第2章｜音圧レベルとラウドネス
過去問 17問 / 難易度 ★★★★☆
2-1 音圧レベル（SPL）の計算 過去問 12問
音圧レベル [dB SPL] = 20 × log₁₀(P / P₀)
P₀（基準音圧） = 20 μPa = 20×10⁻⁶ Pa
重要な換算一覧
| 音圧比 | dB変化 |
|---|
| 2倍 | +6dB（≒6dB） |
| 10倍 | +20dB |
| 100倍 | +40dB |
| 1/10倍 | −20dB |
絶対値の換算
| 音圧 | 音圧レベル |
|---|
| 20 μPa（基準音圧） | 0 dB SPL |
| 40 μPa（基準の2倍） | 約6 dB |
| 200 μPa（基準の10倍） | 20 dB SPL |
| 2,000 μPa（0.002 Pa） | 40 dB SPL |
| 2×10⁻² Pa = 20,000 μPa | 60 dB SPL |
| 0.2 Pa | 80 dB SPL |
| 2 Pa | 100 dB SPL |
| 20 Pa（= 1 Pa×20倍ではなく1 Pa≒94dB） | — |
| 1 Pa | 約94 dB SPL（≒100 dB） |
「音圧レベルが0dBのとき音圧は0μPa」は誤り → 20μPa（基準音圧）。「音圧を2倍にすると音圧レベルは約3dB上昇する」は誤り → 約6dB上昇（強度が2倍=3dB上昇、音圧が2倍=6dB上昇）。「音圧を10倍にすると音圧レベルは20dB上昇する」は正しい。
デシベルの性質
- 対数尺度
- 1 dB = 0.1 B（ベル）
- 音圧レベル40dBは基準音圧の100倍の音圧（強度は10,000倍）
- 音圧レベルを3dB上昇させると音の強さ（intensity）は約2倍
「ソーン(sone)尺度は間隔尺度」は誤り → 比率尺度。「音圧レベル10dB上がると音の強度は10倍」は誤り → 強度は10倍だが音圧は√10（約3.16倍）。
増幅後の音圧計算
- 60dBの音を20dB増幅 → 80dB → 音圧 = 基準音圧 × 10^(80/20) = 20μPa × 10,000 = 200,000μPa = 0.2 Pa
- 0dBSPLの音（20μPa）を20dB増幅 → 20dBSPL → 音圧 = 200μPa
- 2μPaの音を100倍増幅 → 音圧200μPa = 20dBSPL
- 40dB SPLの音の音圧：20μPa × 10^(40/20) = 20μPa × 100 = 2,000μPa
2-2 ラウドネス（音の大きさ） 過去問 5問
ラウドネスの概念
- 単位：ソーン（sone）（phonではない）
- ラウドネスレベルの単位：phon
- 比率尺度（間隔尺度ではない）
等ラウドネス曲線の特徴
- 音圧が一定でも周波数によってラウドネスは変化する
- 音圧が一定でも音の持続時間によってラウドネスは変化する（時間積分効果）
- ラウドネスレベルが等しければ純音の音の大きさは等しい（周波数に関わらず）
- 音圧が倍になってもラウドネスは2倍にならない（対数的関係）
- 1,000Hzに対し4,000Hzは音圧が同じでもラウドネスは大きくなる（等ラウドネス曲線で4kHz付近に山がある）
- 40phonの8kHz純音は音圧レベル40dBの1kHz純音と等しい大きさに聞こえる（phonの定義）
「ラウドネスの単位はphon」は誤り → phonはラウドネスレベルの単位、ラウドネスの単位はsone。「ソーン尺度は間隔尺度」は誤り → 比率尺度（2soneは1soneの2倍の大きさ）。「音圧が2倍になるとラウドネスは2倍になる」は誤り。
メル尺度
- 周波数の知覚的尺度
- 2,000メルの音は1,000メルの音の2倍の高さに聞こえるが、周波数は2倍ではない