第２回
音声の波形と周波数スペクトル

	今日のポイント
	音圧・音の強さ・音の大きさのレベル
	基本音・部分音
	楽音・雑音
	周期的な波形（線スペクトル）・非周期的な波形（連続スペクトル）

１．音圧・音の強さ・音の大きさのレベル

音圧とは？

気圧計には出ないが、音があると空気の圧力がほんの少しだけ変わる。この変化した分の圧力を音圧という。
単位はパスカル(Pa)。

小野測器さんのHPに分かりやすい説明がある。
パスカルとデシベル

dB（デシベル）とは？

音の大きさを表すのに一般的に使われるのが音圧レベル（SPL；Sound Pressure Level）。単位はデシベル(dB)。

なぜdBを使うの？

パスカルのままじゃ数値が大きくなって大変！
人間の感覚にあった単位だから（対数を使うと桁数が少なくなってとっても便利）

dBにも、いろいろなdBがある。いつも基準値が必要！（0dB=基準値)。
基準値に対して何倍か？何分の１か？を表す単位の記号。

ｄＢＳＰＬ：（音圧レベル） Sound Pressure Level	０ｄＢ＝振幅圧力の実効値が20μP（マイクロパスカル・・人間に聞こえる最小の音圧）の音とした単位	物理的に測定に使用
ｄＢＨＬ：（聴力レベル） Hearinng Level	０ｄＢ＝０ＨＬ(ゼロ Hearinng Level)とした単位（０ＨＬ：正常聴力の成人がもっとも良い条件のもとで聞こえる最小音量の平均値、JIS T1201に規定）	オージオメーターによる測定に使用
dBSL：（感覚レベル）

音圧レベル、聴力レベルって将来、どんな時に使うの？

ここが大切！
聴覚検査の結果はオージオグラムに聴力レベル（dBHL)で記録します。
でも、聴覚検査後、補聴器の調整の結果はグラフに音圧レベル(dBSPL)で記録します。
だから、オージオグラムの結果を転記するためには、この換算ができることが必要！

【オージオグラム】

【補聴器特性表】・【装用閾値】

phone（ホーン）とは？

等ラウドネス曲線	聴力正常者が音場で両耳で聞いた時に、いろいろの周波数の純音について音の大きさが等しく感じる音圧レベルを結んだもの。
	→各曲線上の音は全て同じ大きさに聞こえる。
phone（ホーン）	等ラウドネス曲線の各曲線の1000Hzにおける音圧レベル値を表したもの
	→音の大きさ（ラウドネス）のレベルを表す

フーリエの原理

どんな音でも種々の部分音（正弦波）に分解できる。

２．基本音・倍音

基本音	基本周波数f0 (=1/T, 1秒あたりの周期総数)

倍音	f0の整数倍の周波数の純音。
	→純音はたったひとつの倍音を持つ音

３．楽音と雑音

音声を時間波形として表した時、周期を持つ音（楽音）と周期を持たない音（雑音）に分かれる。

４．線スペクトル・連続スペクトル

実験１　聴力レベルと音圧レベルの簡単な換算をしてみよう！

【本日の提出課題】

問１　以下の表の音圧レベルの値を換算表をもとに聴力レベルに書換えなさい。

SPLからHLへの換算値（片耳）
Hz	250	500	1000	2000	3000	4000
SPL-HL（換算値）	14	7	5	3.5	-3	-3.5
							(ISO 389-7より）

dBSPL-換算値＝dBHLなので
1000Hzの場合、80dBSPL-5=75dBHLである

練習問題(dBHLの欄を提出）

Hz	250	500	1000	2000	3000	4000
ｄBSPL（音圧レベル）	53	46	50	48	45	51
SPL-HL（換算値）	14	7	5	3.5	-3	-3.5
dBHL（聴力レベル）

聴力検査の値を音圧レベルで補聴器の調整のグラフに転記しよう。（配布プリントに）

授業のアドレスに以下のフォームでメールで送って下さい。
件名は「音響学第２回」です。

実施日
実験１
名前・学籍番号
問１
	Hz	250	500	1000	2000	3000	4000
	聴力レベル(dBHL)

実験２　等ラウドネス曲線を見てみよう。

問２　等ラウドネス曲線（教科書プリントp.37参照）で、以下の音は約何ホーンになるか見てみよう。

問２
①　200Hz, 60dBの場合 ②　2000Hz, 70dBの場合 ③　4000Hz, 50dBの場合	→○○ホーン →○○ホーン →○○ホーン

実験３　倍音を見てみよう！線スペクトルと連続スペクトルを見てみよう！

純音１
純音３
音声３
ここからダウンロードして下さい

Wavesurferで、各音のファイルをChoose ConfigurationのメニューからWaveformで開きます。
画面上で右クリックし、Spectrum sectionを選択します。
横軸が周波数(kHz)、縦軸が強さ(dB)です。
純音はある特定の周波数だけが強くなっていることを観察しよう。
音声は等間隔で山ができていることを確認しよう。

	【ちょっと国試に挑戦】

	１．純音について正しいのはどれか。
	①連続スペクトルである ②複数の部分音をもつ。 ③単一の高さの感覚を与える。 ④周期がない。 ⑤周波数が変動する。

	２．純音で誤っているのはどれか。
	①部分音を１個だけ持つ。 ②線スペクトルになる。 ③周波数、振幅、位相で時間波形が決まる。 ④正弦波１周期分の短音も純音である。 ⑤周波数に応じた高さを持つ。

	３．波長はどれか。
	①波の山と谷の間隔 ②波の１周期分の進行距離 ③波の１秒間の進行距離 ④１秒あたりの振動数 ⑤１回の振動に要する時間

	４．100Hzの純音と比較して1,000Hzの純音で正しいのはどれか。
	①波長が長い。 ②周期が短い。 ③音速が速い。 ④音が大きい。 ⑤位相が遅い。

	５．周期的複合音の部分音について正しいのはどれか。
	①位相が一定である。 ②振幅が一定である。 ③周波数の基音の整数倍である。 ④周波数が連続的に分布する。 ⑤振幅が基音の整数倍である。

	６．連続スペクトルはどれか。
	①基本周波数の偶数倍の倍音だけを含む。 ②基本音とその奇数倍の倍音だけを含む。 ③周期的波形のスペクトルである。 ④周波数範囲を限定しても無限の周波数成分がある。 ⑤周波数が整数比にならない周波数成分がある。
	全部できたかな？

ｄＢＳＰＬ：（音圧レベル） Sound Pressure Level	０ｄＢ＝振幅圧力の実効値が20μP（マイクロパスカル・・人間に聞こえる最小の音圧）の音とした単位	物理的に測定に使用
ｄＢＨＬ：（聴力レベル） Hearinng Level	０ｄＢ＝０ＨＬ(ゼロ Hearinng Level)とした単位（０ＨＬ：正常聴力の成人がもっとも良い条件のもとで聞こえる最小音量の平均値、JIS T1201に規定）	オージオメーターによる測定に使用
dBSL：（感覚レベル）