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목차

dB

데시벨 : deciBel, 데시벨

미국의 통신 전화 회사인 벨 시스템 설립자인 알렉산더 그레이엄 벨의 이름에서 Bell을 따와 B라는 단위량으로 사용한 것. dB(deciBel)은 그것의 1/10의 값을 말한다.

1B=10dB

어떤 큰 물리량을 로그 스케일로 표현하기 위하여 dB 단위를 사용한다, 주로 소리, 전기, 전력 등에 사용한다. 만약 레퍼런스 단위가 1SPL 이면, dBSPL, 1mW 면 dBm, 1V 면 dBV 의 단위를 사용하게 된다.

이 때 dBSPL이나 dBm, dBu와 같은 단위는 실제적인 절대값을 표현하고, dB는 상대적인 증가와 감소를 표기하는데 쓰인다.

예시)

힘(power)을 표현하는 단위에서 3dB 의 증감은 힘의 2배나 1/2배의 증감을 나타내며, 진폭(amplitude)을 나타내는 단위에서는 6dB의 증감이 그 값의 2배나 1/2배의 증감을 나타내게 된다.

L_p=1/2ln(p/p_0)Np=10log_10(P/P_0)dB

L_g=20log_10(V_out/V_input)dB

dB에 따른 힘의 크기의 비율

  • 1:1 = 0dB
  • 2:1 = 3dB
  • 4:1 = 6dB
  • 8:1 = 9dB
  • 10:1 = 10dB
  • 100:1 = 20dB

dB에 따른 신호의 크기의 비율

  • 1:1 = 0dB
  • √2:1 = 3dB
  • 2:1 = 6dB
  • 3:1 = 10dB
  • 4:1 = 12dB
  • 6:1 = 16dB
  • 8:1 = 18dB
  • 10:1 = 20dB
  • 100:1 = 40dB

아래에 나오는 단위 중 dBSPL, dBm 등은 Power에 해당하고, dBV, dBVU, dBu, dBFS등은 Amplitude에 해당한다.

예시)
힘 50Watt에서 10dBSPL을 표현하는 앰프에서 100watt를 주게 되면 13dBSPL.
마찬가지로 50watt의 스피커+앰프 조합에서, 같은 스피커+앰프를 추가하여 두대의 50watt 스피커+앰프= 13dBSPL

진폭 1.228V는 4dBu인데, 2배인 2.456V는 10dBu쯤 임.

deciBel

The term “dB” is derived from the name of Alexander Graham Bell, the founder of the American telecommunications company, Bell System. It is used as a unit of measurement, and “dB” stands for “deciBel”, representing one-tenth of a Bell.

1B = 10dB

The dB unit is primarily employed to express large physical quantities on a logarithmic scale, commonly used for sound, electrical signals, power, and more. Depending on the reference unit, various dB units are used, such as dBSPL (Sound Pressure Level) for a reference of 1SPL, dBm (dB milliwatt) for 1mW, and dBV (dB Volt) for 1V.

Units like dBSPL, dBm, dBu, and others represent actual absolute values, while dB is used to indicate relative increases or decreases.

In units representing power, a change of 3dB indicates a doubling or halving of the power, while in units representing amplitude, a 6dB change signifies a doubling or halving of the value.

dBSPL

Sound pressure level, 소리의 실제 크기의 단위이다.

1Pascal = 94dBSPL

음압 레벨(sound pressure level)은 음압과 기준 음압 Pref값과의 비율을 로그 규모로 표현한 것을 말하며, 이 때 음압은 실효값(RMS)을 쓴다.

20log_10({1Pa}/{20 mu Pa}) = 94dBSPL

L_p=10log_10({P_rms}^2/{P_ref}^2)

기준 음압은 공기 중의 음파일 경우 Pref = 20µPa를 쓰는데, 이는 1kHz에서의 최소 가청치를 기준으로 한 것이다. 수중에서는 20µPa가 아닌 1µPa를 기준 음압으로 사용한다.1)

음압 레벨의 단위는 데시벨(dB)을 사용하며, 음압 레벨임을 밝혀주기 위해 dB(SPL), dBSPL 등의 표기를, 특별히 기준 음압을 밝혀줄 때에는 dB re 20µPa, dB(20µPa) 등의 표기도 쓴다.

