音圧おんあつ

音圧おんあつ（おんあつ、英えい: sound pressure）とは、音波おんぱによって生しょうじる媒質ばいしつの静せい圧あつからの変動へんどう分ぶん^[1]である。大気たいき中ちゅうにおいては大気たいき圧あつからの変動へんどう分ぶんである^[2]^[3]。媒質ばいしつ中ちゅうのある点てんの瞬間しゅんかん圧力あつりょくが静しずか圧あつから変化へんかした分ぶんを瞬時しゅんじ音圧おんあつといい、ある時間じかん内ないの瞬時しゅんじ音圧おんあつの実効じっこう値ちを実効じっこう音圧おんあつという^[4]^[5]。通常つうじょうは実効じっこう音圧おんあつを単たんに音圧おんあつという^[4]^[6]。音圧おんあつのSI単位たんいはパスカル(Pa = N/m²)^[7]。

概要がいよう[編集へんしゅう]

音波おんぱは、一般いっぱん的てきには、固体こたい、液体えきたい、気体きたいなどの媒質ばいしつ中ちゅうを伝つたわる密度みつど変化へんかの波なみである^[8]。液体えきたいが水みずである場合ばあいは特とくに水中すいちゅう音おんと呼よばれ、水中すいちゅう音響おんきょう学がくという研究けんきゅう分野ぶんやもある。また、固体こたいの場合ばあいは、気体きたいや液体えきたいのような伸縮しんしゅくに対たいする弾性だんせいだけでなく、ねじり変形へんけいと曲まげ変形へんけいに対たいする弾性だんせいもあり、ねじり波なみと曲まげ波はも伝搬でんぱんされる^[9]。

空気くうき中ちゅうの微粒子びりゅうしの密度みつどについてみると、粒子りゅうしが密みつになった部分ぶぶんでは圧力あつりょくが増加ぞうかし、疎うとになった部分ぶぶんでは圧力あつりょくが低下ていかする。このような圧力あつりょくの変化へんかが伝播でんぱしていくのが、空気くうき中ちゅうの音波おんぱであり、音波おんぱによる大気たいき圧あつからの圧力あつりょくの変化へんかが音圧おんあつである。こうした空気くうき中ちゅうの音圧おんあつの変化へんかが耳みみに達たっすると、音おとがするという感覚かんかくが得えられる。^[8]。

空気くうき中ちゅうの音波おんぱは疎密そみつ波はであり、音圧おんあつは粒子りゅうし密みつの部分ぶぶんでは正せい値ち、疎うとの部分ぶぶんでは負まけ値ちをとる。音響おんきょう学がくでは、電気でんき分野ぶんやにおいて交流こうりゅう電圧でんあつを実効じっこう値ちで示しめすのと同様どうように、特段とくだんの明示めいじがない場合ばあいでも音圧おんあつを実効じっこう値ちとして扱あつかうことがある^[8]。

単位たんい体積たいせき毎ごとの媒質ばいしつに含ふくまれる波なみのエネルギーであるエネルギー密度みつどは、音圧おんあつ（実効じっこう音圧おんあつ）の2乗じょうに比例ひれいする。これはまた、1秒間びょうかんに単位たんい面積めんせきを通過つうかする音おとのエネルギーとして定義ていぎされる音おとの強つよさ（単位たんい:W/m²）に比例ひれいする^[8]。

定義ていぎ[編集へんしゅう]

加くわえられた力ちからに対たいして元もとに戻もどろうとする力ちからが働はたらくという性質せいしつ（弾性だんせい）を有ゆうする媒質ばいしつ（弾性だんせい媒質ばいしつ）に加くわえられた外力がいりょくが、弾性だんせいと慣性かんせいの働はたらきによって、媒質ばいしつ中ちゅうの密度みつど変化へんか（圧力あつりょく変動へんどう）として伝搬でんぱんされる弾性だんせい波はが音波おんぱであり^[10]、弾性だんせい媒質ばいしつである空気くうき中ちゅうを伝つたわる音波おんぱが耳みみという器官きかんに達たっして得えられる感覚かんかくが音おとである^[11]。

