Ansysブログ
April 5, 2022
Aの重み付けは、私たちが聴く音をどのように反映するか
森の中で木が倒れる音が聞こえたとき、実際にはその一部の音しか聞こえていません。それは、人間の耳がすべての周波数を均等に感知できないためであり、私たちが知覚する音は実際の音とは異なります。音響測定におけるこの不一致を補うために、エンジニアはAの重み付けと呼ばれる調整に頼っています。
Aの重み付けとは
Aの重み付けとは、音響測定に適用される調整で、人間の耳が音をどのように知覚するかを反映します。この重み付けは周波数に依存し、可聴音域全体に適用することで、人間の本来の聴覚応答を定量化することができます。これは、騒音測定の解析に使用される最も一般的なタイプの重み付けシステムです。
人間の耳は非常に広い範囲のサウンドを知覚できますが、人間の聴覚系は低周波数と高周波数に対しては感度が制限されています。胴体、頭部、外耳、内耳などによる干渉があるため、ボディのないマイクとはまったく異なる方法でサウンドをとらえています。Aの重み付けでは、平均的な人が聴くことのできない周波数を遮断することで人間の耳とマイクの違いを考慮し、サウンドがどのように聴こえるかをより正確に評価します。
重み付けが適用されない騒音測定はデシベル（dB）で表され、Aの重み付けを適用した騒音測定はdBAまたはdB(A)で表されます。Aの重み付けを用いた測定値は、実際に聴こえるサウンドをより正確に表しているため、2つのサウンドのdBレベルは同じでありながら、dBAレベルが異なることもあります。たとえば、1つのサウンドが1000Hzで、もう1つが100Hzであるとき、1000Hzのサウンドの方がより大きな音として知覚されます。これは、私たちの耳は低周波数トーンには鈍感になる傾向があるためです。
1000Hzのサウンドの例
100Hzのサウンドの例
Aの重み付け曲線
Aの重み付け曲線は、各周波数での耳の感度に一致するように、FletcherとMunsonによる等ラウドネス曲線にしたがって確立されました。周波数が20Hzに近付くにつれて減少します。これは、この周波数範囲では聴覚が弱くなるためです。
音響測定でのAの重み付けの使用方法
Aの重み付けを用いた測定値は人間の耳の感度を反映しているため、航空機や列車などの大きな騒音によって引き起こされる潜在的な聴覚損傷を評価するために一般的に使用され、聴覚損傷の環境的リスクを評価するために世界中で使用されています。
エンジニアリングでは、サウンドが所望の範囲内のレベルで確実にとらえられるように、Aの重み付けを用いた音響測定が適用されます。法律上の要求事項を満たし、顧客の快適性を高めることは、重み付けを使用してサウンドに対する人間の反応を測定する主な目標です。したがって、dB(A)スケールは、自動車、航空宇宙、鉄道、消費財、環境、建物など、さまざまな業界における内部仕様や規制に対応するために、研究開発部門で広く使用されています。
たとえば、承認証明書を取得するうえで、EUでは、特定の動作条件とマイク位置について、車両タイプごとに、車両の通過騒音が特定の音響レベルを超えてはならないと定めています。これらの値は、多くの場合dB(A)で表されます。
周波数ごとのAの重み付け。画像をクリックして拡大できます。
その他のタイプの周波数重み付け曲線
Aの重み付け曲線は、最も一般的な重み付け音響曲線です。これは汎用測定の標準と見なされています。エンジニアリングではそれほど使用されませんが、他の周波数重み付け曲線は、より高い音響レベルなど、特定のニーズに適用できます。
- Bの重み付けは、70フォンの等ラウドネス曲線と一致します。これは、中程度の大きなサウンドに対応します。車両内部の騒音を測定するために使用できます。
- Cの重み付けは、100フォンの等ラウドネス曲線に一致します。これは、非常に大きなサウンドに対応します。その平坦な形状のため、Cの重み付けは広帯域ノイズを測定するために、主に音響レベルメータで使用されます。
- Dの重み付けは、航空機の騒音測定のために使用されます。
- Gの重み付けは、超低周波音範囲内での測定のために使用されます。
シミュレーションにおけるAの重み付けの役割
シミュレーションされた音響データを、Aの重み付けが適用されたレベルに変換することで、エンジニアはさまざまな設計を比較し、人間の音響強度の知覚により近い値に基づいて、より正確な意思決定を下すことができます。Ansys Soundを使用することで、実際の録音や音響シミュレーションに基づいて音源を聴き、解析し、設計できるようになります。
dB(A)単位は多くのウィンドウで使用できます。
革新的な時間周波数解析および処理機能を使用して、さまざまなサウンドコンポーネントを分離および修正し、サウンドが人間の知覚に与える影響を評価できます。Ansys Soundは、シミュレータ内および車内での3Dサウンドを再現します。これには、ICEまたはEV用のアクティブサウンドを調整するためのツールが含まれます。
音響測定の精度を向上させる方法については、ウェビナー「Ansys 2022 R1 Ansys Soundのアップデート」をご覧ください。