가중치 필터

Weighting filter
Acoustic weighting curves (1).svg

가중치 필터는 측정 또는 다른 목적을 위해 다른 현상에 비해 어떤 측면을 강조하거나 억제하기 위해 사용된다.

오디오 응용 프로그램

오디오 측정의 각 분야에서는 에너지 수준의 기본적인 물리적 측정이 아닌 가중 측정을 나타내기 위해 특수 단위를 사용한다. 소리의 경우 단위는 음운(1kHz 등가 수준)이다.

소리

소리는 파장, 주파수, 속도라는 세 가지 기본 요소를 가지고 있다. 소리 측정에서는 소리의 큰 소리를 데시벨(dB) 단위로 측정한다. 데시벨은 0dB를 기준으로 로그다.[1] 또한 소리가 가질 수 있는 다양한 주파수도 있다. 빈도는 사인파가 1초 내에 반복되는 횟수다.[2] 정상적인 청각 시스템은 보통 20에서 20,000 Hz 사이의 소리를 들을 수 있다.[2] 우리가 소리를 측정할 때, 측정 기구는 들어오는 청각 신호를 취하여 이러한 다른 특징들에 대해 분석한다. 이러한 계측기의 필터 가중치는 필터에 따라 특정 주파수 및 데시벨 레벨을 필터링한다. 가중치 필터는 인간의 자연 청력과 가장 유사하다. 이를 통해 소리 수준 미터가 정상 청각 인간의 청각 시스템에 대해 유입되는 소리의 데시벨 수준을 결정할 수 있다.

음량 측정

예를 들어, 소음을 측정할 때, A-가중치 필터는 보통 인간의 귀가 가장 민감한 3–6 kHz 주변의 주파수를 강조하면서 귀가 무감각한 매우 높고 매우 낮은 주파수를 감소시키는 데 사용된다. 목적은 측정된 소음이 주관적으로 인식되는 소음에 잘 부합하는지 확인하는 것이다. A-가중치는 40폰 플레처-문슨 등고선을 기반으로 하기 때문에 비교적 조용한 사운드와 순수한 톤에만 유효하다.[3] B 곡선과 C 곡선은 더 큰 소리(비사용은 적지만)를 위한 것이며 D 곡선은 큰 항공기 소음을 평가하는 데 사용된다(IEC 537). B 곡선은 A 곡선과 비교하여 중간 음량 수준을 더 많이 필터링한다.[3] 이 곡선은 소음 수준의 평가나 모니터링에 더 이상 사용되지 않는다.[4] C 곡선은 낮은 주파수와 높은 주파수 중 적은 주파수를 필터링한다는 점에서 A와 B 둘 다와 다르다.[3] 필터는 매우 평평한 모양으로 특히 시끄럽고 소음이 많은 환경에서 소리 측정에 사용된다.[3] 가중 곡선은 40개의 음곡선을 따르고 C의 가중치는 100개의 음곡선을 따른다.[4] 세 곡선은 노출 수준의 측정이 아니라 측정된 주파수에서 서로 다르다. 가중 곡선은 인간의 귀를 가장 대표하는 500Hz 이하의 주파수를 더 많이 허용한다.[4]

가중 필터를 사용한 음소음 측정

소리를 측정하는 이유는 다양하다. 여기에는 근로자의 청력을 보호하기 위한 다음의 규정, 소음 조례, 통신 등에 관한 규정 등이 포함된다. 소리 측정의 기초에는 다른 성질을 바탕으로 들어오는 신호를 분해하는 발상이 있다. 들어오는 모든 사인파 음파에는 주파수와 진폭이 있다. 이 정보를 사용하면 들어오는 모든 청각 정보의 진폭의 제곱근에서 음 수준을 추론할 수 있다.[4] 소리 수준 미터를 사용하든 소음 선량계를 사용하든, 처리 과정은 다소 유사하다. 보정된 소리 수준 미터를 사용하여 들어오는 소리는 마이크로폰에 의해 집어들고 내부 전자 회로에 의해 측정된다.[5] 장치가 출력하는 소리 측정은 A, B 또는 C 가중치 곡선을 통해 필터링할 수 있다. 사용된 곡선은 결과 데시벨 레벨에 약간의 영향을 미칠 것이다.