音波おんぱは媒質ばいしつを構成こうせいする粒子りゅうしの疎密そみつの状態じょうたいを進行しんこう方向ほうこうと同おなじ方向ほうこうの振幅しんぷくにより伝搬でんぱんする縦たて波はであり^[10]、図ずの(1)(2)については、それぞれ(1)音波おんぱのないとき（静せい圧あつ状態じょうたい(Static pressure)）と、(2)音波おんぱのあるとき（(1)に対たいして音おとによる圧力あつりょくの変化へんかが加くわわったもの(Sound pressure)）の、ある瞬間しゅんかんにおける音波おんぱの進すすむ方向ほうこうにおける媒質ばいしつの疎密そみつの状態じょうたいを模も式しき的てきに示しめしたものである。

この音波おんぱによる媒質ばいしつの疎密そみつの状態じょうたい（図ずの(2)）に対応たいおうして、媒質ばいしつの圧力あつりょくを縦たて軸じくに、音波おんぱの進行しんこう方向ほうこうを横よこ軸じくにとりグラフに表あらわしたものが(a)である。線せんの間隔かんかくが狭せまいほど（密みつなほど）圧力あつりょくが高たかく、逆ぎゃくに線せんの間隔かんかくが広ひろいほど（疎うとなほど）圧力あつりょくが低ひくい。

ここで、変動へんどうする媒質ばいしつの圧力あつりょくpと静しず圧あつ状態じょうたいp₀の差さ、

$\delta p=p-p_{0}$

であるδでるたpが音圧おんあつ（瞬時しゅんじ音圧おんあつ）の値ねであり、圧力あつりょくpが静しずか圧あつ状態じょうたいp₀よりも高たかい時ときにδでるたpが正まさに、圧力あつりょくpが静しずか圧あつ状態じょうたいp₀よりも低ひくいときに負まけとなる。この波形はけいの波長はちょうは λらむだ (m)である。

この音波おんぱによる媒質ばいしつの疎密そみつの状況じょうきょうは、先述せんじゅつのとおり、弾性だんせいと慣性かんせいの働はたらきにより進行しんこう方向ほうこうに音おとの速はやさ（音速おんそく）で伝搬でんぱんしていく。これをある点てん x₀ に着目ちゃくもくしてその時間じかん変化へんかを見みる、すなわち縦たて軸じくに媒質ばいしつの圧力あつりょく（音圧おんあつ）、横よこ軸じくに時間じかんを取とって表あらわしたものが(b)である。

(b)に示しめされるような、ある点てんの圧力あつりょくの時間じかん的てき変化へんかが周期しゅうき的てきな音おとについて、その周期しゅうきが T (s)であるとき、音圧おんあつの実効じっこう値ち（実効じっこう音圧おんあつ） p_rmsは瞬時しゅんじ音圧おんあつ δでるたp の周期しゅうき T における自乗じじょう平均へいきん平方根へいほうこんであり以下いかの式しきで表あらわされる^[7]。

$p_{\text{rms}}={\sqrt {{\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}(\delta p)^{2}\,dt}}$

さて、図ずに表あらわされるような周期しゅうき的てきな圧力あつりょくの変動へんどうを示しめす音おとは、一定いっていの調子ちょうしをもつ音おととして感かんじられる楽音がくおんと呼よばれる^[12]。こうした楽音がくおんの瞬時しゅんじ音圧おんあつについて、その波形はけいは基本きほん周波数しゅうはすうの整数せいすう倍ばいの周波数しゅうはすうのみをもつ正弦せいげん波は（純じゅん音おと）^{[注釈ちゅうしゃく 1]}の合成ごうせいとして表あらわされる^[12]。例たとえば、一定いっていの周期しゅうきで三角さんかくの波形はけいが繰くり返かえされる三角波さんかくなみのパワースペクトルを見みると、基本きほん周波数しゅうはすうの3倍ばい、5倍ばい…と奇数きすう次じの高調こうちょう波はにより構成こうせいされている^[13]

周期しゅうき的てきな音おとの波形はけいは、上述じょうじゅつのとおりその周期しゅうきTの整数せいすう倍ばいの純じゅん音おと（正弦せいげん波は）の合成ごうせいにより構成こうせいされるが、もとの周期しゅうき的てきな音おとの音圧おんあつの実効じっこう値ちは、その音おとを構成こうせいする純じゅん音おとそれぞれの実効じっこう音圧おんあつの2乗じょう平均へいきん（パワー平均へいきん）の平方根へいほうこんに等ひとしいという性質せいしつを持もつ^[14]。

音圧おんあつの実効じっこう値ち[編集へんしゅう]

