등명도 등고선

Equal-loudness contour
Equal-loudness contours from ISO 226:2003 shown with original ISO standard.
주파수(Hz)를 사용하는 ISO 등가명도 등고선.

등음성 등고선은 청자가 순수한 정상 [1]톤으로 나타낼 때 일정한 음량을 감지하는 주파수 스펙트럼의 음압 수준을 측정하는 것이다.음량 수준의 측정 단위는 전화이며 등음성 등고선을 참조하여 도달합니다.정의상 주파수가 다른 두 사인파는 청력 장애 없이 평균적인 젊은이가 동일하게 큰 소리로 인식할 경우 폰 단위로 측정되는 동일한 소음 수준을 갖는다고 한다.

Fletcher-Munson 곡선 Harvey Fletcher와 Wilden A에 의해 실험적으로 결정된 인간의 귀에 대한 등시성 등고선 세트 중 하나이다.먼슨 박사는 1933년 [2]미국 음향학회 저널에 "시끄럽음, 그 정의, 측정 및 계산"이라는 제목의 논문에서 보고했습니다.플레처-먼슨 곡선은 새로운 표준으로 대체되어 통합되었다.최종 곡선은 국제 표준화 기구의 ISO 226에 정의된 곡선으로, 다양한 국가에서 이루어진 최신 결정의 검토에 기초한다.

앰프에는 보통 음량 보정이라고 하는 "소음" 버튼이 있어 소리의 저주파 및 고주파 성분을 높입니다.이는 특히 저음량 수준에서 해당 주파수에서 겉으로 드러나는 음량 감소를 상쇄하기 위한 것입니다.이러한 주파수를 높이면 낮은 음량에서도 더 큰 것처럼 보이는 평탄한 균일한 음량 윤곽이 생성되어 가장 민감한 중간 주파수에 의해 인식되는 소리가 지배되는 것을 방지합니다.

플레처-먼슨 곡선

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귀가 어떻게 다른 수준에서 다른 주파수를 듣는지에 대한 첫 번째 연구는 1933년 Fletcher와 Munson에 의해 수행되었다.1956년 로빈슨과 대드슨이 ISO 226 표준의 기초가 된 재결정을 수행했음에도 불구하고 최근까지 플레처-먼슨이라는 용어는 일반적으로 등-소음 등고선을 가리켰다.

이제는 플레처-먼슨 곡선이 하위 [3]집합인 등-소음도 등고선을 사용하는 것이 좋다. 특히 ISO의 2003년 조사가 새로운 [4]표준에서 곡선을 재정의했기 때문이다.

실험적 결정

인간의 청각 시스템은 나이가 들수록 청력 상한이 감소하지만 약 20Hz에서 최대 약 20,000Hz의 주파수에 민감하다.이 범위 내에서 인간의 귀는 주로 귓구멍의 공명과 중이골의 전달 기능 때문에 2kHz5kHz 사이에서 가장 민감하다.

Fletcher와 Munson은 헤드폰을 사용하여 처음으로 등음도 등고선을 측정했다(1933년).그들의 연구에서, 실험 대상자들은 다양한 주파수와 10dB 이상의 자극 강도의 증가된 순수한 톤을 들었다.각 주파수 및 명암에 대해 청취자는 1000Hz에서 기준 톤을 청취했습니다.Fletcher와 Munson은 청취자가 테스트 톤과 동일한 음량임을 인식할 때까지 기준 톤을 조정했다.큰 소리는 심리적인 양이기 때문에 측정하기 어렵기 때문에, Fletcher와 Munson은 합리적인 평균을 도출하기 위해 많은 테스트 대상에 대한 결과의 평균을 냈다.가장 낮은 등소음 등고선은 가장 조용한 가청음, 즉 청력의 절대 임계값을 나타냅니다.가장 높은 윤곽은 고통한계치이다.

처처와 킹은 1937년에 두 번째 결정을 내렸지만, 그들의 결과와 플레처와 먼슨의 결과는 청각 [5]도표의 일부에 대해 상당한 차이를 보였다.

