音圧でなく音圧レベルを使用する理由は

質問

「音圧レベル」について、Ｗｉｋｉｐｅｄｉａでは次のように言っています。

「音圧レベル（おんあつレベル、英: sound pressure level）とは、音圧の大きさを、基準値との比の常用対数によって表現した量（レベル）である。単位はデシベル［dB］が用いられる。
可聴域にある音は同じ周波数であれば、音圧が大きいほど大きな音として認識される。また、音圧の単位は圧力を示す単位であるPa（パスカル）であるが、人間が認識しうる音の大きさの範囲は音圧の実値では広範囲にわたる。そこで、音響工学の分野では人間の聴覚特性に合わせ、音圧の大きさを基準となる値との比の常用対数によって表現される量（レベル）である音圧レベルを用いて表すことが多い。」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9F%B3%E5%9C%A7%E3%83%AC%E3%83%99%E3%83%AB

この意味がよく分からないのですが、なぜ、音圧（パスカル）を示すのに、音圧（パスカル）ではなく音圧レベル（デシベル）を使用するとしているのでしょうか？
詳しい方、できるだけ分かりやすく教えて下さい。

回答No.3

ufon · ベストアンサー

健常者の、最小可聴値は、音圧実効値2×10^(-5)Paくらい、最大可聴値は，20Paくらいの大きさです。しかし音波の大きさを表すのに、このような小さくて広い範囲の数値を実際に使用することは、実用的ではありません。そこで、これをもっと使い易い量に変えて使用します。それが音圧レベルです。
　最初に、レベルという量を考えます。
　これは、ある基準の大きさに比べて問題の大きさがどのくらいであるかを表すものです。基準の値をA 、問題にしている値をB としますと、 B/Aと表されます。音波の場合は、A として最小可聴値のエネルギを、 Bとして問題の音波のエネルギを採用します。そうしますと、音波のエネルギは音圧実効値p の2 乗に比例することが知られていますので、B/A=p^2/[(2×10^(-5)]＾2 となります。　
　次に、我々の感覚は刺激の対数に比例することが知られており、音は音波の刺激による感覚と考えられますので、このレベルをそのまま使用しないで、常用対数という対数尺度を使用し、このレベルの常用対数をとり、log｛p^2/[(2×10^(-5)]＾2｝ という量を考えます。
　これはベル(B)といわれる量として知られています。電話で話しを遠くまで送るとき、電線を流れる電流は抵抗のため減衰しだんだん弱くなります。この減衰の度合いを量的に表す単位をベルといっています。　
　ベルとは、有線電話の発明者である、アメリカの技術者アレキサンダ・グラハム・ベル(1847～1922)の名を取って付けられたものです。音圧レベルは、この減衰の度合いを表す量と同じような表し方になります。
　これを用いると最小可聴値はlog｛（2×10^(-5)/(2×10^(-5)｝＾2=0 ベル　、　最大可聴値はlog｛（20/(2×10^(-5)｝＾2=12 ベルとなり、音波の大きさ2×10^(-5) ～20Paは0～12ベル　という数値になります。
　しかし，これでは範囲がせますぎますので、更にこれを10倍した10log｛p^2/[(2×10^(-5)]＾2｝ 　という量を考えます。
そうすると，数値は0～120となってちょうど良くなります。しかし，単位はベルではなくその1/10になります。
　そこでベルに1/10という意味のラテン語のデシ、ｄをつけて、デシベルという単位を使います。単位記号はdBです。
なお容積の単位にlとdl(デシリットル)と言うのがありますが、このデシもリットルの1/10と言う意味です。
このようにして得られた、Lp=10log｛p^2/[(2×10^(-5)]＾2｝=20log｛p/(2×10^(-5)} を音圧レベルといい、音波の大きさを表す量として用います。記号はLp です。これは音圧実効値の変身した量で、これを用いると最小可聴値は0dB、最大可聴値は120dBとなります。
　ここで重要なことは、この音圧レベルは耳に聞こえる音の大きさを表すものではないと言うことです。耳に入る前の音波の大きさを人の聴感を考慮して表したものです。耳に聞こえる音の大きさを表すものは騒音レベルで、音圧レベルではありません。
　音に関する最近のトラブルの中にはこの意味を取り違えたトラブルが少なくありません。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　以上

お礼

お礼が遅れてすみません。
長いご回答なので読み込むのに私の理解力がなかなか及びません。しかし、極めて的確な内容だろうということは私にも雰囲気的に分かります。
実は今、少し多忙になってまして最後までは読んでません。２～３日後に改めてゆっくりと読ませて頂きたいと思います。
本当にありがとうございました。

回答No.2

foomufoomu

人間の感覚の問題です、単に音だけでなく、いろいろな信号、刺激において絶対量差ではなく常用対数を使います。(ここまではNo.1とおなじ）

人間の音、味、光などの感覚は、おおむね一定の倍率になるたびに(たとえば2倍になるたびに)一定量増えたように感じます。これを数式にあてはめると、
感覚的な強さ＝log( 実際の強さ )
と表せます。
ところが log(0) は計算できないので、絶対的な量を表すのには不適当です。そこで、基準となる数を決めて、その比のlogで表すという方法が取られます。
音の場合は、人が聞こえる限界の小さな音を基準にしています。こうすると log(1)=0 ですから、０デシベルが人にぎりぎり聞こえない音を表すことになり、感覚的にも一致します。

また、対数のもう一つの利点は、桁数の大きな数を表すのにも都合が良い点です。先ほどの０デシベルに対し、人が聞ける最大の音量はその10兆倍ぐらいの大きさがあります。が、これをデシベルで表すと130デシベルと、小さな数で表すことができます。

お礼

わかり易い説明、ありがとうございました。
人間の脳の調整による刺激の慣れを考慮すると常用対数で表現する方がいいということですかね。
それと、桁が大きいとグラフにしにくいので、常用対数にすると。
ただ、「脳の調整による刺激の慣れがあるはず」といっても、実際に、例えば５０デシベルと６０デシベルとを比較すると、相当大きな違いで、とても「１０だけの違い」とは思えませんけどね。

回答No.1

tanuki4u

人間の感覚の問題です、単に音だけでなく、いろいろな信号、刺激において絶対量差ではなく常用対数を使います。

パスカルつながりでいえば、物理現象として

900ヘクトパスカル
908ペクトパスカル
このふたつの台風の気圧差　8は　あまり意味が無い
どちらも、超強力な台風

1008ヘクトパスカル
1000ヘクトパスカル
このへんの気圧だと、高気圧やら低気圧で8は大きな意味を持ってくる。

通常の領域と通常でない領域とでは数値の幅の持つ意味が変わるので、常用対数を使います

お礼

>通常の領域と通常でない領域とでは数値の幅の持つ意味が変わる

味わい深い言葉ですね。
ありがとうございました。