルの導入

ベル電話研究所が電話ケーブルの伝送損失を測定するためにデシベルを導入しました。アレクサンダー・グラハム・ベルにちなんで名付けられ、すぐにオーディオ測定の標準となりました。

フレッチャー・マンソン曲線

ハーヴェイ・フレッチャーとワイルデン・A・マンソンが、周波数に依存する聴覚感度を示す等ラウドネス曲線を発行し、A特性とフォンスケールの基礎を築きました。

騒音計

最初の商用騒音計が開発され、産業用および環境用アプリケーション向けの騒音測定が標準化されました。

ソーンスケールの標準化

スタンリー・スミス・スティーブンスがソーンスケール（ISO 532）を正式化し、知覚されるラウドネスの線形測定を提供しました。ソーンが2倍になると知覚されるラウドネスも2倍になります。

OSHA基準

米国労働安全衛生局（OSHA）が騒音暴露限度（85-90 dB TWA）を設定し、職場での安全のために音響測定が重要になりました。

ISO 226の改訂

現代の研究に基づいて更新された等ラウドネス曲線は、周波数全体のフォン測定とA特性の精度を向上させました。

デジタルオーディオ規格

LUFS（Loudness Units relative to Full Scale）が放送およびストリーミング用に標準化され、ピークのみの測定を、知覚に基づいたラウドネスメータリングに置き換えました。

• **+3 dB = パワーが2倍**（ほとんどの人にはほとんど気づかれない）
• **+6 dB = 圧力が2倍**（逆二乗の法則、距離が半分）
• **+10 dB ≈ 2倍の大きさ**（知覚されるラウドネスが2倍）
• **+20 dB = 圧力が10倍**（対数スケールで2桁）
• **60 dB SPL ≈ 通常の会話**（1メートルの距離で）
• **85 dB = OSHAの8時間制限**（聴覚保護の閾値）
• **120 dB = 痛みの閾値**（即時の不快感）

• **等しい音源：** 80 dB + 80 dB = 83 dB（160ではない！）
• **10 dB差：** 90 dB + 80 dB ≈ 90.4 dB（静かな音源はほとんど影響しない）
• **20 dB差：** 90 dB + 70 dB ≈ 90.04 dB（無視できるほどの寄与）
• **音源の倍増：** N個の等しい音源 = 元の音 + 10×log₁₀(N) dB
• **10個の80 dBの等しい音源 = 合計90 dB**（800 dBではない！）

• **0 dB SPL** = 20 µPa = 聴覚閾値
• **20 dB** = ささやき、静かな図書館
• **60 dB** = 通常の会話、オフィス
• **85 dB** = 激しい交通、聴覚リスク
• **100 dB** = ナイトクラブ、チェーンソー
• **120 dB** = ロックコンサート、雷
• **140 dB** = 銃声、近くのジェットエンジン
• **194 dB** = 大気中での理論上の最大値

• **dBを算術的に加算しない** — 対数加算式を使用する
• **dBA ≠ dB SPL** — A特性は低音を減らすため、直接変換は不可能
• **距離が2倍** ≠ レベルが半分（-6 dBであり、-50%ではない）
• **3 dBはほとんど気づかれない**、3倍の大きさではない — 知覚は対数的
• **0 dB ≠ 無音** — それは基準点（20 µPa）であり、負の値になることもある
• **フォン ≠ dB** 1 kHzを除き — 周波数に依存する等ラウドネス

対数測定が不可欠である3つの理由：

• 人間の知覚：耳は対数的に反応する — 圧力を2倍にしても+6 dBに聞こえ、2倍ではない
• 範囲の圧縮：0〜140 dB vs 20 µPa - 200 Pa（日常使用には非実用的）
• 乗算が加算になる：音源を組み合わせるには簡単な加算を使用
• 自然なスケーリング：10の倍数が等しいステップになる（20 dB, 30 dB, 40 dB...）