1956년 로빈슨과 대드슨은 그들이 더 정확하다고 믿는 새로운 실험적인 결정을 내렸습니다.이는 2003년 ISO가 전 세계 연구 그룹의 최근 평가에 기초하여 표준을 개정할 때까지 확정적이라고 간주된 표준(ISO 226)의 기초가 되었다.

보다 정확한 결정을 목적으로 한 최신 개정판 – ISO 226:2003

국제 표준화 기구(ISO)가 ISO 226의 표준 곡선을 수정하게 된 것은 초기 결정과 최근의 결정 사이의 인식된 불일치 때문이다.그들은 일본 도호쿠 대학 전기 통신 연구소가 조정한 연구에서 권고에 따라 이렇게 했다.이 연구는 일본, 독일, 덴마크, 영국, 미국 연구자들의 여러 연구 결과를 결합하여 새로운 곡선을 그렸다. (데이터의 약 40%가 일본이었다.)

이로 인해 최근 ISO 226:2003에 따라 표준화된 새로운 곡선이 승인되었다.보고서는 놀라울 정도로 큰 차이와 원래의 플레처-먼슨 등고선이 특히 저주파 영역에서 10–15dB만큼 차이가 나는 로빈슨-대슨보다 최근의 결과와 더 잘 일치한다는 사실을 설명하지 [6]않은 이유로 언급하고 있다.

ISO 보고서에 따르면 로빈슨-대드슨 결과는 홀수이며 플레처-먼슨 곡선보다 현재 표준과 더 많이 다르다.보고서는 A-가중치 표준의 기초가 된 40폰 플레처-먼슨 곡선이 현대적인 [4]측정과 일치하는 것으로 밝혀져 다행이라고 말한다.

이 보고서는 또한 설명되지 않은 저주파 지역에서 명백한 차이점에 대해서도 언급하고 있다.생각할 수 있는 설명은 다음과 같습니다.[4]

  • 사용된 장비가 올바르게 보정되지 않았습니다.
  • 다른 주파수에서 동일한 음량을 판단하기 위해 사용된 기준은 서로 달랐다.
  • 실험 대상자들은 며칠 전에 제대로 휴식을 취하지 않았거나, 저주파 기계적 결합을 제어하는 텐서와 척추 근육을 긴장시키는 테스트로 이동하면서 큰 소음에 노출되었다.

측면 프레젠테이션과 정면 프레젠테이션

상당히 멀리 떨어진 곳에서 들리는 실제 소리는 평면 파장으로 도달합니다.음원이 청취자 바로 앞에 있으면 양쪽 귀는 동일한 강도를 받지만, 약 1kHz 이상의 주파수에서는 귀관으로 들어가는 소리가 헤드 섀도우에 의해 부분적으로 감소하며, 또한 핀나(외이)로부터의 반사에 크게 의존합니다.중심에서 벗어난 소리는 한쪽 귀에서 헤드 마스킹이 증가하고 다른 쪽 귀에서 핀나의 효과가 미묘하게 변화합니다.헤드 마스킹과 핀나 반사의 이 결합 효과는 HRTF(head-related transfer functions)라고 불리는 3차원 공간의 곡선으로 정량화된다.이제 동일한 밝기 윤곽을 도출할 때 전면 프레젠테이션을 선호하는 것으로 간주되며, 최신 ISO 표준은 특히 전면 및 중앙 프레젠테이션을 기반으로 합니다.

일반 헤드폰 리스닝에는 HRTF가 관여하지 않기 때문에 헤드폰을 사용하여 도출되는 등음도 곡선은 사이드 프레젠테이션이라고 불리는 특수한 경우에만 유효합니다.일반적으로 이 곡선은 들리지 않습니다.