音圧おんあつや交流こうりゅう電圧でんあつのような、値ねが時間じかん的てきに正負せいふの間あいだを変動へんどうする量りょうでは、単純たんじゅんな時間じかん平均へいきんの値ねは0または0に近ちかい値ねとなり、変動へんどうの大おおきさを表あらわすことができない。そういった量りょうの変動へんどうの大おおきさを表現ひょうげんする値ねの1つが実効じっこう値ちである。実効じっこう値ちとは、時間じかん的てきに大おおきさの変化へんかする量りょうの2乗じょうの時間じかん平均へいきんの平方根へいほうこんである。式しきで書かくと、音圧おんあつpの実効じっこう値ち（実効じっこう音圧おんあつ）p_rms^{[注釈ちゅうしゃく 2]}は、平均へいきんする時とき間あいだをTとして、

$p_{\text{rms}}={\sqrt {{\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}p^{2}(t)\,dt}}$

と表あらわされる^[15]。ここで、日本にっぽん産業さんぎょう規格きかく JIS Z 8106:2000「音響おんきょう用語ようご」では、対象たいしょうとする瞬間しゅんかんの音圧おんあつp(t)を瞬時しゅんじ音圧おんあつと定義ていぎし、また、特とくに指定していしない限かぎり、ある時間じかん内ないの瞬時しゅんじ音圧おんあつの実効じっこう値ちp_rmsが音圧おんあつであると定義ていぎする^[16]。

波形はけいが正弦せいげん波はで表あらわされる純じゅん音おとなど瞬時しゅんじ音圧おんあつが周期しゅうき的てきに変化へんかする音おとの音圧おんあつの実効じっこう値ちについては、上述じょうじゅつのとおり、平均へいきんする時間じかんTとして変化へんかの1周期しゅうきをとる^[6]。これにより、どの時点じてんから算定さんていしても実効じっこう値ちは同おなじ値ちとなる。また、変化へんかの周期しゅうきの整数せいすう倍ばいの時間じかん、無限むげん時間じかんでも1周期しゅうきと同おなじ値ちとなる。

一方いっぽう、非ひ周期しゅうきの（ランダムな）波なみであれば、以下いかの式しきで定義ていぎされる^[17]。

$p_{\text{rms}}={\sqrt {\lim _{T\rightarrow \infty }{{1 \over {T}}{\int _{0}^{T}p^{2}(t)\,{\rm {d}}t}}}}$

実際じっさいには、有限ゆうげん長ちょうの時間じかんで平均へいきんして近似きんじする^[18]。

測定そくていにより求もとめる場合ばあい、瞬時しゅんじ音圧おんあつが周期しゅうき的てきに変動へんどうする音おとについては、その間隔かんかくは周期しゅうきの整数せいすう倍ばい、または、周期しゅうきに比くらべて長ながい間隔かんかくとし、非ひ周期しゅうき的てきに変動へんどうする音おとについては、その間隔かんかくは求もとめられた数値すうち（音圧おんあつの実効じっこう値ち）が、その時間じかん範囲はんい中ちゅうの小しょう変化へんかに実質じっしつ的てきに独立どくりつであるようにするだけ長ながくなければならないとされる^[19]。

実効じっこう値ちの時間じかん変化へんか[編集へんしゅう]

音おとをサンプリングして得えられた時間じかん波形はけいについて、時間じかん波形はけい全体ぜんたいの平均へいきんをとることにより全体ぜんたいの実効じっこう値ちを算定さんていすることができるが、実効じっこう値ちの時間じかん変化へんかを算定さんていすることはできない。時間じかん変化へんかを得える方法ほうほうとしては、時間じかん波形はけいを分割ぶんかつしてそれぞれ実効じっこう値ちを求もとめる方法ほうほうのほか、実効じっこう値ち検波けんぱ動どう特性とくせい回路かいろによる方法ほうほうがある^[20] 。

実効じっこう値ち検波けんぱ動どう特性とくせい回路かいろは、（瞬時しゅんじ）音圧おんあつを変換へんかんした電気でんき信号しんごうの時間じかん波形はけいを、2乗じょうしてRC直列ちょくれつ回路かいろにより交直変換へんかんするものであり、アナログ回路かいろで容易よういに実現じつげんすることができ、また人ひとの感覚かんかく（聴覚ちょうかくの時間じかん応答おうとう）ともよく合あうことから、近似きんじ的てきな方法ほうほうであるものの広ひろく使つかわれている。RC直列ちょくれつ回路かいろにおけるτたう=RCのτたうがこの回路かいろの特性とくせいを定さだめるパラメータでこれを「時とき定数ていすう」という^[20]^[21]。