対数スケールは直感的ではありません。これらの誤りを避けてください：

• 60 dB + 60 dB = 63 dB（120 dBではない！） — 対数加算
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dBの差 — 値を引いてから逆対数をとる
• 距離を2倍にするとレベルが6 dB減少する（50%ではない）
• パワーを半分にすると-3 dBになる（-50%ではない）
• 3 dBの増加 = 2倍のパワー（ほとんど気づかれない）、10 dB = 2倍のラウドネス（はっきりと聞こえる）

音量レベル計算の核となる方程式：

• 圧力：dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• 強度：dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• パワー：dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• 等しい音源の組み合わせ：L_total = L + 10×log₁₀(n)、ここでn = 音源の数
• 距離の法則：L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) 点音源の場合

デシベルを算術的に加算することはできません。対数加算を使用してください：

• 2つの等しい音源：L_total = L_single + 3 dB（例：80 dB + 80 dB = 83 dB）
• 10個の等しい音源：L_total = L_single + 10 dB
• 異なるレベル：線形に変換し、加算し、元に戻す（複雑）
• 経験則：10 dB以上離れた音源を追加しても、合計はほとんど増加しない（<0.5 dB）
• 例：90 dBの機械 + 70 dBの背景音 = 90.04 dB（ほとんど気づかれない）

1 kHzを基準としたラウドネスレベルの単位

フォンの値は等ラウドネス曲線（ISO 226:2003）に従います。Nフォンの音は、1 kHzでN dB SPLと同じ知覚されるラウドネスを持ちます。1 kHzでは、フォン=dB SPLと正確に一致します。他の周波数では、耳の感度のため劇的に異なります。

• 1 kHz基準：60フォン = 60 dB SPL @ 1 kHz（定義による）
• 100 Hz：60フォン ≈ 70 dB SPL（等しいラウドネスには+10 dBが必要）
• 50 Hz：60フォン ≈ 80 dB SPL（+20 dBが必要 — 低音は静かに聞こえる）
• 4 kHz：60フォン ≈ 55 dB SPL（-5 dB — 耳の感度のピーク）
• 応用：オーディオイコライゼーション、補聴器の校正、音質評価
• 制限：周波数に依存；純粋な音またはスペクトル分析が必要

主観的なラウドネスの線形単位

ソーンは知覚されるラウドネスを線形的に定量化します：2ソーンは1ソーンの2倍の大きさに聞こえます。スティーブンスのべき法則によって定義され、1ソーン=40フォンです。ソーンを2倍にすると、+10フォン=+10 dB（1 kHzで）になります。

• 1ソーン = 40フォン = 40 dB SPL @ 1 kHz（定義）
• 倍増：2ソーン = 50フォン、4ソーン = 60フォン、8ソーン = 70フォン
• スティーブンスの法則：中レベルの音に対する知覚されるラウドネス ∝ (強度)^0.3
• 実世界：会話（1ソーン）、掃除機（4ソーン）、チェーンソー（64ソーン）
• 応用：製品の騒音評価、家電製品の比較、主観的評価
• 利点：直感的 — 4ソーンは文字通り1ソーンの4倍の大きさに聞こえる

プロのオーディオでは、信号レベル、ミキシング、マスタリングにdBを広範に使用します：

• 0 dBFS（フルスケール）：クリッピング前の最大デジタルレベル
• ミキシング：ピークを-6～-3 dBFS、RMSを-12～-9 dBFSに設定しヘッドルームを確保
• マスタリング：ストリーミング用に-14 LUFS（ラウドネス単位）、ラジオ用に-9 LUFS
• 信号対雑音比：プロ用機器で>90 dB、オーディオファイル用で>100 dB
• ダイナミックレンジ：クラシック音楽で60+ dB、ポップ音楽で6-12 dB（ラウドネス戦争）
• 部屋の音響：RT60残響時間、-3 dB vs -6 dBのロールオフポイント

