音圧と圧力の違いについて教えて下さい。(困っています)
音圧はdBと言う単位で2*10e-5~2*10e2(Pa)までの範囲を0~140dBとしているのはなんとなくわかりました。
ある音をFFTで周波数解析と時間波形で出力した結果、時間波形のY軸が電圧(実行値)で表示されているので、係数を掛けてPa表示にしました。
その時に表示された1Paは94dBと言っていいのでしょうか?
わかりにくい質問で申し訳ありません。

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DB とは」に関するQ&A: Thumbs.dbとは?

A 回答 (1件)

>20e-5~20e2(Pa)までの範囲を0~140dBとしている


これは間違いです.
基準音圧は20[μPa]なので,20e-6~200[Pa]が0~140[dB]となります.

>その時に表示された1Paは94dBと言っていいのでしょうか?
1Paは約94dBであっています.

20log10(1/20e-6) ≒ 93.98 [dB]

です.
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QFFTを使って信号から特定の周波数を抜き去る方法

FFTを用いてある時系列データから特定の周波数の成分を抜き去ろうと思っていますが、
うまくいかないのでお伺いします。
調べてみると、スペクトルを出すとき、例えば同じ振幅で周波数の異なるの正弦波を
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分の成分の推定がうまくいっていないようです。FFTの2乗のデータを小さな周波数区
間で積分してスペクトル密度にしても、先ほどの10個の正弦波の振幅がそろわない
のと、周波数推定が悪くなりうまく、引き去れなくなっています。
よくある状況だと思いますが、どういう工夫が必要なのでしょうか。
ちなみに、FFTのルーチンはnumerical recipeとFFTWの二つで試しました。

Aベストアンサー

0にする部分を
少し多めにする。

さらに詳しい計算が必要なら、
サンプリングレート
データ数
問題としている10の成分の周波数
FFTの結果のどの成分何ヘルツを表しているかの
計算式を記載してください。
逆フーリエ変換の結果
を書いてください。

Q25kPaの音圧はどの程度?

タイトル通りですが、
25kPaの音圧とは、日常生活等で考えると
何と同じくらいなのでしょうか?

もしご存知でしたら、さまざまな大きさの
音圧に対して何と近似できるかがわかる表
が掲載されている書籍・HP等も
教えていただけると嬉しいです。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

A2、訂正です。

(誤)音圧(SPL)で188dBと表現されます。
(正)音圧(SPL)で182dBと表現されます。

すみませんでした。(-_-;)

(補足)
音圧は圧力ですので、「20Log・・・」で計算します。
従って、25kPaのdBは、
 20Log(25kPa/20μPa)=20Log1250,000,000=182dB

緊急自動車のサイレン音の大きさは、「20mの距離で90~120dB」と定められています。
(告示第238条)
一般に、音源が「点」とみなされる場合は、距離が1/2になると6dB上がります。
この計算で行くと1.25m(1/16)に近づくと、120→144dBになる計算になります。
しかし実際は、接近すると音源は「面音源」の挙動をとり、あまり増加しなくなります。
25kPaという音圧は、日常生活ではちょっと見当たりませんね。

Wikipediaは豊富な資料があり、便利なサイトですが、間違いもよくありますので、注意する必要があります。(丸まま信用できない)
緊急自動車のサイレン音の件も、わたしが以前指摘しています。
http://okweb.jp/kotaeru.php3?q=1172571

参考URL:http://okweb.jp/kotaeru.php3?q=1172571

A2、訂正です。

(誤)音圧(SPL)で188dBと表現されます。
(正)音圧(SPL)で182dBと表現されます。

すみませんでした。(-_-;)

(補足)
音圧は圧力ですので、「20Log・・・」で計算します。
従って、25kPaのdBは、
 20Log(25kPa/20μPa)=20Log1250,000,000=182dB

緊急自動車のサイレン音の大きさは、「20mの距離で90~120dB」と定められています。
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この計算で行くと1.25m(1/16)に近づくと、120→144...続きを読む