가중치에 따라 다른 값을 나타내기도 하는데 dBSPL(A)=dBA, dBSPL(C)=dBC 등의 가중치 A, C 등을 적용한 단위도 있다. 가중치 적용은, 먼저 소리를 받아서 아래 그래프와 같은 가중치 필터를 거친 후, 필터를 거친 소리의 dBSPL 을 측정하게 된다. 이런 가중치를 쓰는 이유는 여러가지가 있지만 사람이 느끼는 정도와 비교적 유사한 크기를 나타내기 위함도 있다. dBSPL 은 RMS 값을 표기한다.

dBm

dBm은 기준을 1mW로 삼은 단위이다. 아날로그 전화 설비 즉, 600Ω 케이블 및 600Ω 매칭을 사용하는 시설에서 주로 사용하는 단위이다.2)

dBV

dBV 는 기준을 1Vrms로 삼은 단위이다. 음향에서는 주로 TS 선이나 RCA 또는 3.5mm 단자를 사용하는 컨슈머 레벨의 단위로 쓰인다. 컨슈머 레벨의 레퍼런스 레벨은 -10dBV이다.

VU

Volume Unit. VU 미터의 단위. 주로 아날로그 콘솔의 미터의 단위로 쓰인다.

0VU : 사용 장비의 가장 “정상적인” 소리를 내어주는 지점.

dBu

dBm이 1mW(600Ω)를 기준으로 하지만 dBu는 0.775Vrms3) 기준이다. 전화선이 아닌 오디오 연결을 가정하고 사용하는 단위로, 현대 오디오 입출력 연결이 로우 임피던스에서 하이 임피던스로 연결하는 것이 일반적인 것으로 되어, 기존의 전화 시설에서 600Ω으로 모든 장비를 매칭하던 것이 오디오에서는 모든 장비를 600Ω에 매칭하여 연결하지 않기 때문에 dBm 대신 dBu(decibel unloaded)를 사용한다.

참고로, 프로 오디오 장비의 라인 레벨은 신호의 온전한 전송을 위해서 로우 임피던스 출력 → 하이 임피던스 입력으로 전송하는 것을 원칙으로 한다.

0.775Vrms가 나오게 되는 이유는 dBm 단위에 그 뿌리를 두고 있다. dBm에서 600Ω, 1mW 기준인 것 때문에, P=V*I이고, I=V/R이다. 따라서, P=V^2/R 에서 600Ω과 1mW를 대입하면, 1mW=V^2/600

sqrt{0.6}V approx 0.7746V

V=0.7746….대략 V=0.775V 값이 나오게 된다.

dBm과의 차이는 바로 부하(임피던스)에 관계없이 절대 값 0.775Vrms만 기준으로 하는 단위4)라는 것.
레퍼런스 레벨은 +4dBu(0VU)이다.

dBTP

dB True-peak . Inter-sample True-peak를 측정하는 단위.

True-peak

디지털에서는 샘플 데이터가 Peak 값 이하라고 하더라도, 파형 자체는 Peak를 충분히 넘을 수가 있고, 이것이 D/A 컨버터를 거쳐 아날로그 파형으로 재생된다면, Peak 값을 넘는 신호가 발생된다. 미터로는 Peak가 아니지만 들리는 소리는 Peak로 인한 클리핑이 발생하는 모순이 생긴다. 따라서 샘플 데이터의 Peak 값을 기반으로 실제 아날로그 파형으로 변할 때의 True-peak 값을 유추 해내서 표기하는 것을 True-peak라고 하고, 단위는 dBTP를 사용한다.

이에 따라서 True-peak는 ITU-R BS.1770에 따라 측정된 연속 시간 영역에서 신호 파형의 최대 절대 레벨이다. 단위는 dBTP로 공칭 100%, 실제 피크에 대한 데시벨을 의미한다.

dB re

dB re 는 보통 dB re 1Pa, dB re 1V, dB re 1mW 등의 표현으로 사용하는 단위이다. re는 reference 값을 말하는 것으로 dB 에 대한 기준값을 말한다.

예를 들면, dB re 1V 는 바로 1V 를 기준으로 하는 dB값을 말하는 것으로 dBV 와 같고, dB re 20µPa의 경우는 바로 dBSPL 을 뜻한다.

dBFS

dB Full Scale

신호값의 디지털에서의 단위
디지털에서는 심도에 따라서 그 최대값이 다 다르기 때문에, (16-bit:96dB, 24-bit:144dB) 최대값이 통일이 안되어서 거꾸로 0 을 최대값으로 - 단위로 표기한다. 또한 심도에 따라 그 범위도 다 다르기에 그 범위를 full scale로 표현하게 된다. 일반적인 레퍼런스 레벨은 -18dBFS(24-bit & above) ,-12dBFS(16-bit) = +4dBu, 0VU 이다.