職場の騒音暴露限度は聴力損失を防ぎます：

• OSHA：85 dB = 8時間TWA（時間加重平均）アクションレベル
• 90 dB：保護なしで最大8時間の暴露
• 95 dB：最大4時間、100 dB：2時間、105 dB：1時間（半減ルール）
• 115 dB：保護なしで最大15分
• 140 dB：即時の危険 — 聴覚保護が必須
• 線量測定：騒音線量計を使用した累積暴露の追跡

環境規制は公衆衛生と生活の質を保護します：

• WHOガイドライン：屋外で日中<55 dB、夜間<40 dB
• EPA：Ldn（昼夜平均）<70 dBで聴力損失を防止
• 航空機：FAAは空港の騒音等高線を要求（65 dB DNL制限）
• 建設：地域の制限は通常、敷地境界で80-90 dB
• 交通：高速道路の防音壁は10-15 dBの削減を目指す
• 測定：dBA特性は人間の迷惑反応を近似する

音響設計には精密な音量レベル制御が必要です：

• 音声の明瞭度：聞き手で65-70 dB、背景音<35 dBを目指す
• コンサートホール：ピーク80-95 dB、残響時間2-2.5秒
• 録音スタジオ：NC 15-20（騒音基準曲線）、周囲騒音<25 dB
• 教室：背景音<35 dB、音声対雑音比15+ dB
• STC評価：音響透過クラス（壁の遮音性能）
• NRC：吸音材の吸音率

• 校正済みのクラス1またはクラス2の騒音計を使用する（IEC 61672）
• 各セッションの前に音響校正器で校正する（94または114 dB）
• マイクを反射面から離して設置する（通常の高さ1.2-1.5m）
• 定常音には遅い応答（1秒）、変動音には速い応答（125ミリ秒）を使用する
• 屋外ではウィンドスクリーンを使用する（風切り音は12 mph / 5 m/sで始まる）
• 時間的変動を捉えるために15分以上録音する

• A特性（dBA）：一般目的、環境、労働騒音
• C特性（dBC）：ピーク測定、低周波評価
• Z特性（dBZ）：全スペクトル分析のためのフラット応答
• dBA ↔ dBCを変換しない — 周波数内容に依存するため
• A特性は40フォンの等ラウドネス曲線に近似する（中程度のラウドネス）
• 詳細な周波数情報についてはオクターブバンド分析を使用する

• 常に指定する：dB SPL、dBA、dBC、dBZ（「dB」だけではない）
• 時間重み付けを報告する：速い、遅い、インパルス
• 距離、測定高さ、方向を含める
• 背景騒音レベルを別途記録する
• 変動音についてはLeq（等価騒音レベル）を報告する
• 測定の不確かさを含める（通常±1-2 dB）

• 85 dB：長時間の暴露（>8時間）には保護を検討する
• 90 dB：8時間後に保護が義務付けられる（OSHA）
• 100 dB：2時間後に保護を使用する
• 110 dB：30分後に保護する、115 dB以上では二重保護
• 耳栓：15-30 dBの低減、イヤーマフ：20-35 dB
• 保護具を着用していても140 dBを超えないようにする — 物理的外傷のリスク

シロナガスクジラは水中で最大188 dB SPLの鳴き声を上げます。これは地球上で最も大きな生物の音です。これらの低周波（15-20 Hz）の鳴き声は、海中を何百マイルも伝わり、広大な距離でのクジラ同士のコミュニケーションを可能にします。

世界で最も静かな部屋（マイクロソフト社、レドモンド）は-20.6 dB SPLを測定します。これは聴覚閾値よりも静かです。人々は自分の心拍、血流、さらには胃のゴロゴロ音まで聞くことができます。方向感覚を失うため、誰も45分以上滞在したことはありません。