QFFTを使って信号を周波数変換する方法を教えてください。

音信号を周波数変換するプログラムを作成しています。

FFTを使って実現しようとしているのですが、うまくいきません。

現時点で作った方法では、
(1)FFTする。結果は配列x_re[NFFT]、x_im[NFFT]に格納。(x_re:実数部 x_im:虚数部 NFFT:ポイント数、配列の内容としては周波数の低い順に結果データが並んでいる)
(2) x_re,x_imの内容をずらす。(例えば以下のように配列内容を1つずらせばIFFTをした時周波数が高くなるはず)
for(i=0;i<NFFT-1;i++){
x_re[i+1]=x_re[i];
x_im[i+1]=x_im[i];
}
(3)配列x_re[NFFT]、x_im[NFFT]に対しIFFTする。

FFT・IFFTが正しく動作するのは確認しています。
(動作実績も結構あります。(2)を省略し(1)(3)だけとすれば出力結果は入力結果と同じ(出力音声を聴いた感じで)になるので、正しく動作していると思います。)
よって(2)が間違っていると思います。

(2)をどのようにすれば周波数変換できるのか教えてください。また今の所FFTを使おうとしているのですが、別に入力信号を周波数変換できればOK(周波数を上げたり下げたりしたい)なので、その方法があれば教えてください(><)

音信号を周波数変換するプログラムを作成しています。

FFTを使って実現しようとしているのですが、うまくいきません。

現時点で作った方法では、
(1)FFTする。結果は配列x_re[NFFT]、x_im[NFFT]に格納。(x_re:実数部 x_im:虚数部 NFFT:ポイント数、配列の内容としては周波数の低い順に結果データが並んでいる)
(2) x_re,x_imの内容をずらす。(例えば以下のように配列内容を1つずらせばIFFTをした時周波数が高くなるはず)
for(i=0;i<NFFT-1;i++){
x_re[i+1]=x_re[i];
x_im[i+1]=x_im[i]...続きを読む

Aベストアンサー

配列をずらすと周波数は高くなるでしょうが、音は不自然になるはずです。足し算ではなく掛算で考えるべきだと思います。
たとえば、1kHzと2kHzがあって、これはちょうど倍音関係(1オクターブ上)になっていますが、足し算(+0.2kHz)だと1.2kHzと2.2kHzで不協和音になりますよね。掛算(*1.2)ならば1.2kHzと2.4kHzで倍音関係は維持したままです。

僕は専門家ではないのであまり詳しくないですが、周波数シフトではいろいろ気をつけることがあるみたいです。
FFTでは周波数の間隔が一定ですので、掛算で求めた周波数はちょうどグリッド上にくることはありません。
これは、掛算する前の周波数も本当の周波数ではなくて、最寄のグリッド上にでていることを意味します。
周波数シフトのようなデリケートな処理の場合、周波数の誤差は致命的ですので、補正処理が必要です。
補正方法は、位相差計測法とかいろいろあるようです。。

QA特性,F特性による音圧・騒音レベル(dB)の違い

ある同じ音の音圧・騒音レベルを測定した場合,
A特性の補正を考慮した,騒音レベル(dBA)と
F特性の音圧レベル(dB)では値としてどれくらい差が出るものなのでしょうか?

基本的に低周波メインの音の方が差が現れる(F特性が大きくなる)と考えているのですが,間違いないでしょうか?

比較したいのは,打ち上げ花火の音です.実際の観測結果として700m・110dBという結果が騒音関係の文献にあるのですが,測定方法に関しては記載されていませんでした.しかし,”音圧レベル”や”周波数分析の結果”という言葉の使い方からF特性,少なくともC特性で測定したものと推察しています.これをA特性だった場合のだいたいの騒音レベルが知りたいのです.

また,A特性・F特性をグラフではなく実際の値(式?)として欲しいのですが,どこで手に入れられるのでしょうか?JIS規格でしょうか?