このとき、実効じっこう値ち検波けんぱ動どう特性とくせい回路かいろの時とき定数ていすうがτたうであるサウンドレベルメータが出力しゅつりょくする音圧おんあつレベル（後述こうじゅつ）は、時間じかんtの関数かんすうとして、以下いかのように示しめされる^[22]。

$L_{p,{\text{rms}}}(t)=10{\rm {log}}_{10}\left({{1 \over {\tau }}{\int _{-\infty }^{t}{p^{2}(\xi )e^{-(t-\xi )/\tau } \over p_{0}^{2}}\,{\rm {d}}\xi }}\right)$

すなわち、音圧おんあつレベル（騒音そうおんレベル）の測定そくていにおいては、ある時間じかんtにおける音圧おんあつの実効じっこう値ちについて、実効じっこう値ち検波けんぱ動どう特性とくせい回路かいろの時とき定数ていすうをτたうとして ${\sqrt {{1 \over {\tau }}{\int _{-\infty }^{t}p^{2}(\xi )e^{-(t-\xi )/\tau }\,{\rm {d}}\xi }}}$ と表あらわされる値ねが用もちいられていることになる。

サウンドレベルメータ（騒音そうおん計けい）の測定そくてい信号しんごうはその実効じっこう値ちがF、Sの2種しゅの速度そくどで指示しじされ、回路かいろの時とき定数ていすうはそれぞれ0.125 s，1 sであり^[21]、JIS C 1509-1:2017「電気でんき音響おんきょう−サウンドレベルメータ（騒音そうおん計けい）」において時間じかん重おもみ付づけ特性とくせいとして定さだめられている^[23]。（Fはfast（速はやい），Sはslow（遅おそい）を意味いみする。）

音圧おんあつとエネルギー[編集へんしゅう]

音おとのエネルギーを表あらわす量りょうは、以下いかに示しめすとおり音圧おんあつ（実効じっこう値ち）の2乗じょうに比例ひれいする。

単位たんい時間じかんに単位たんい面積めんせきを通過つうかする音おとのエネルギーとして定義ていぎされる音おとの強つよさ I [W/m²]は、媒質ばいしつ中ちゅうの単位たんい体積たいせきに含ふくまれる音波おんぱのエネルギーであるエネルギー密度みつど D (=p_rms²/ρろーc²)から、実効じっこう音圧おんあつp_rms [Pa]、媒質ばいしつの密度みつどρろー [kg/m³]、媒質ばいしつ中ちゅうの音波おんぱの速度そくどc [m/s]を用もちいて、

$I=cD={{p_{\text{rms}}}^{2} \over {\rho c}}$

と表あらわされる^[24]。上うえ式しきから、音おとの強つよさIは、音圧おんあつ（実効じっこう値ち）p_rmsの2乗じょうに比例ひれいすることがわかる。

音おと場内じょうないのある面めんS [m²]を単位たんい時間じかん内ないに通過つうかする音響おんきょうエネルギーを音響おんきょうパワーと呼よび、音響おんきょうパワーW [W]は音響おんきょうインテンシティ（音おとの強つよさ）Iを用もちいて

$W=\int _{S}IdS$

で定義ていぎされ、音源おんげんを取とり囲かこむ閉曲面めんを通過つうかする音響おんきょうパワーを音響おんきょう出力しゅつりょくと呼よぶ^[25]。

自由じゆう空間くうかん（自由じゆう音おん場じょう）にある点てん音源おんげんから音響おんきょう出力しゅつりょくWの球面きゅうめん波はが伝搬でんぱんするとき、音源おんげんからr [m]離はなれた場所ばしょの音おとの強つよさ $I={W \over 4{\pi }r^{2}}$ [W/m²]は音源おんげんからの距離きょりの2乗じょうに反比例はんぴれいし、音圧おんあつ $p={\sqrt {{\rho }cI}}={\sqrt {{\rho }cW \over 4{\pi }}}\left({1 \over r}\right)$ [Pa]は音源おんげんからの距離きょりに反比例はんぴれいする。^[26]^[27]

このように音おとの強つよさや音圧おんあつが音源おんげんから離はなれていくに従したがい小ちいさくなることを、距離きょり減衰げんすい（あるいは幾何きか減衰げんすい）という^[28]。

