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dB(데시벨)
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미국의 통신 전화 회사인 벨 시스템 설립자인 알렉산더 그레이엄 벨의 이름에서 Bell을 따와 B라는 단위량으로 사용한 것. dB(deciBell)는 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, dBu 와 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.
dB에 따른 힘의 크기의 비율
dB에 따른 신호의 크기의 비율
아래에 나오는 단위 중 dBSPL, dBm 등은 Power에 해당하고, dBV, dBVU, dBu, dBFS등은 Amplitude에 해당한다.
ex)
힘 50Watt 에서 10dBSPL 을 표현하는 앰프에서 100watt를 주게 되면 13dBSPL .
마찬가지로 50watt 의 스피커+앰프 조합에서, 같은 스피커+앰프를 추가하여 두대의 50watt 스피커+앰프= 13dBSPL
deciBell
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 “deciBell,” 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.
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.
dBV
dBu
위의 dBm이 1밀리와트(600ohm)를 기준으로 하지만 dBu는 0.775volt2) 기준이다. 전화선이 아닌 오디오 연결을 가정하고 사용하는 단위로, 현대 오디오 입출력 연결이 Low impedance 에서 high impedance 로 연결하는 것이 일반적인 것으로 되어 , 기존의 전화 시설에서 600ohm 으로 모든 장비를 매칭하던 것이 오디오에서는 모든 장비를 600ohm 에 매칭하여 연결하지 않기 때문에 dBm 대신 dBu(decibell unloaded)3) 를 사용한다.
참고로,프로 오디오 장비에서는 신호의 온전한 전송을 위해서 로우 임피던스 출력→> 하이 임피던스 입력으로 전송하는 것을 원칙으로 한다.
0.775volt 가 나오게 되는 이유는 dBm 에 그 뿌리를 두고 있다. dBm에서 600ohm, 1mW 기준인 것 때문에, P=V X I 이고, I= V/R 따라서, P= V2/R 에서 600ohm 과 1mW 를 대입하면, 1mW= V2/ 600
V=0.7746….대략 V=0.775Volt 값이 나오게 된다.
dBm과의 차이는 바로 부하(임피던스)에 관계없이 절대 값 0.775Volt만 기준으로 하는 단위4) 라는 것.
레퍼런스 레벨은 +4dBu (0VU)이다.
dBTP
True Peak
 |
디지털에서는 샘플 데이터가 Peak 값 이하라고 하더라도, 파형 자체는 Peak 를 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 트루 피크 값을 유추 해내서 표기 하는 것을 트루 피크라고 하고, 단위는 dBTP를 사용한다.
이에 따라서 트루 피크는 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
dBFS
dB full scale,
디지털에서의 단위
디지털에서는 심도에 따라서 그 최대값이 다 다르기 때문에, (16bit:96dB, 24bit:144dB) 최대값이 통일이 안되어서 거꾸로 0을 최대값으로 - 단위로 표기한다. 또한 심도에 따라 그 범위도 다 다르기에 그 범위를 full scale 로 표현하게 된다. 일반적인 레퍼런스 레벨은 -18dBFS(24bit & above) ,-12dBFS(16bit) = +4dBu, 0VU 이다.
기본적으로 다른 모든 단위들이 RMS 를 표기하지만 dBFS 는 Peak 를 표기한다.
아날로그에서 디지털로 변환할 시에는 최대값의 진폭(amplitude)의 절반값을 가지는 지점을 -6dBFS 로 정해서, 값을 정한다. 또한 디지털에서 디지털로 변환하거나 컨버팅이 필요할 때는 -18dBFS 또는 -20dBFS와 같은 레퍼런스 레벨을 기준으로, 값을 변환한다.
다시 말해서 24bit(144dB) 던, 16bit(96dB)던, 48bit(288dB)이건 상관 없이 그것이 가지는 값이 그러한 다이내믹 의 최대값을 0dBFS, 절반값을 -6dBFS로 정하기 때문에 심도의 차이는 “해상도”의 차이로 나타난다. 5)
각 나라의 dBFS 기준
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 힘6)을 2배 증가 시키면 3dB 증가에 해당한다.7) 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.8)9)
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.
- sone= 사람이 인지하는 라우드니스 비율에 따른 단위.
Loudness
Loudness is a perceptual measurement of the magnitude of sound as perceived by the human auditory system. It can differ from the actual sound magnitude, which is measured in sound pressure level (dBSPL), a physical quantity.
In cases where the meter values in a Digital Audio Workstation (DAW) indicate high levels of sound, but the perceived loudness is low, it is because the signal values are large, but the perceived loudness is relatively small.
Increasing the power of sound by a factor of 2 corresponds to a 3dB increase. Increasing the power of sound by a factor of 10 corresponds to a 10dB increase, and increasing it by a factor of 100 corresponds to a 20dB increase.
However, humans perceive sound in a way that a 10dB increase in sound power is perceived as a doubling of loudness, while a 100dB increase is perceived as a fourfold increase in loudness.
In other words, a sound with ten times the power is generally perceived as being only twice as loud. To account for these perceptual characteristics, a unit called “sone” is sometimes used, although it is not commonly employed. It defines 40 phon as 1 Sone, so a 10dB increase from 40 phon to 50 phon would equal 2 sones.
- Sone is a unit based on the loudness ratio perceived by humans.
사람의 귀의 다이나믹 레인지
10-12w/m2, 0dBSPL(1000Hz) 에서 ~1w/m2, 120dB (전 주파수 대역) 사이
0dBSPL 이하의 소리는 대부분의 사람은 인지할 수 없고, 120dBSPL 이상의 지속적인 소리는 청력을 손상 시킬 수 있다.
가청 주파수 영역
JND
Just Noticeable Difference, 최소 식별차.
사람의 감각이 인지할 수 있는 가장 최소의 인지 단위.
라우드니스에 대한 JND : 약 1dB (일반적인 소음환경, 순음(Sine파), 1KHz)
이퀄 라우드니스 커브
Loudness curve 에 관한 연구는 Bell 연구소의 fletcher munson10)에 의해 시작되었고, 그 후 Robinson 과 Dadson에 의해 제시된 이퀄 라우드니스 커브가 국제 표준으로 자리 잡았다.
Phon
라우드니스의 단위
이퀄 라우드니스 커브 기준으로 정해지며 1KHz에서의 dBSPL의 값에 해당한다. 같은 Phon을 가지는 소리는 사람이 같은 소리 크기로 인지한다.
ex). 10 Phon의 경우 1KHz에서는 10dBSPL, 20Hz에서는 75dBSPL에 해당하며, 10dBSPL의 1KHz소리와 75dBSPL의 20Hz 소리는 사람의 귀에 같은 소리 크기로 인지된다.
라우드니스와 대역폭
위 그림의 각기 다른 대역폭과 각기 다른 소리 크기를 가진 소리들이 어떤 라우드니스를 가지는지 보여주고 있다. 소리의 레벨이 동일해도 대역폭이 넓으면 라우드니스가 크게 들린다.
대역폭이 크리티컬 밴드 이하로 너무 좁아지면 대역폭의 너비와 라우드니스의 상관 관계는 사라진다.
라우드니스와 지속시간
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음향/decibell/decibell.txt · 마지막으로 수정됨: 2023/09/18 저자 223.62.162.239