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A重み付けは周波数重み付けの一種で、音圧レベルの測定に関する国際規格IEC 61672:2003および各種国内規格で定義されている曲線群の中で最も一般的に使用されているものです。[ 1 ] A重み付けは、人間の耳が知覚する相対的な音量を考慮するために、機器で測定された音圧レベルに適用されます。これは、オクターブまたは1/3オクターブバンドごとにリストされた値の表を、デシベル（dB）で測定された音圧レベルに算術的に加算することによって行われます。結果として得られるオクターブバンドの測定値は通常（対数法）加算され、音を表す単一のA重み付け値が得られます。単位はdB(A)と表記されます。その他の重み付け値セット（B、C、D、そして現在はZ）については、以下で説明します。
これらの曲線はもともと異なる平均音圧レベルでの使用を想定して定義されていましたが、A特性重み付けは、もともとは低レベルの音（約40フォン）の測定のみを目的としていましたが、現在では環境騒音や産業騒音の測定、およびあらゆる音圧レベルでの潜在的な聴覚障害やその他の騒音による健康影響の評価に広く使用されています。実際、数十年にわたる現場経験から、人間の音声周波数帯域における職業性難聴との良好な相関関係が示されているため、これらの測定すべてにおいてA周波数重み付けの使用が義務付けられています。また、特に米国では、オーディオ機器の低レベルノイズの測定にも使用されています。英国、ヨーロッパ、その他の地域では、放送局やオーディオエンジニアは、 BBCなどの研究に基づいて1960年代に開発されたITU-R 468ノイズ重み付けをより頻繁に使用しています。この研究では、人間の耳はランダムノイズに対して異なる反応を示し、A、B、C重み付けの基礎となった等ラウドネス曲線は、純粋な単一音に対してのみ有効であることが示されました。
A特性重み付けは、フレッチャーとマンソンの研究から始まり、1933年に等ラウドネス曲線のセットが発表されました。3年後、これらの曲線は、米国初の騒音計規格で使用されました。[ 2 ]このANSI規格は、後にANSI S1.4-1981として改訂され、A特性重み付け曲線に加えてB特性重み付けも取り入れ、後者は低レベル測定以外には不向きであることを認識しました。しかし、B特性重み付けはその後使用されなくなりました。
A特性は、純音の周波数の関数として人間の耳の感度を表すのに有効な指標です。A特性は、人間の聴覚における等ラウドネス曲線を初期に決定した40ホンのフレッチャー・マンソン曲線に基づいていました。しかし、この尺度は、職業性難聴や、騒音環境における信号や音声の明瞭度に関連するその他の聴覚障害のリスクを評価するために、複数の地域で採用されています。
初期の測定結果と最近の測定結果との間に認識された相違のため、国際標準化機構（ISO）は、日本の東北大学電気通信研究所が調整した研究の勧告に応じて、ISO 226で定義されている標準曲線を改訂しました。[ 3 ]この研究では、日本、ドイツ、デンマーク、英国、米国の研究者による複数の研究結果を組み合わせることによって新しい曲線が作成されました。（日本はデータの約40%を占め、最大の貢献者でした。）この結果、ISO 226:2003として標準化された新しい曲線セットが受け入れられました（その後、2023年にISO 226の等ラウドネス曲線が20～ 90ホン範囲で0.5 dB未満変更されて再度改訂されました）。この報告書は、統合された研究結果と、オリジナルのフレッチャー・マンソン等ラウドネス曲線、および1987年に発行されたISO 226の最初のバージョンの基礎となった後のロビンソン・ダッドソン曲線との間の大きな違いについて言及している。その後の研究では、A特性は、40フォンのフレッチャー・マンソン曲線よりも、ISO 226:2003に組み込まれた更新された60フォン曲線とより一致していることが実証されており、A特性は静かな音のラウドネスのみを表すという一般的な誤解に異議を唱えている。[ 4 ]
しかしながら、A特性は10kHz以上でより急峻に低下すれば等ラウドネス曲線により近いものとなり、この妥協は、初期の電子工学では急峻なフィルタの構築が困難であったために生じたと考えられる。今日では、ITU-R 468曲線が示すように、そのような制限は必要ない。A特性をさらに帯域制限せずに使用すると、超音波または近超音波ノイズが存在する場合、異なる測定器で異なる測定値が得られる可能性がある。したがって、正確な測定には、最新の測定器ではA特性曲線に20kHzのローパスフィルタを組み合わせる必要がある。これはIEC 61012でAU特性として定義されており、望ましいものの、市販の騒音計に搭載されることはほとんどない。
A周波数重み付けは、国際規格IEC 61672によりすべての騒音計に装着することが義務付けられており、ISO 226で示されている等ラウドネス曲線の近似値です。 [ 5 ]従来のB周波数重み付けとD周波数重み付けは使用されなくなりましたが、複数の騒音計がC周波数重み付けを提供しており、少なくともテスト目的では、精密（クラス1）騒音計に装着することが義務付けられています。D周波数重み付けは、IEC 537測定規格に従って高レベルの航空機騒音を測定する際に使用するために特別に設計されました。D重み付け曲線の大きなピークは等ラウドネス曲線の特徴ではなく、人間がランダムノイズを純音とは異なる方法で聞き取るという事実を反映しており、この効果は6 kHz付近で特に顕著です。これは、内耳の蝸牛の異なる領域にある個々のニューロンは狭い周波数帯域に反応するが、高周波ニューロンはより広い帯域を統合するため、同じ圧力レベルの単一の純音よりも、複数の周波数を含むノイズが提示された場合に、より大きな音として信号を送るためである。