音圧おんあつと音おとの大おおきさ[編集へんしゅう]

空気くうき中ちゅうの音圧おんあつの変化へんかが耳みみに達たっすると、音おとがするという感覚かんかくが得えられる。耳みみでは音圧おんあつの振幅しんぷくの大小だいしょうにより基底きてい膜まくの振幅しんぷくが定さだまり、それに応おうじた数かずのインパルスをコルチ器官きかんが発はっして大脳だいのうへ伝つたえることで、知覚ちかくされる音おとの大おおきさの大小だいしょうが定さだまる。一方いっぽうで、基底きてい膜まくの振動しんどう部位ぶいは音おとの周波数しゅうはすうによって異ことなるため、音おとの大おおきさは周波しゅうは数すうによっても左右さゆうされる^[8]。

こうした音おとの知覚ちかく的てきな大おおきさを表あらわす音おとの大おおきさ（ラウドネス）は、感覚かんかく量りょうであり、物理ぶつり的てきに直接ちょくせつ測定そくていすることはできないが、基本きほん的てきには音おとのエネルギーと対応たいおうしており、音おとの強つよさが増ませば音おとは大おおきく感かんじられる。音おとの大おおきさは、音おとの強つよさのほかに音おとの時間じかん構造こうぞう、また後述こうじゅつのとおり周波数しゅうはすうスペクトル構成こうせいにも依存いぞんする^[29]^[30]。

可聴かちょう域いき[編集へんしゅう]

一般いっぱん的てきに人間にんげんの聴覚ちょうかくで音おととしてとらえられる音圧おんあつは、最小さいしょうで20μみゅーPa程度ていど、最大さいだいで20Pa程度ていどとされ、この範囲はんい（2.0✕10^-5～2.0✕10¹[Pa]、後述こうじゅつの音圧おんあつレベルで0～120[dB]）の音圧おんあつを可聴かちょう域いきと呼よぶ。可聴かちょう域いきを上回うわまわる大おおきさの圧力あつりょく変化へんかでは鼓膜こまくが空気くうき振動しんどうにより傷きずつけられ、痛いたみが感かんじられる^[31]。

大気たいき圧あつと音圧おんあつ[編集へんしゅう]

大気たいき圧あつはおよそ 10⁵(Pa)^{[注釈ちゅうしゃく 3]}であるが、人間にんげんが聞きく音おとは、上述じょうじゅつのとおり、大おおきな場合ばあいでも 10²(Pa)程度ていどであり、大気たいき圧あつに比くらべれば音圧おんあつは非常ひじょうに小ちいさい値ねである^[3]。

音圧おんあつと音圧おんあつレベル[編集へんしゅう]

「音圧おんあつレベル」も参照さんしょう

人間にんげんの感覚かんかく量りょうは物理ぶつり量りょうに対たいして対数たいすう比例ひれいで増減ぞうげんすることが知しられている。音圧おんあつについては、人間にんげんの聴覚ちょうかくでは音おとの周波数しゅうはすうにも関係かんけいするが、おおよそ 2×10^-5 から 20 (Pa)の音圧おんあつ範囲はんいが可聴かちょう域いき（ダイナミックレンジ）であり非常ひじょうに広ひろい^[32]。このため、実効じっこう音圧おんあつ p に対たいし、基準きじゅんとなる音圧おんあつを p₀ としたときの対たい数値すうちをとり、

$L_{p}=10\log _{10}{\frac {p^{2}}{{p_{0}}^{2}}}=20\log _{10}{\frac {p}{p_{0}}}$ (dB)

とし、L_p を音圧おんあつレベル(Sound pressure level、SPL)（単位たんいはデシベル）という。

ここで基準きじゅんとなる音圧おんあつ p₀ は、1 (kHz)においてき取きとれる最小さいしょう値ちとされ、

$p_{0}=2\times 10^{-5}$ (Pa)

である^[33]。

音響おんきょうインテンシティレベル（音おとの強つよさのレベル）と音圧おんあつレベル[編集へんしゅう]

音圧おんあつレベルと同様どうように、音響おんきょうインテンシティ（音おとの強つよさ）I[W/m²]をデシベルとして表あらわしたものを音響おんきょうインテンシティレベル（音おとの強つよさのレベル）といい、