Aベストアンサー

http://www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/newreport/noise/souon_index.htm

ここに式があります
7-1 音圧レベル

A特性は人間の耳に合わせて補正してます
フイルターで補正をするだけなので・・
補正する式は無いです
しいてやるならば周波数別の騒音値に補正値で補正を行うだけです
補正数字はグラフから読んで下さい

F特性は フラット 特性で補正は無いです

差は補正曲線を見れば判ります

花火の音は低音が多いので、差はかなりでますし

又、花火は爆破音は瞬間なので、騒音計のファーストに設定しても測定器が追いつきませんので誤差が大きくなります
10dB(以上)程度誤差はでますよ

A と F ならば 補正の関係で40dB程度差がでます
F と C            2~3dBぐらいですね

7-5 時間率騒音レベル
から7-8
に ピーク値の説明があります

花火はピーク値で測定しないといけなですので
1秒間の平均値とならば・・・20dB程度差がでそうな気がしますね

http://www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/newreport/noise/souon_index.htm

ここに式があります
7-1 音圧レベル

A特性は人間の耳に合わせて補正してます
フイルターで補正をするだけなので・・
補正する式は無いです
しいてやるならば周波数別の騒音値に補正値で補正を行うだけです
補正数字はグラフから読んで下さい

F特性は フラット 特性で補正は無いです

差は補正曲線を見れば判ります

花火の音は低音が多いので、差はかなりでますし

又、花火は爆破音は瞬間なので、騒音計のフ...続きを読む

Q加速度の時系列データからFFT解析を行い周波数に対するパワースペクトルのデータから周波数に対する加速度のデータをへの変換。

加速度の時系列データからFFT解析を行い周波数に対するパワースペクトルのデータを得ました。ここから周波数に対する加速度のデータを得たいのですが、このようなことは可能なのでしょうか。この考えをすること自体間違えかもしれないのですが、教えていただけますでしょうか。

Aベストアンサー

大学院時代、時系列解析をやっていた者です。

時系列データと周波数データは、フーリエ変換と逆フーリエ変換で互いに写像されるので、周波数データがあれば、元の時系列データを得ることはできます。(無論、ナイキスト周波数の存在や空間の離散化など、数値計算上の問題を除きます)

ただし、ご質問の趣旨が、周波数そのものではなくパワースペクトルのデータのみから時系列データを復元したいということであれば、それはできません。
なぜなら、パワースペクトルは、周波数の強度のみを取り出し位相の情報を捨てているからです。
フーリエ変換というと、どうしてもパワースペクトルを見るために行うもの、というイメージが強いためか、位相の情報も含まれている(従って、本来得られるのは複素数のデータである)ことが忘れられがちですが、位相と振幅の両方が揃っていなければ、波形の情報としては不完全です。

ちなみに、パワースペクトルを逆フーリエ変換して得られるのは、元の時系列データではなく(標本)自己相関関数になります。
(Wiener-Khinchinの定理)

Q音圧レベル(Hz)の騒音レベル(dB)への変換について

 いつもお世話になっています。このジャンルに質問をしていいのかすら分からないのですが、とても困っています。実は24時間の騒音測定を行ったのですが、私の設定間違いで音圧レベルにて測定をしてしまいました。しかし、実際に必要としているデータは騒音レベルでした。何か変換できる方法はないのでしょうか。もう一度計りなおしでしょうか?

Aベストアンサー

#1です。お困りでしょう。
研究でなく役所などでの騒音測定ですと、普通の騒音計を使いレベルレコーダーで記録というのが多いですが、この場合だと周波数ごとの音圧レベルは分からないから、残念ながら#1で書いた方法で補正はできません。

どうしても騒音レベルでなければいけないとなると、再測定する必要があります。

QFFTを使って異なるサンプリング周波数での周波数強度について

100Hzのsin波に対してFFTを行い周波数スペクトルを出したときのことです。

解析条件
サンプリング周波数・・・・44.1kHz , 22.1kHz
FFTの点数・・・32768点
窓関数・・・ハニング窓関数

まず、サンプリング周波数44.1kHzで解析を行い、100Hzにメインローブが現れていました。
次に、サンプリング周波数22.1kHz以外は同様の解析条件で解析を行ったのですが、サンプリング周波数44.1kHzに比べて、100Hzのスペクトル強度が下がっていました。また、サイドローブは44.1kHzに比べて上がっていました。
スペクトル強度がサンプリング周波数によって変化するというのはありえるのでしょうか?
それとも、私の組んでいるプログラムが間違っているという事なのでしょうか?どなたかご教授下さい。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