ISO規格の変更に伴い、D周波数重み付け単独では、軍用機にのみ搭載され、民間航空機には搭載されない非バイパス型ジェットエンジンにのみ使用されるべきである。このため、現在では、小型民間プロペラ機の測定にはA周波数重み付けが義務付けられている一方、ジェット機やヘリコプターの認証には、より正確なラウドネス補正重み付けEPNdBが要求されている。[ 6 ] D重み付けは、EPNdBの基礎となる測定の基準である。
Z または ZERO 周波数重み付けは、2003 年に国際規格 IEC 61672 で導入され、メーカーがよく採用する フラットまたは線形 周波数重み付けに取って代わることを目的としていました。これは、10 Hz から 20 kHz まで ±1.5 dB のフラットな周波数応答です。[ 7 ]また、 31.5 Hz と 8 kHz に-3 dB ポイントを持つC周波数重み付けは、真のピークノイズ (Lpk) を適切に測定できる十分なバンドパスを持っていませんでした。
G重み付けは、8 Hzから約40 Hzまでの超低周波音域の測定に使用されます。[ 8 ]
BおよびD周波数重み付けは、規格IEC 61672:2003の本文ではもはや説明されていませんが、それらの周波数応答は、旧規格IEC 60651に記載されています。ただし、IEC 60651は、国際電気標準会議によって正式に廃止され、IEC 61672:2003が採用されています。IEC 61672の周波数重み付け許容誤差は、 以前の規格IEC 179およびIEC 60651よりも厳しくなっているため、以前の仕様に準拠した機器は、法的に義務付けられた測定には使用しないでください。
A特性デシベルは、dB(A)またはdBAと略記されます。音響（校正済みマイクロホン）測定値を参照する場合は、20マイクロパスカルを基準としたdB SPL 単位が使用されます（0 dB SPL）。[注1 ]
A特性曲線は環境騒音測定に採用されており、多くの騒音計で標準となっています。A特性システムは、あらゆる環境騒音測定（道路騒音、鉄道騒音、航空機騒音など）に用いられます。また、A特性は、職場での騒音曝露量測定など、大きな騒音によって引き起こされる聴覚障害の可能性を評価する際にも広く用いられています。1日あたり85 dB(A)を超える騒音レベルは、聴覚障害のリスクを高めます。
A特性音響パワーレベルLWAは、冷蔵庫、冷凍庫、コンピューターファンなどの家電製品の販売資料でよく見かけるようになりました。音響レベルから、騒音計で測定される特定の距離での予想音圧レベルSPLは、いくつかの簡略化によって計算できます。ヨーロッパでは、A特性騒音レベルは、例えば自動車のタイヤ騒音を標準化するために使用されています。
騒音測定に広く用いられているA特性曲線は、40ホンのフレッチャー・マンソン曲線に基づいていると言われているが、1960年代の研究では、純音を用いて等ラウドネスを判定しても、騒音の知覚に直接関係しないことが示された。[ 9 ]これは、内耳の蝸牛が音をスペクトル成分で分析し、各有毛細胞が臨界帯域と呼ばれる狭い周波数帯域に反応するためである。高周波帯域は絶対値で低周波帯域よりも広く、そのため騒音源から比例してより多くのパワーを「収集」する。しかし、複数の臨界帯域が刺激されると、さまざまな帯域の出力が脳によって加算され、ラウドネスの印象が生み出される。これらの理由から、ノイズ帯域を用いて導出された等ラウドネス曲線は、純音を用いて導出された曲線と比較すると、1kHz以上では上向きに傾き、1kHz以下では下向きに傾く。
6 kHz 付近のノイズに対する感度の向上は、コンパクト カセットレコーダーとドルビー Bノイズ リダクション の導入により、1960 年代後半に特に顕著になりました。A 重み付けノイズ測定では、ノイズ リダクションが最も効果を発揮する 6 kHz 領域が十分に強調されず、10 kHz 以上付近のノイズが十分に減衰されないため、誤解を招く結果になることがわかりました (具体的な例として、FM ラジオ システムの 19 kHzパイロット トーンがあります。これは通常聞こえませんが、A 重み付けでは十分に減衰されないため、スペクトル成分の違いにより、ある機器の測定値が別の機器よりも悪くても、音がより良く聞こえることがあります)。
そのため、 ITU-R 468 騒音重み付けは、音色ではなく、あらゆる種類の騒音の主観的な音量をより正確に反映するように開発されました。この曲線は、BBC研究部門の研究から生まれ、CCIRによって標準化され、その後、他の複数の標準化団体 ( IEC、BSI ) によって採用され、2006 年現在、は、ITUによって維持管理されています。ヨーロッパ、特に放送業界で広く使用されるようになり、ドルビーラボラトリーズも、映画のサウンドトラックやコンパクトカセットシステムのノイズ測定において、その優れた妥当性を認識し、採用しました。A特性補正に対するその利点は、A特性補正が依然として主流である米国ではあまり受け入れられていません。英国、ヨーロッパ、そしてオーストラリアや南アフリカといった旧大英帝国の国々の放送局で使用されています。
標準[ 10 ]は重み付けを定義している（（さまざまな実装を可能にするため）dB単位で許容範囲付きの表によって示される。さらに、この規格では重み付け関数についても説明している。[ 10 ]重みを計算する。重み関数は、重み付けされていない音圧レベルの振幅スペクトル（強度スペクトルではない）に適用されます。オフセットにより、 1000 Hz で 0 dB に正規化されます。適切な重み付け関数は次のとおりです。[ 11 ]