$L_{I}=10\log _{10}{\frac {I}{I_{0}}}$ [dB]

と定義ていぎされる。ここで、基準きじゅんとなる音響おんきょうインテンシティI₀は、

$I_{0}=10^{-12}$ [W/m²]

である^[34]。

音響おんきょうインテンシティI[W/m²]は、実効じっこう音圧おんあつp_rms [Pa]、媒質ばいしつの密度みつどρろー [kg/m³]、媒質ばいしつ中ちゅうの音波おんぱの速度そくどc [m/s]を用もちいて、

$I={{p_{\text{rms}}}^{2} \over {\rho c}}$

と表あらわされることから、音圧おんあつレベルL_pは

$L_{p}=10\log _{10}{\frac {p^{2}}{{p_{0}}^{2}}}=10\log _{10}{\frac {\rho cI}{{p_{0}}^{2}}}=10\log _{10}{\frac {I}{I_{0}}}{\frac {\rho cI_{0}}{{p_{0}}^{2}}}=L_{I}+10\log _{10}{\frac {\rho c}{400}}$

となる。ρろーcの値ねは温度おんどと気圧きあつにより異ことなるが、常温じょうおん常つね圧あつでは400に近ちかい値ねであり、値ねをデシベルで表あらわすときには、実用じつよう的てきにはρろーc = 400とおいて

$L_{I}=L_{p}$

としてよいとされる^[34]。

音響おんきょうパワーレベルと音圧おんあつレベル[編集へんしゅう]

音響おんきょうパワーW[W]をデシベルとして表あらわしたものを音響おんきょうパワーレベルといい、

$L_{W}=10\log _{10}{\frac {W}{W_{0}}}$ [dB]

と定義ていぎされる。ここで、基準きじゅんとなる音響おんきょうパワーW₀は、

$W_{0}=10^{-12}$ [W]

である^[34]。

自由じゆう空間くうかん（自由じゆう音おん場じょう）に置おかれた音響おんきょう出力しゅつりょく（音響おんきょうパワー）W[W]の無む指向しこう性せい音源おんげんからr[m]の場所ばしょの、音響おんきょうインテンシティ（音おとの強つよさ）I[W/m²]は、 $I={W \over 4{\pi }r^{2}}$ であることから、音響おんきょうインテンシティ（音おとの強つよさ）I[W/m²]は、実効じっこう音圧おんあつp_rms [Pa]、媒質ばいしつの密度みつどρろー [kg/m³]、媒質ばいしつ中ちゅうの音波おんぱの速度そくどc [m/s]を用もちいて、 $I={{p_{\text{rms}}}^{2} \over {\rho c}}$ と表あらわされることから、

${{p_{\text{rms}}}^{2} \over {\rho c}}={W \over 4{\pi }r^{2}}$

である。この両辺りょうへんの対数たいすうをとり、音圧おんあつレベルL_pと音響おんきょうパワーレベルL_Wにより表あらわすと

$L_{p}=L_{W}-20\log _{10}r-11.0$ [dB]

という関係かんけいがある^[34]。

音圧おんあつ・音おとの大おおきさと周波数しゅうはすう[編集へんしゅう]

実際じっさいの音おとは、様々さまざまな周波数しゅうはすう成分せいぶんを含ふくむ複ふく合ごう音おんであることが多おおく、このような複ふく合ごう音おんについては、その周波数しゅうはすう成分せいぶんを知しることが重要じゅうようとなる^[35]。

音圧おんあつの周波数しゅうはすうスペクトル[編集へんしゅう]

音おとの周波数しゅうはすう成分せいぶんについて、横よこ軸じくに周波数しゅうはすうを対数たいすうでとり、縦たて軸じくに各かく周波数しゅうはすうに対応たいおうする音圧おんあつ（実効じっこう音圧おんあつ）により示しめすと、純じゅん音おとであればその純じゅん音おとを構成こうせいする周波数しゅうはすうのみで、また純じゅん音おとの組くみ合あわせによる複ふく合ごう音おんについては、その複ふく合ごう音おんを構成こうせいする純じゅん音おとの周波数しゅうはすうごとに、それぞれの音圧おんあつの実効じっこう値ちが現あらわれる離散りさん的てきな形かたち（線せんスペクトル）としてあらわされる。一方いっぽう、音圧おんあつの波形はけいがより複雑ふくざつになった場合ばあいには、離散りさん的てきな形かたちとはならず、周波しゅうは数すうに対たいして連続れんぞく的てきな分布ぶんぷ（連続れんぞくスペクトル）となる^[35]。