問題は2つに分けられると思います。

(1)両者ともサンプル点数Nは同じにしたのでしょうか。
あるいはサンプリング期間は同じとして44.1kHzのサンプル点数Nは22.1kHzのサンプル点数の2倍としたのでしょうか。
離散フーリエのやりかたにはサンプル点数Nをどう正規化するか、主として三つの流儀があります。
a. Nの平方根で割る。
b. Nで割る
c. 何もしない。
どれが正しいということではなく、この約束事に則って逆フーリエのときのNの扱いも決まり、フーリエ→逆フーリエで元に戻り辻褄が合うようになっています。
どれでプログラムを組んだか次第ですが、例えば流儀bのプログラムにおいて、44.1kHzのサンプル点数Nは22.1kHzのサンプル点数の2倍とした場合は100Hzの値は同程度となると思います(次項(2)の件を除き)。
まずこの正規化の件をちょっと検討されたらどうでしょうか。

(2)サイドローブの件はこっちだと思いますが:有限のサンプル期間ですよね。そしてサンプリング期間は100Hzの周期10msの整数倍になっていないですよね。その場合、ぴったり100Hzの線スペクトルではなく、その近傍の周波数成分にもパワーがにじみ出して観測されるはずです。にじみ出したぶん100Hz成分は減るはず。44.1kHzと22.1kHzではサンプリングを100Hzのどの位相で観測始めどの位相で観測終了するか様子が違うのでニジミ出し方が違う。これだとしたらサンプリング期間を十分に長く取る(データ点数巨大化)とかするといいかも。

問題は2つに分けられると思います。

(1)両者ともサンプル点数Nは同じにしたのでしょうか。
あるいはサンプリング期間は同じとして44.1kHzのサンプル点数Nは22.1kHzのサンプル点数の2倍としたのでしょうか。
離散フーリエのやりかたにはサンプル点数Nをどう正規化するか、主として三つの流儀があります。
a. Nの平方根で割る。
b. Nで割る
c. 何もしない。
どれが正しいということではなく、この約束事に則って逆フーリエのときのNの扱いも決まり、フーリエ→逆フーリエで元に戻り辻褄が合うよう...続きを読む

Q音圧でなく音圧レベルを使用する理由は

「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。

「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...続きを読む

A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

 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...続きを読む

Q【至急】 FFTと周波数について

少し急いでいます。
周波数解析について質問させていただきます。

気候気象学で、風速をFFTで解析しています。
解析自体はできたのですが、周波数の計算の仕方が解りません。

参考書などを見ても、解析の仕方は載っていますが、周波数については
書かれていないため、行き詰っています。

求めたい周波数は、半日、1日、2日、3日の頻度に該当する周波数です。

お詳しい方、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

もうちょっと勉強しましょう。

とりあえず、数日間に渡って時間的に等しい間隔で風速の情報を取得した。
その数列に対してFFTした結果がある。
仮にパワースペクトルが得られたとします。
まず0次の項は直流です。多分平均風速になると思います。
1次は観測した日と同じ周期になります。
つまり200日取ったら200日周期の成分の量を表します、まあ実用上はあまり意味が無いかもしれません。
2次は1次の半分の周期、つまり倍の周波数。さっきの例だと100日。
3次は1次の1/3です。
なので、取った日数でポイント数を割ったものが1日周期の成分の次数になります。
後は自分で考えて下さい。


でも、それが分かったとして「それはどういう意味かね?」と聞かれて答えられないと結局あまり意味が無い気がします。

Q入力波形と出力波形

線形の2次遅れ要素の伝達関数を求め、ゲイン線図と位相線図を書きました。それはいいのですが、今度は入力波形と出力波形を書く場合に、減衰係数ζの数値が変わることで
波形はどう変わるのでしょうか?ζはどう関わっていくのでしょうか?お願いします。

Aベストアンサー

参考URLに減衰係数ζに対するインパルス応答やインディシャル応答やランプ応答の出力やその波形の変化が詳しく載っていますのでご覧下さい。

減衰係数ζが0.8~1.0より小さくなるにつれ、ステップ応答の振動が大きくなり、0.8~1.0より大きくなるにつれステップの立ち上がりがなまって立ち上がりの遅れが顕著になっていきます。

参考URL:http://ysserve.int-univ.com/Lecture/ControlMecha1/node15.html


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