ゲイン曲線は、以下のs領域伝達関数によって実現できます[ 13 ]。ただし、これらはこのように定義されているわけではなく、規格文書の許容誤差付き値の表によって定義されているため、さまざまな実現が可能です。
k値は、関数をゲイン1（0 dB）に正規化するために使用される定数です。上記の値は、一般的に使用される1 kHzにおける0 dB に関数を正規化します。（この正規化は図に示されています。）
Für den Bereich des Infraschalls gibt es eine eigene Frequenzbewertung, die so genannte G-Bewertung. Entsprechend bewertete Pegel werden als dB(G) – 「デジベル G」 – angegeben。 Bekannter ist die A-Bewertung von Geräuschen als dB(A) – 「デジベル A」 – は、Hörempfinden des Menschen nachempfunden ist です。 Die G-Bewertung hat ihren Schwerpunkt bei 20
Hz。 Zwischen 10
Hz と 25
Hz werden Pegel verstärkt、darunter und darüber fällt die Bewertungskurve rasch ab. Zweck der G-Bewertung ist es, eine scenario im Hinblick auftiefe Frequenzen bzw.インフラストラクチャは、特定の機能を備えたZahl zu charakterisierenです。 Ein Nachteil ist、dass Frequenzen unterhalb 8
Hz und overhalb 40
Hz kaum mehr einen Beitrag leisten。
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![{\displaystyle {\begin{aligned}R_{A}(f)&={12194^{2}f^{4} \over \left(f^{2}+20.6^{2}\right)\ {\sqrt {\left(f^{2}+107.7^{2}\right)\left(f^{2}+737.9^{2}\right)}}\ \left(f^{2}+12194^{2}\right)}\ ,\\[3pt]A(f)&=20\log _{10}\left(R_{A}(f)\right)-20\log _{10}\left(R_{A}(1000)\right)\\&\approx 20\log _{10}\left(R_{A}(f)\right)+2.00\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8b3040c49545452a0c6eec52e4a2eee38483a540)
![{\displaystyle {\begin{aligned}R_{B}(f)&={12194^{2}f^{3} \over \left(f^{2}+20.6^{2}\right)\ {\sqrt {\left(f^{2}+158.5^{2}\right)}}\ \left(f^{2}+12194^{2}\right)}\ ,\\[3pt]B(f)&=20\log _{10}\left(R_{B}(f)\right)-20\log _{10}\left(R_{B}(1000)\right)\\&\approx 20\log _{10}\left(R_{B}(f)\right)+0.17\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/cc7749a104aa08c017b24d99881198e7dbf38d3c)
![{\displaystyle {\begin{aligned}R_{C}(f)&={12194^{2}f^{2} \over \left(f^{2}+20.6^{2}\right)\ \left(f^{2}+12194^{2}\right)}\ ,\\[3pt]C(f)&=20\log _{10}\left(R_{C}(f)\right)-20\log _{10}\left(R_{C}(1000)\right)\\[3pt]&\approx 20\log _{10}\left(R_{C}(f)\right)+0.06\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c971d684aa55573776650d8844b19422aebb5626)
![{\displaystyle {\begin{aligned}h(f)&={\frac {\left(1037918.48-f^{2}\right)^{2}+1080768.16\,f^{2}}{\left(9837328-f^{2}\right)^{2}+11723776\,f^{2}}}\\[3pt]R_{D}(f)&={\frac {f}{6.8966888496476\cdot 10^{-5}}}{\sqrt {\frac {h(f)}{\left(f^{2}+79919.29\right)\left(f^{2}+1345600\right)}}}\\D(f)&=20\log _{10}\left(R_{D}(f)\right)-20\log _{10}\left(R_{D}(1000)\right)\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/42d56b5738b00b1f8b4cb354415d52aaa5636fe3)