로빈슨-대드슨 결정은 확성기를 사용했고, 오랫동안 플레처-먼슨 곡선과의 차이는 부분적으로 후자가 헤드폰을 사용했다는 것에 기초해 설명되었다.그러나 ISO 보고서에는 Robinson-Dadson이 어떻게 보상을 얻었는지는 명확하지 않지만 실제로는 후자가 보상된 헤드폰을 사용하는 것으로 나와 있습니다.

헤드폰과 라우드스피커 테스트

귀까지 잘 밀폐된 좋은 헤드폰은 귓구멍에 평평한 저주파 압력 반응을 제공하며, 고강도에서도 왜곡이 적습니다.저주파에서는 이어가 순수하게 압력에 민감하고 헤드폰과 이어 사이에 형성된 캐비티가 너무 작아서 수정 공진을 도입할 수 없습니다.따라서 헤드폰 테스트는 약 500Hz 이하의 동일한 음량 등고선을 도출하는 좋은 방법이지만, 실제 청력 임계값을 결정할 때 헤드폰 측정의 유효성에 대해 유보적인 입장을 표명했다.귀가 얇아지고, 뇌가 정상적인 청력 [citation needed]조건에서는 이를 가리는 것처럼 보입니다.고주파에서는 헤드폰 측정을 신뢰할 수 없게 되고, 핀내(외이)와 이어관의 다양한 공진은 헤드폰 캐비티에 근접하면 심각한 영향을 받습니다.

스피커에서는 그 반대입니다.평평한 저주파 응답은 얻기가 어렵다. 단, 지상 높은 빈 공간이나 20Hz 이하의 반사가 없는 매우 크고 무반사 상태의 챔버에서는 제외한다.최근까지 [when?]고조파 왜곡의 높은 레벨이 없으면 20Hz 이하의 주파수에서 높은 레벨을 달성할 수 없었습니다.오늘날에도 최고의 스피커는 전체 고조파 왜곡의 약 1~3%를 발생시킬 수 있으며, 이는 기본보다 30~40dB에 해당합니다.약 100Hz 이하의 등시음 곡선에 의해 드러나는 주파수와 함께 음량이 급격하게 상승(옥타브당 24dB까지 상승)하는 것을 고려하면 이는 충분하지 않다.훌륭한 실험자는 실험 대상자가 하모닉이 아닌 기본 고조파(특히 제3 고조파)를 들을 수 있도록 해야 하며, 이는 현탁액이 준수 한계에 도달함에 따라 스피커 콘의 이동이 제한될 때 특히 강합니다.이 문제를 회피할 수 있는 방법은 스피커 설정에서 공진 캐비티 등의 음향 필터링을 사용하는 것입니다.반면, 최대 20kHz의 평평한 자유장 고주파 응답은 최신 스피커를 축으로 하면 비교적 쉽게 얻을 수 있습니다.이러한 효과는 등가명도 등고선을 측정하기 위한 다양한 시도의 결과를 비교할 때 고려해야 한다.

소리 수준 및 소음 측정과의 관련성

소음 측정에 널리 사용되는 A-가중치 곡선은 40폰 플레처-먼슨 곡선에 기초했다고 한다.그러나 1960년대 연구에 따르면 순수한 톤을 사용하여 이루어지는 등소음 결정은 [7]소음에 대한 우리의 인식과 직접적으로 관련이 없는 것으로 나타났다.이것은 우리 내이에 있는 달팽이관이 스펙트럼 함량의 관점에서 소리를 분석하기 때문인데, 각각의 "모세포"는 임계 대역으로 알려진 좁은 주파수 대역에 반응합니다.고주파 대역은 절대적인 측면에서 저주파 대역보다 넓기 때문에 노이즈 소스로부터 비례적으로 더 많은 전력을 "수집"합니다.하지만, 하나 이상의 임계 밴드가 자극되면, 뇌에 전달되는 신호는 다양한 밴드를 추가하여 큰 소리를 내는 인상을 만들어 냅니다.이러한 이유로 노이즈 밴드를 사용하여 도출된 등시음 곡선은 순수한 톤을 사용하여 도출된 곡선과 비교할 때 1kHz 이상의 위쪽으로, 1kHz 미만의 아래쪽으로 기울어집니다.