기본적으로 아날로그 단위들이 RMS 를 표기하지만 dBFS 는 Peak 를 표기한다.5)

아날로그에서 디지털로 변환할 시에는 최대값의 진폭의 절반값을 가지는 지점을 -6dBFS 로 잡아서 값을 정한다. 또한 디지털에서 디지털로 변환하거나 디지털에서 아날로그 또는 아날로그에서 디지털로 변환할 때는 -18dBFS 또는 -20dBFS와 같은 레퍼런스 레벨을 기준으로 값을 변환한다.
다시 말해서 24-bit(144dB) 던, 16-bit(96dB)던, 48-bit(288dB)이건 상관 없이 그것이 가지는 값이 그러한 다이내믹 의 최대값을 0dBFS, 절반값을 -6dBFS로 정하기 때문에 심도의 차이는 “해상도”의 차이로 나타난다. 6)

2^16=65536

2^24=166777216

20log_10 65536/1 approx 96dB

20log_10 16777216/1 approx 144dB

각 나라의 dBFS 기준

  • EBU R68 is used in most European countries, specifying +18 dBu at 0 dBFS
  • In Europe, the EBU recommend that -18 dBFS equates to the Alignment Level
  • European & UK calibration for Post & Film is −18 dBFS = 0 VU
  • UK broadcasters, Alignment Level is taken as 0 dBu (PPM4 or −4VU)
  • US installations use +24 dBu for 0 dBFS
  • American and Australian Post: −20 dBFS = 0 VU = +4 dBu
  • The American SMPTE standard defines −20 dBFS as the Alignment Level
  • In Japan, France and some other countries, converters may be calibrated for +22 dBu at 0 dBFS.
  • BBC spec: −18 dBFS = PPM “4” = 0 dBu
  • German ARD & studio PPM +6 dBu = −10 (−9) dBFS. +16 (+15)dBu = 0 dBFS. No VU.
  • Belgium VRT: 0 dB (VRT Ref.) = +6dBu ; -9dBFS = 0 dB (VRT Ref.) ; 0dBFS = +15dBu.

라우드니스

사람이 청감상 받아들이는 소리의 크기에 대한 감각적 수치

실제 소리 크기 가지는 음압(dBSPL, 물리량)과는 차이가 있을 수 있다.

DAW 미터의 값은 큰데 실제 들리는 소리는 작게 느껴지는 경우가 있다면, 이것은 바로 신호값은 크지만 라우드니스가 작기 때문이다.

소리 크기의 힘7)을 2배 증가 시키면 3dB 증가에 해당한다.8) 소리 크기의 힘을 10배 증가 시키면 10dB 증가에 해당하고, 100배 증가 시키면 20dB 증가에 해당한다.

하지만, 사람은 10dB 증가한 소리는 2배의 라우드니스로 인지하고 100dB 증가한 소리는 4배의 라우드니스로 인지한다.

즉 사람이 듣기에는 힘이 10배 증가한 소리가 일반적으로는 2배의 소리 크기로 느껴진다.9)10)

이런 사람의 인지 특성에 맞춘 단위로 sone 을 사용하기도 하는데, 거의 사용하지는 않는다. 40phon 을 1 Sone 으로 정의하여 10dB 증가한 50phon= 2sone 이 된다.


→ 더 읽기...

1)
1970년 미 해군의 수중 소음 연구에서 1µPa을 기준 음압으로 채택하여 ANSI(1971)에서 규정하고 지금까지 국제적으로 사용되고 있다.(Urick,1967).
2)
사실 유선 케이블을 통한 아날로그 신호의 전송은 힘(W)에의한 전달이기 때문이다.
3)
1mW@600Ω
4)
dBm 의 경우에는 600Ω 부하에서 1mW라는 전제 조건을 가진 것과 큰 차이이다
5)
디지털은 RMS값 보다 Peak 값을 얻어내는 것이 더 편하다.
6)
이것을 잘못 이해하여, 48-bit 가 288dB 니까, 다시 말해서 다이나믹 레인지가 2배 큰 것처럼 이해하는 사람들도 종종 있다.
7)
dBSPL
8)
소리 크기의 신호량을 2배 증가 시키면 6dB 증가에 해당한다.
9)
DAW나 믹싱 콘솔에서도 동일하다 10dB증감을 하게 되면 결국 모니터 스피커로 10dB 증감된 소리가 나오게 되므로 결국 똑같이 2배의 소리 크기 증감으로 느껴진다.
10)
평균적으로 그렇다는 것이다. 사람마다 개인 차이는 있을 수 있다. 민감한 사람은 더 크게 받아들이며 둔감한 사람은 더 작게 받아들인다.
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음향/decibel/decibel.txt · 마지막으로 수정됨: 2024/03/28 저자 127.0.0.1