周波数しゅうはすうによる音おとの大おおきさの違ちがい（等とうラウドネスレベル曲線きょくせん）[編集へんしゅう]

ISO 226:2003の等とうラウドネス曲線きょくせん（Suzuki-Takeshima曲線きょくせん）^[36]

同おなじ音圧おんあつの音おとであっても周波数しゅうはすうが異ことなれば、その音おとの大おおきさ（音おとの知覚ちかく的てきな大おおきさを表あらわす感覚かんかく量りょう）は、必かならずしも同おなじではなく^[37]、概がいして、低ひくい周波数しゅうはすう領域りょういきでは、最もっとも感度かんどの良よい1～5kHzきろへるつ付近ふきんに比くらべて、相対そうたい的てきに高たかい音圧おんあつレベルでないと同おなじ大おおきさに聞きこえない^[38]。

この周波数しゅうはすうによる音おとの大おおきさの違ちがいについて、基準きじゅんとなる周波数しゅうはすう（1,000Hzへるつ）の純じゅん音おとの音圧おんあつレベルと同おなじ大おおきさに聞きこえる、ある周波数しゅうはすうの純じゅん音おとの音圧おんあつレベル（ラウドネスレベル）を線せんで示しめしたものが等とうラウドネスレベル曲線きょくせんであり、フレッチャー=マンソンによるものが著名ちょめいである^[37]、等とうラウドネスレベル曲線きょくせんの測定そくていは古ふるくから測定そくていが繰くり返かえされており、近年きんねんでは、鈴木すずきと竹島たけしまによるものがISO 226:2003として規格きかく化かされている^[38]。

A特性とくせい音圧おんあつレベル[編集へんしゅう]

さまざまな周波しゅうは数すうにより構成こうせいされる音おとの大おおきさの評価ひょうかについて、周波数しゅうはすうによる感覚かんかく的てきな音おとの大おおきさの違ちがいを踏ふまえて、周波数しゅうはすうによる聴感補正ほせいを行おこなった音圧おんあつを用もちいる。通常つうじょう用もちいられるサウンドレベルメータ（騒音そうおん計けい）には、このような周波数しゅうはすうによる聴感補正ほせいを行おこなう周波数しゅうはすう補正ほせい回路かいろが、音おとの大おおきさのレベルを近似きんじ的てきに測定そくていする目的もくてきで挿入そうにゅうされている^[40]。

騒音そうおんの測定そくていに用もちいる聴感補正ほせいは、A特性とくせいによるものが一般いっぱん的てきである。A特性とくせいは、フレッチャー=マンソンの40 phon^{[注釈ちゅうしゃく 4]}における等とうラウドネスレベル曲線きょくせんを逆ぎゃくにしたものに近似きんじされる。このA特性とくせいにより周波数しゅうはすう重おもみづけを行おこなった音圧おんあつp_Aを用もちいて算定さんていした音圧おんあつレベル（A特性とくせい音圧おんあつレベル）L_Aを、騒音そうおんレベルといい、騒音そうおんの大おおきさの評価ひょうかに用もちいられる^[41]。

音圧おんあつの用語ようご[編集へんしゅう]

音圧おんあつの語かたりを含ふくむ用語ようごには、以下いかのようなものがある。

瞬時しゅんじ音圧おんあつ: 空気くうき中ちゅう^{[注釈ちゅうしゃく 5]}の1点てんにおけるある瞬間しゅんかんの圧力あつりょくにおいて、音おとの無ない場合ばあい^{[注釈ちゅうしゃく 6]}に比くらべて変化へんかした分ぶんの圧力あつりょく^[42]。JISでの定義ていぎは「媒質ばいしつ中ちゅうのある点てんで、対象たいしょうとする瞬間しゅんかんに存在そんざいする圧力あつりょくから静せい圧あつを引ひいた値ね」（英えい: instantaneous sound pressure）^[43]。