통신

통신 분야에서는 가중치 필터가 전화회로의 전기적 소음 측정, 그리고 다른 종류의 기기(핸드셋)의 음향반응을 통해 인지된 소음 평가 등에 널리 사용된다. 기타 소음 가중 곡선(예: DIN 표준)이 존재했다. 측음계 가중치라는 용어는 소음 측정을 위한 가중치 곡선을 원칙적으로 언급하지만, 좁은 대역폭 음성 대역 음성 회로의 전화 통신에 사용되는 특정 가중치 곡선을 가리키는 데 종종 사용된다.

환경소음측정

A-가중 데시벨은 dB(A) 또는 dBA로 약칭된다. 음향(보정 마이크) 측정을 참조할 때 사용되는 단위는 20개의 마이크로파스칼 = 0dB SPL을 기준으로 dB SPL(음압 수준)이 된다.[6][nb 1]

A-가중 곡선은 환경 소음 측정을 위해 널리 채택되어 왔으며, 많은 소리 수준 미터에서 표준으로 사용되고 있다(자세한 설명은 ITU-R 468 가중치 참조).

A-가중치는 또한 큰 소음에 의한 잠재적 청력 손상을 평가하는 데 일반적으로 사용되지만, 이는 그러한 사용이 타당하다는 것을 암시하는 좋은 실험 증거보다는 A-가중치를 포함하는 소리 수준 미터의 광범위한 가용성에 기초하는 것으로 보인다. 측정 마이크의 음원에서의 거리는 종종 "잊혀진"데, SPL 측정치가 인용되면 데이터가 무용지물이 된다. 환경 또는 항공기 소음의 경우, 필요한 측정 지점의 수준이기 때문에 거리를 인용할 필요는 없지만, 냉장고 및 유사한 기기를 측정할 때는 거리를 명시해야 한다. 단, 그렇지 않은 경우 거리는 대개 1m(1m)이다. 여기서 추가적인 복잡성은 반향실의 영향이며, 따라서 가전제품에 대한 소음 측정은 "개방된 현장에서 1m" 또는 "무반향실에서 1m"로 명시되어야 한다. 실외에서 이루어지는 측정은 무반향 상태에 근사하게 될 것이다.[citation needed]

냉장고, 냉동고 등 가전제품과 컴퓨터 선풍기 판매 문헌에서 소음 수준의 A-가중 SPL 측정치가 점점 더 많이 발견되고 있다. 청각의 문턱은 일반적으로 0dB SPL 정도지만, 이것은 실제로 매우 조용하며, 가전제품은 30~40dB SPL의 소음 수준을 가질 가능성이 더 높다.

오디오 재생 및 방송 장비

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6kHz 지역의 소음에 대한 인간의 민감성은 1960년대 후반 컴팩트 카세트 레코더와 돌비-B 노이즈 감소의 도입으로 특히 뚜렷해졌다. A-가중 소음 측정은 소음 감소 효과가 가장 큰 6 kHz 영역에 충분한 중요성을 부여하지 못했기 때문에 잘못된 결과를 제공하는 것으로 확인되었으며, 때로는 장비 한 개라도 스펙트럼 함량이 다르기 때문에 다른 장비보다 더 심하게 측정되지만 소리는 더 잘 들리게 된다.

따라서 ITU-R 468 소음 가중치는 톤과 반대로 모든 유형의 소음에 대한 주관적 소음을 보다 정확하게 반영하도록 개발되었다. BBC 연구부에서 수행한 작업에서 나온 이 곡선은 CCIR에 의해 표준화되었고 후에 다른 많은 표준 기관(IEC, BSI/)에 의해 채택되었으며 2006년 현재 ITU에 의해 유지된다. 이 가중치를 사용한 소음 측정 또한 일반적으로 느린 평균화보다는 준피크 검출기 법칙을 사용한다. 이는 또한 느린 rms 측정으로 감지되지 않을 수 있는 버스트 노이즈, 틱 및 펑크의 청각성을 정량화하는 데 도움이 된다.

