Sound Intensity   소리의 세기, 소리의 강도, 음의 세기, 음의 강도, 음향 강도, 음향 세기

(2023-11-02)

SIL, 소리 세기, 음 세기, 음파 세기, Sound Volume, 음량, 소리의 크기, 음의 크기


1. 소리의 세기/강도 및 그 크기소리의 세기, 소리의 강도 (Sound Intensity, SI) 
     - 음향 에너지단위 면적 당 전달되는 시간율 : [J/(㎡ s) 또는 W/㎡]     ☞ 파동 세기 참조
        . 음파에 의해 전달되는 음향 에너지단위 면적 당 순간 전달량 
        . 즉, 단위 시간(t) 당 단위 면적(A) 당 수직으로 전달되는 음파 에너지(E)

  ㅇ 소리의 크기 (Sound Volume, Sound Loudness)
     * (에너지의 순간 전달율인 소리 세기가 여러 물리량에 의존하지만, 이를 압력으로 만 표현한 것)
     - 물리음향적 크기 : 음압 레벨 (압력에 의한 소리의 크기 표현) [dB SPL]
        . 기준음압과의 로그 스케일에 의한 레벨 차이로써 나타냄
     - 심리음향적 크기 : 라우드니스 (청각을 고려한 주관적 소리의 크기) [phon, sone]
        . 소리의 세기,주파수,지속시간 등에 따라, 감각적으로 다르게 느껴지는 음의 량(量)


2. 소리 세기(강도)의 표현 및 구성요소소리 세기의 표현식
     -  I = E / (A t)    [J/(㎡ s) 또는 W/㎡]
          = (F x) / (A t) = (F / A) (x / t) = pU
          = p(t) U(t)    [Pa ㎥/s]

     * (기계) 기계적 세기 = 과 물체 속도와의 곱 (일률,동력)
       (음향) 음향 세기 = 음압입자 속도와의 곱  

  ㅇ 소리 세기의 표현 요소별 의미  
     -  E : 에너지 [J 또는 N m]                 (유체의 변형과 관련된 에너지)
     -  A : 면적 [㎡], t : 시간 [sec]           (단위 면적단위 시간 당)
     -  F :  [N], x : 거리 [m]                (유체가 행하는  또는 운반하는 에너지)
     -  p : 음압 [N/㎡ 또는 Pa]                 (시간,공간스칼라 함수)
        . 평형 음압과 순간 음압 간의 차이
     -  U : 매질유체 입자체적속도 [㎥/s] (시간,공간스칼라 함수)
        . 매질 입자진동하는 속도 [m/s]에 수직으로 면적분 [㎡] 한 것
        . 단, 이때의 매질 입자진동 속도음파전파 속도와는 다름  ☞ 음속 참조


3. 소리 세기(강도)의 레벨 표현 => SIL (Sound Intensity Level)

  ㅇ 기준되는 소리의 세기에 비교하여 로그적으로 나타냄
       
[# SIL = 10 \log \frac{I}{I_0} \quad [\text{dB}] #]
- I。(기준 세기) : 10-12 [W/㎡] . 감각적으로, I。는, 1 kHz에서 사람이 들을수 있는 최소 음의 세기 . 한편, 가장 큰 소리의 세기는, 약 1.0 [W/㎡], 기준 세기의 1012 배, 120 [dB SIL] 임 . 따라서, 사람은 0 ~ 120 [dB SIL] 정도의 소리 세기의 범위를 감지 가능 4. 소리의 세기(강도)는, => 편의성 때문에, 음압(Sound Pressure) 만으로 표현소리 세기(강도) [W/㎡] 는, - 매질압력 p(t) 및 유체 체적속도 U(t) 모두에 영향을 받음 - 단, 유체 체적속도 U(t)의 측정이 어려우므로, - 주로, 음압 p(t) [N/㎡] 만을 측정하여 나타냄 * [참고] 음압(Sound Pressure) 단위 . [μN/㎡], [microbar,μBar], [pal,Pascal,Pa], [dyne/㎠,d/㎠] 등 .. 1 [dyne/㎠] = 1 [μBar] = 0.1 [Pa] = 0.1 [N/㎡] ≒ 10-6 대기압소리 세기(강도)의 레벨[dB]은, - 음압 만을 측정하고, 이를 기준 음압과의 레벨 차이로써, - 즉, 속도 관점은 제외하고, `음압 위주의 크기 레벨` 만을 사용하게 됨 (다음 5.항 참조) 5. 소리의 크기(음의 크기)는, => 음량 (Sound Volume), 음량 레벨 (Sound Volume Level) ※ `음압 위주의 크기 레벨` 만을 사용 ㅇ 물리음향적 소리의 크기 ☞ 음압 레벨 (Sound Pressure Level, SPL) 참조 - 기준 음압(최소가청한계) 대비 레벨 차이에 의해 크기를 표현 : [dB]
[# S P L = 10\log\frac{I}{I_0} = 10\log\frac{p^2_{rms}}{p^2_{rms,0}} = 20\log\frac{p}{p_0} = 20\log\frac{p}{0.00002} \quad [\text{dB}] #]
. p。(기준 음압) : 0 [dB] SPL = 0.0002 [dyne/㎠ 또는 μbar] = 0.00002 [Pa] (1 kHz에서) ㅇ 심리음향소리의 크기 ☞ 라우드니스 레벨 (Loudness Level) 참조 - 인간 청각을 고려한 (Weighted) 주관적 소리의 크기 (들리는 음의 크기) : [phon], [sone] ※ 측정 : Sound Level Meter (사운드 레벨 미터) 6. 음원(스피커 등)의 크기는, => 음향 파워/음향 출력 (Sound Power)음향 파워/음향 출력 (Sound Power) - 음원(스피커 등)으로부터, 단위 시간 당 발생되는 음파 에너지 : [W (Watt)] 또는 [Joule/sec]
[# W = I \times S \quad \text{[Watt]} #]
. I : 음향 세기 [W/㎡], S : 표면적 [㎡] ㅇ 음향 파워 레벨 (Sound Power Level, PWL) : [dB] - 음향 파워의 레벨
[# P W L = 10\log\frac{W}{W_0} \quad \text{[dB]} #]
. W。(기준 파워) : 10-12 [W]

소리의 세기/크기/레벨
   1. 소리의 세기/강도   2. 음압, 음압레벨(SPL)   3. 음향출력, 음향파워레벨(PWL)   4. 라우드니스([phon],[son])   5. 등청감 곡선   6. 가청 한계  


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