ピーク音圧おんあつ: 瞬時しゅんじ音圧おんあつのうち、対象たいしょう時間じかん中ちゅうの最大さいだい絶対ぜったい値ち（＝最大さいだい振幅しんぷく）をピーク音圧おんあつと呼よぶ。JISでの定義ていぎは「ある時間じかん内ないで最大さいだいの絶対ぜったい瞬時しゅんじ音圧おんあつ」（英えい: peak sound pressure）^[43]。
実効じっこう音圧おんあつ: 周期しゅうき的てきに変化へんかする音おとについては、変化へんかの1周期しゅうきにおける瞬時しゅんじ音圧おんあつの実効じっこう値ちを実効じっこう音圧おんあつといい、これも音圧おんあつと呼よぶ^[6]。JISにおいては「音圧おんあつ」を「特とくに指定していしない限かぎり、ある時間じかん内ないの瞬時しゅんじ音圧おんあつの実効じっこう値ち」と定義ていぎする^[43]。

基準きじゅん音圧おんあつ: JISでは「習慣しゅうかん的てきに選えらばれた音圧おんあつで、気体きたいの場合ばあいには20μみゅーPa、液体えきたい及および固体こたいの場合ばあいには1 Pa」と定義ていぎされる。（英えい: reference sound pressure）^[43]; 20μみゅーPaは非常ひじょうに聴力ちょうりょくのよい人ひとがかろうじて聞ききうる1kHzきろへるつの純じゅん音おとの音圧おんあつ（実効じっこう値ち）にほぼ相当そうとうする^[8]。

脚注きゃくちゅう[編集へんしゅう]

^ このような基本きほん周波数しゅうはすうの整数せいすう倍ばいの純じゅん音おと成分せいぶんを音楽おんがく的てきには倍音ばいおんという。
^ ここで、添字そえじのrmsは、root mean squareの略りゃくである。
^ 1000 ヘクトパスカル(hPa)。
^ 1000Hzへるつ、40dBでしべるの音圧おんあつレベルの純じゅん音おとに等ひとしい音おとの大おおきさの、各かく周波数しゅうはすうにおける音圧おんあつレベル（等とうラウドネスレベル）
^ より一般いっぱん的てきには弾性だんせい媒質ばいしつ中ちゅうをいう。
^ 空気くうき中ちゅうでは大気たいき圧あつを指さす。

出典しゅってん[編集へんしゅう]

^ 音響おんきょう用語ようご辞典じてん 2003, p. 45.
^ 大野おおの・山崎やまざき『機械きかい音響おんきょう工学こうがく』 2010, pp. 2, 13.
^ ^a ^b 電気でんき音響おんきょう振動しんどう学がく 1978, p. 5.
^ ^a ^b 電気でんき音響おんきょう振動しんどう学がく 1978, p. 6.
^ 音響おんきょう・音声おんせい工学こうがく 1992, p. 7.
^ ^a ^b ^c 音楽おんがく工学こうがく 1969, p. 9.
^ ^a ^b 電気でんき音響おんきょう振動しんどう学がく 1978, pp. 5–6.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f 山本やまもと・高木たかぎ『環境かんきょう衛生えいせい工学こうがく』 1988, pp. 72–77, 80.
^ 大野おおの・山崎やまざき『機械きかい音響おんきょう工学こうがく』 2010, p. 1.
^ ^a ^b 阪上さかうえ『建築けんちく音響おんきょう』 2019, p. 2.
^ 山本やまもと・高木たかぎ『環境かんきょう衛生えいせい工学こうがく』 1988, p. 75.
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^ 坂本さかもと真一しんいち; 蘆あし原はら郁いく『「音響おんきょう学がく」を学まなぶ前まえに読よむ本ほん』コロナ社しゃ、2016年ねん、144-145頁ぺーじ。ISBN 978-4-339-00891-3。
^ “計測けいそくコラム122号ごう 2乗じょう平均へいきん値ちや実効じっこう値ちが使つかわれる理由りゆう”. 2023年ねん5月がつ24日にち閲覧えつらん。
^ 大野おおの・山崎やまざき『機械きかい音響おんきょう工学こうがく』 2010, p. 13.
^ JIS Z 8106:2000 https://kikakurui.com/z8/Z8106-2000-01.html
^ “小野測器おのそっき-FFT基本きほん FAQ -「実効じっこう値ちとは何なにですか？」”. 2023年ねん5月がつ12日にち閲覧えつらん。
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^ ^a ^b 前川まえかわ・森本もりもと・阪上さかうえ『建築けんちく・環境かんきょう音響おんきょう学がく』第だい3版はん 2011, p. 24.
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参考さんこう文献ぶんけん[編集へんしゅう]

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JIS Z 8106 : 2000（音響おんきょう用語ようご）