소리의 기초(4)]

 

 

소리의 기초(4)] 소리의 크기레벨, 크기, 청감특성 소리의 기초(3)까지는 음의 에너지를 객관적인 음의 세기 혹은 강도 레벨(이후 음압레벨)로 계산하는 방법을 알아보았다. 그러나 사람이 지각하는 소리의 크기는 주파수에 따라 차이가 있으며 선형적으로 느끼지도 않으므로, 물리적인 음압레벨로 표시된 dB의 값이 사람이 느끼는 음의 크기를 나타내지는 못한다. 위의 그림은 등청감곡선이다. 등청감곡선이란 1000Hz 순음을 기준으로 하여 각 주파수에서 기준주파수와 같은 크기로 지각되는 레벨을 그래프로 나타낸 것이다. 그림에서 볼 수 있듯이 사람의 청감은 저주파수에 둔감하며, 4000Hz부근에서 특히 민감한 특성을 보이고 있다. 또한 소리의 강도레벨이 높을수록 주파수별 청감의 차이가 적어지는 것을 알 수 있다. 한 예로 1000Hz 50dB의 음은 50Hz에서는 70dB로 소리를 높여야 같은 강도레벨로 지각하게 된다. 이렇게 같은 크기로 지각되는 음의 크기레벨은 폰(Phon)이라는 단위로 나타내며, 그 기준값은 1000Hz에서의 음압레벨이다. 예를 들어 50phon이라 하면 1000Hz 50dB에 대응하는 등청감곡선이 그 크기레벨이 되며, 주파수에 상관없이 50phon의 크기레벨이라고 한다. 음의 크기레벨의 개념에서 주의해야 할 점은 이것이 단순히 물리적인 척도에 불과하다는 것이다. 다시 말해 심리적인 척도와는 달라서 그 크기 레벨간에 대소(大小)의 순서 관계만을 나타낸다는 것이다. 예를 들자면 50phon과 100phon사이에는 100phon이 50phon에 비해 2배 크게 들리거나, 50phon의 음원 2개가 있으면 100phon이 되는 등의 관계가 성립되지는 않는다. 일반적으로 1000Hz 순음의 경우에 40dB의 음을 기준으로 하여, 감각적으로 그 크기가 2배가 되는 음압레벨을 실험적으로 구한 결과 약 10dB 증가할 때 마다 2배로 크게 느껴진다고 알려져 있다. 바꾸어 말해 10dB 줄이면 그 크기가 반으로 줄어든다고 판단해도 큰 무리가 없으며, 비단 1000Hz가 아닌 통상적인 음압레벨에서도 그 적용이 가능하다.(소음진동편람 참조) 이렇게 감각적인 음의 크기를 나타내기 위해 사용하는 척도가 바로 쏜(Sone)이다. 1000Hz 40dB 즉 40phon을 1sone이라 정하고 그 2배의 크기로 들리는 음을 2sone, 5배의 크기로 들리는 음을 5sone이라고 하며, phon과 sone과의 수학적 관계는 아래와 같다. 또한 sone은 가감성을 가지고 있다. 1sone의 음과 2sone의 음이 합쳐지면 3sone이 된다. 응용하면 phon간의 연산도 sone으로 환산한 다음 수행할 수 있게 된다. 참고로 순음이 아닌 경우는 옥타브밴드별 계산을 통해 각 밴드별 값을 합산하여 총 sone값을 구한다.