記録史上最も大きな音：発生源で310 dB SPL、3,000マイル離れた場所で聞こえました。圧力波は地球を4周しました。40マイル離れた船員は鼓膜が破れました。このような強度は通常の気圧では存在できず、衝撃波を発生させます。

194 dB SPLは、海面レベルでの地球の大気中での理論上の最大値です。これを超えると、音波ではなく衝撃波（爆発）が発生します。194 dBでは、疎の部分が真空（0 Pa）に等しくなるため、音は不連続になります。

犬は67〜45,000 Hz（人間は20〜20,000 Hz）を聞き取り、4倍遠くの音を検出します。聴覚感度は約8 kHzでピークに達し、人間より10 dB感度が高いです。これが犬笛が機能する理由です：23〜54 kHz、人間には聞こえません。

映画館は平均85 dB SPL（Leq）、ピーク105 dB（ドルビー仕様）を目標としています。これは家庭での視聴よりも20 dB大きいです。拡張された低周波応答：20 Hzのサブウーファーは、リアルな爆発や衝撃を可能にします。家庭用システムは通常40〜50 Hzでカットされます。

dBAは低周波を減衰させる周波数依存の重み付けを適用します。80 dB SPLの100 Hzの音は〜70 dBA（-10 dBの重み付け）と測定されますが、80 dB SPLの1 kHzの音は80 dBA（重み付けなし）と測定されます。周波数スペクトルを知らないと変換は不可能です。FFT分析を行い、逆A特性曲線を適用する必要があります。

+3 dBはパワーまたは強度が2倍になることを意味しますが、圧力は1.4倍しか増加しません。人間の知覚は対数的な応答に従います：10 dBの増加は、おおよそ2倍の大きさに聞こえます。3 dBは、ほとんどの人が制御された条件下で検出できる最小の変化です。実際の環境では5 dB以上が必要です。

デシベルを算術的に加算することはできません。同じレベルの場合：L_total = L + 3 dB。異なるレベルの場合：線形に変換し（10^(dB/10)）、加算し、元に戻します（10×log₁₀）。例：80 dB + 80 dB = 83 dB（160 dBではない！）。経験則：10 dB以上静かな音源は合計に0.5 dB未満しか寄与しません。

dB SPL：無補正の音圧レベル。dBA：A特性（人間の聴覚を近似し、低音を減衰）。dBC：C特性（ほぼフラット、最小限のフィルタリング）。一般的な騒音、環境、労働にはdBAを使用します。ピーク測定や低周波評価にはdBCを使用します。これらは同じ音を異なる方法で測定するため、直接変換はできません。

音は逆二乗の法則に従います：距離を2倍にすると強度は1/4に減少します（1/2ではない）。dBで表すと、距離が2倍になるごとに-6 dBです。例：1mで90 dBは2mで84 dB、4mで78 dB、8mで72 dBになります。これは自由音場での点音源を前提としており、部屋にはこれを複雑にする反射があります。

はい！0 dB SPLは基準点（20 µPa）であり、無音ではありません。負のdBは基準よりも静かであることを意味します。例：-10 dB SPL = 6.3 µPa。無響室では-20 dBまで測定されます。ただし、熱雑音（分子運動）が室温で約-23 dBの絶対的な限界を設定します。

精度と校正です。クラス1の測定器はIEC 61672（±0.7 dB、10 Hz〜20 kHz）を満たしています。安価な測定器は±2〜5 dBの誤差があり、低/高周波応答が悪く、校正もされていません。専門的な使用には、追跡可能な校正、ロギング、オクターブ分析、耐久性が必要です。法的/OSHA準拠には認定された機器が必要です。

1 kHzでは、フォン=dB SPLと正確に一致します（定義による）。他の周波数では、耳の感度のため異なります。例：60フォンには1 kHzで60 dBが必要ですが、100 Hzでは70 dB（+10 dB）、4 kHzでは55 dB（-5 dB）が必要です。フォンは等ラウドネス曲線を考慮しますが、dBは考慮しません。