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音響学において、ラウドネスとは音圧の主観的な知覚である。より厳密には、「静かな音から大きな音までの尺度で音を順序付けることができる聴覚感覚の属性」と定義される。[ 1 ]音の物理的属性と知覚されるラウドネスの関係には、物理的、生理学的、心理学的要素が含まれる。見かけのラウドネスの研究は心理音響学のトピックに含まれ、心理物理学の方法を用いる。
業界によって、ラウドネスの意味や測定基準は異なる場合があります。ITU -R BS.1770などの定義は、放送や映画など、電子的に再生された音のさまざまなセグメントの相対的なラウドネスを指します。ISO 532A (スティーブンスラウドネス、ソーンで測定)、ISO 532B (ツヴィッカーラウドネス)、DIN 45631、ASA/ANSI S3.4 などの定義は、より一般的な範囲を持ち、環境騒音のラウドネスを特徴付けるためによく使用されます。Nordtest ACOU112 や ISO/AWI 532-3 (開発中) などのより新しい規格は、オンセットレート、時間変動、スペクトルマスキングなど、ラウドネスの他の要素を考慮に入れています。
音量は主観的な尺度であり、音圧、音圧レベル（デシベル）、音の強度、音響パワーといった音の強さを表す物理的な尺度と混同されがちです。A特性重み付けやLKFSなどの重み付けフィルタは、測定値を補正して、一般的な人間が知覚する音量に近づけようとします。
音の大きさの知覚は、音圧レベル(SPL)、周波数成分、音の持続時間に関係しています。[ 2 ]単一音の SPL と音の大きさの関係は、SPL の指数が 0.67 であるスティーブンスのべき乗法則で近似できます。 [ a ]屈折指数関数として知られるより正確なモデル[ 3 ]は、音の大きさが低レベルと高レベルではより高い指数で増加し、中レベルではより低い指数で増加することを示しています。[ 4 ]
等ラウドネスグラフに示すように、人間の耳の感度は周波数に応じて変化します。このグラフの各線は、周波数が等しくラウドに知覚されるために必要な音圧レベル（SPL）を示しており、異なる曲線は異なる音圧レベルに対応しています。また、正常な聴力を持つ人間は2～4kHz付近の音に最も敏感であり 、この領域の両側では感度が低下することも示されています。ラウドネス知覚の完全なモデルには、周波数ごとのSPLの統合が含まれます。[ 5 ]
歴史的には、音量は聴力計を用いた耳平衡法で測定され、正弦波の振幅をユーザーが調整して、評価対象の音の知覚される音量と等しくなるようにしていた。[ 6 ]現代の音量測定基準は、臨界帯域のエネルギーの合計に基づいている。[ 7 ]
感音性難聴（蝸牛または脳の損傷）があると、音の大きさの知覚が変化します。低レベルの音（聴覚障害のない人が比較的静かに感じることが多い音）は、聴覚障害のある人には聞こえなくなりますが、高レベルの音は、聴覚障害のない人と同じように聞こえることがよくあります。この現象は、「ラウドネスリクルートメント」と「ソフトネスインパーセプション」と呼ばれる2つの理論で説明できます。
ラウドネスリクルートメント理論は、音量変化に対して、特定のリスナーは通常のリスナーよりも音量が急速に増大するというものである。この理論は古典的な説明として受け入れられている。
2002年頃にメアリー・フロレンティンによって提唱された「音の小ささの知覚不全」[ 8 ]は、感音性難聴のリスナーの中には、音量の増加率は正常であるものの、閾値における音量が上昇している人がいることを示唆している。つまり、これらのリスナーに聞こえる最も小さな音は、正常なリスナーに聞こえる最も小さな音よりも大きい。
一部の民生用ステレオのラウドネス補正機能に関連するラウドネス制御は、周波数応答曲線を耳の等ラウドネス特性にほぼ一致するように変更します。[ 9 ]ラウドネス補正は、低い音圧レベルでは耳の感度が低い低周波数をブーストすることにより、録音された音楽が低いレベルで再生されたときに、より自然に聞こえるようにすることを目的としています。
ラウドネス正規化とは、音声の知覚レベルを均一化する特定のオーディオ正規化手法であり、例えば、コマーシャルがテレビ番組よりも大きく聞こえないようにするものです。ラウドネス正規化の手法は、多くのオーディオアプリケーションで用いられています。
歴史的に、音の大きさを測定するためにソーン（音の大きさN）とフォン（音の大きさレベルL N）の単位が使用されてきました。[ 11 ]
A特性は人間の音に対する感度に基づいており、約40フォンの静かな会話レベルから中程度の会話レベルまでの相対的な知覚される音量を表します。
制作における相対ラウドネスモニタリングは、ITU-R BS.1770 に従って LKFS 単位で測定されます。[ 12 ]コンバータやロッシーコーデックで 0 dBFS+ レベルの歪みが明らかになった後、2001 年に ITU-R BS.1770 の作業が開始され、オリジナルの Leq(RLB)ラウドネスメトリックは 2003 年に Gilbert Soulodre によって提案されました。[ 13 ]主観的なリスニングテストのデータに基づくと、Leq(RLB) は他の多くのアルゴリズムと比較して良好でした。CBC 、Dolby、TC Electronic 、および多数の放送局がリスニングテストに貢献しました。ITU-R BS.1770 で規定されている Leq(RLB) に従って測定されたラウドネスレベルは、LKFS単位で報告されます。
ITU-R BS.1770 測定システムは、マルチチャンネルアプリケーション (モノラルから5.1 サラウンドサウンドまで) 向けに改良されました。番組素材のジャンル全体で一貫性を向上させるため、相対測定ゲートが追加されました。この作業は 2008 年に EBU によって実施されました。改良内容は BS.1770-2 に反映されました。その後、ITU はトゥルーピークメトリック (BS.1770-3) を更新し、22.2 サラウンドサウンド(BS.1770-4) など、さらに多くのオーディオチャンネルに対応できるようにしました。
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