준피크 검출이 가능한 ITU-R 468 소음 가중치는 유럽,[citation needed] 특히 통신에서 널리 사용되며, 특히 목적에 따라 우월적 유효성을 실현한 돌비 법인에 의해 채택된 후 방송에 사용된다. A-가중치 대비 장점은 A-가중치 사용이 지배적인 미국과 가전제품에서 잘 인식되지 않는 것으로 보인다. 아마도 A-가중치에서 9-12dB "더 나은" 사양을 생산하기 때문일 것이다. 자세한 내용은 사양을 참조하십시오.[citation needed][neutrality is disputed] 영국, 유럽 등 대영제국의 방송사와 호주, 남아프리카공화국 등 이전 국가들에서 주로 사용된다.

16비트 오디오 시스템(CD 플레이어 등)의 소음 수준은 FS(전체 규모)에 비해 -96dB로 일반적으로 인용되지만, 최고 468가중 결과는 정렬 수준(일반적으로 FS 아래에 18dB로 정의됨)에 비해 -68dB의 영역에 있다.

가중치 곡선의 사용은 적절한 곡선을 사용한다면 '치팅'으로 간주할 수 없다. 관련성이 있는 것은 아무것도 '숨겨진' 것이 없으며, 예를 들어, 인용된 (가중치) 소음층 위의 수준에서 50 또는 100Hz의 흥이 존재하더라도 이것은 중요하지 않다. 왜냐하면 우리의 귀는 낮은 수준에서 낮은 주파수에 매우 무감각하기 때문이다. 따라서 그것은 들리지 않을 것이다. 예를 들어, A-가중치는 종종 ADC를 비교하고 검증하는데 사용된다. 이는 소음 형성이 초음파 범위에서 디더 소음을 숨기는 방식을 보다 정확하게 나타내기 때문이다.

기타 가중치 적용

감마선이나 기타 이온화 방사선의 측정에서 방사선 감시기 또는 선량계는 일반적으로 필터를 사용하여 인체에 가장 적은 피해를 주는 에너지 수준이나 파장을 감쇠시키는 동시에 가장 큰 손상을 주는 파장을 통과시켜 방사능의 원천을 실제 위험 경계에 따라 측정할 수 있다.단순히 '강력'이 아니라 시버트(sivert)는 이온화 방사선에 대한 가중 방사선량의 단위로서, 구형 단위인 REM(Rentgen equivalent man)을 대체한다.

파장마다 생물학적 영향이 다르기 때문에 햇볕에 그을려 피부 손상 위험을 평가할 때 햇빛 측정에도 가중치가 적용된다. 일반적인 예로는 자외선 차단제의 SPF와 자외선 지수가 있다.

무게 측정의 또 다른 용도는 텔레비전에서 신호의 빨간색, 녹색 및 파란색 구성요소가 인식된 밝기에 따라 가중된다. 이는 흑백 수신기와의 호환성을 보장하며 소음 성능에도 도움이 되며, 전송을 위한 의미 있는 휘도와 색도 신호로 분리가 가능하다.

참고 항목

메모들

  1. ^ 주의: dBrn adjusted라고 불리기도 하는 dBa는 dB(A)의 동의어가 아니다.[A]

참조

  1. ^ "Section III: Chapter 5 - Noise". OSHA Technical Manual (OTM). www.osha.gov. Occupational Safety and Health Administration. Retrieved 2020-11-25.
  2. ^ a b "Understanding Sound - Natural Sounds". www.nps.gov. U.S. National Park Service. Retrieved 2020-11-25.
  3. ^ a b c d "A, B, and C Contour Filters for Sound Measurement". hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Retrieved 2020-10-12.
  4. ^ a b c d "2. How is sound measured?". ec.europa.eu. Retrieved 2020-11-26.
  5. ^ "How decibel sound level meters work". Explain that Stuff. 2009-01-28. Retrieved 2020-11-25.
  6. ^ 연방 표준 1037, 전기 통신 약관 용어집, 항목 dBa: https://www.its.bldrdoc.gov/fs-1037/dir-010/_1471.htm

외부 링크