1960년대에 다양한 가중 곡선이 도출되었으며, 특히 오디오 품질 측정을 위한 DIN 4550 표준의 일부로 도출되었으며, 이는 A-가중치 곡선과 달라서 약 6kHz의 피크를 더 많이 나타냈다.이는 오디오 장비, 특히 Dolby 노이즈 감소 기능이 있는 새로 개발된 콤팩트 카세트 테이프 레코더에서 보다 의미 있는 주관적인 소음 측정을 제공합니다. 이 레코더는 높은 주파수에 의해 지배되는 노이즈 스펙트럼이 특징입니다.

BBC 리서치는 방송 장비에서 소음을 측정할 때 가장 적합한 가중치 곡선과 정류기 조합을 찾기 위해 청취 테스트를 실시했으며, 톤이 아닌 소음의 맥락에서 다양한 새로운 가중치 곡선을 조사하여 피험자를 측정할 때 A-가중치보다 훨씬 더 유효하다는 것을 확인했다.소음의 크기.이 연구는 또한 짧은 충동성 때문에 귀와 뇌가 반응할 충분한 시간을 주지 못하는 톤 버스트, 딸깍 소리, 핑크 노이즈 및 기타 다양한 소리에 대한 인간의 청각 반응을 조사했다.그 결과는 The Assessment of Noise in Audio Frequency Circuits라는 제목의 BBC Research Report EL-17 1968/8에 보고되었다.

당초 CCIR 권고안 468에서 제안되었으나 이후 수많은 표준 기관(IEC, BSI, JIS, ITU)에서 채택된 ITU-R 468 소음 가중 곡선은 연구를 기반으로 하며, 짧은 버스트와 [8]클릭에 대한 감도의 감소를 설명하기 위해 특수 준피크 검출기를 통합한다.방송사와 오디오 전문가가 방송 경로 및 오디오 장비의 소음을 측정할 때 널리 사용되므로 소음 스펙트럼과 특성이 다른 장비 유형을 주관적으로 비교할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ Suzuki, Yôiti; Takeshima, Hisashi (2004). "Equal-loudness-level contours for pure tones". The Journal of the Acoustical Society of America. 116 (2): 918–933. Bibcode:2004ASAJ..116..918S. doi:10.1121/1.1763601. ISSN 0001-4966. PMID 15376658.
  2. ^ Fletcher, H. 및 W.A. Munson. "소음, 그 정의, 측정 및 계산", 미국 음향학회 저널 5, 82–108(1933)
  3. ^ "Fletcher Munson Curve: The Equal Loudness Contour of Human Hearing". Ledger Note. 16 November 2017. Retrieved November 17, 2017.
  4. ^ a b c ISO 226:2003 (PDF), archived from the original (PDF) on September 27, 2007
  5. ^ D. W 로빈슨 외, "순수 톤에 대한 등-소음 관계의 재결정", Br. J. Appl. 물리 7(1956), 페이지 166–181.
  6. ^ Yoyiti Suzki, et al., "2차원 등음성 등고선의 정밀도전범위 측정" 웨이백 머신에 2007-09-27 아카이브.
  7. ^ Bauer, B., Torick, E., "음향 측정 연구", 오디오 및 전기 음향에 관한 IEEE 트랜잭션, Vol. 14:3 (Sep 1966), 페이지 141–151.
  8. ^ 마사오카 겐이치로, 오노 카즈호, 코미야마 세츠, 「톤 버스트의 등음도 레벨 등고선 측정」, 음향과학기술, 제22권(2001년), 제1 페이지 35~39호.

레퍼런스

  • 1999년 2월 2일자 오디오 엔지니어 레퍼런스 북은 포커스 프레스사의 마이클 탤벗 스미스를 편집했습니다.
  • '청각 심리학 소개' 제5판, 엘세비어 프레스 브라이언 C.J. 무어입니다.

외부 링크