スペアナと騒音計での音圧の測定について

ある調査のため、音圧の測定をスマホのアプリで測定しています。
測定するアプリとして、スペクトラムアナライザーと騒音計を使っているのですが、どうも腑に落ちない点があります。

まず、全周波数を万遍なく音量を安定して出し続けるホワイトノイズを再生し、元の音量からボリュームを上げていき、スペクトラムアナライザーで全周波数がだいたい20dB上がるのを確認します。
次に、同じボリュームの可変動作を騒音計で測ってみると、約30dBのアップを示します。

どの周波数でも20dBしか上がっていないのに、騒音レベルはなぜ30dBも上がるのでしょうか？

先日の質問で、騒音計の数値はかなりいろいろな計算や補正を経た数字だと教えていただきましたが、スペクトラムアナライザーと騒音計では、これぐらい違う結果になるものなのですか？
分かりやすい解説をしていただける方がいらっしゃいましたら、よろしくお願いします。


まあスマホのアプリなのでどこまで正確かもわかりませんし、まったく違うところが作っているアプリどうしなので多少の違いはあるとは思いますが・・・
ちなみにアプリは、よく計測レビューなどに使われているおなじみのものです。
どうぞよろしくお願いします。

No.1 ベストアンサー 回答者： Yorkminster 回答日時： 2014/12/11 18:54

まず、スマホのマイクと規格を満たした騒音計（スペアナ）とでは全く精度が異なります。

また、アプリの動作も必ずしも信用できるものではありません（おもちゃ同然のものも少なくないでしょう）。従って、スマホでの表示結果はあくまで「参考」程度と考えておいた方が無難です。

その上で。

騒音計は、通常、A特性という補正（重み付け）をして結果を表示します。これは、人間の聴覚の特性上、中音域に対する感度が高く、低音・高音に対する感度が低いため、補正をかけないと「実感」とかけ離れた結果になるからです。

また、騒音は、特定の周波数に対してのものではなく、「耳に聞こえている全部の音」の合計なので、全帯域（普通は20Hz～20kHz）を通しての音圧の合算値（に上記の補正をかけたもの）が「騒音値」です。

これに対して、スペクトラムアナライザはマイクが捉えている音圧をそのまま表示します（補正をかける場合もありますが、騒音計とは目的や意味が異なります）。また、スペアナは、文字通り「スペクトルの表示」なので、「それぞれの周波数の音圧分布」を表すものです。従って、「各帯域において20dB増加」しているのであれば、その合算結果はさらに大きくなります。

従って、（それらのアプリでの表示結果を額面どおり信じるかは別にして）騒音計の方が（表示上の）数値が大きくなっても、不思議ではありません。というか、単純に大小を比べられる数値ではないということです。

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理解の助けになるか分かりませんが、変な喩えを出して説明すると、こうです。

国民1人当たりの生産力を1とした場合、国民が100人なら総生産力は100です。しかし、現実的には子どもや老人の生産力は低いはずなので、それを考慮して補正をかけると全体としては70程度になる、というのが騒音計の原理です。

一方で、その100人のうち、10歳は何人か、50歳は何人か、という分析をするのがスペアナです。従って、たとえば10歳も5人、50歳も5人等しく増えた場合は、国全体での人口は40人とか50人とかの単位で増える訳なので、それを騒音計の原理で測り直せば、実質的には150人の生産力（に補正をかけたもの）を表示していることになります（補正率が上と同じなら105なので、明らかに大きくなる）。

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ちなみに、ホワイトノイズは全周波数のスペクトルを均一に含んでいるため、オクターブバンドごとのエネルギーで見ると高音ほど強くなります（帯域制限のないホワイトノイズであれば、理論上、高周波のエネルギーは無限大に達します）。一般的な音声ではオクターブバンドごとのエネルギーが均一なので、騒音値の測定の基準音として使うならピンクノイズの方が適切かと思います（もちろん、理由があってホワイトノイズなのであれば問題ありません）。

この回答へのお礼

大変詳しい説明、ありがとうございます。
スマホのアプリはあくまで簡易的にしかとらえていないので、それをまるっきり信用しているわけではなく、ちょっとした計測のために何万円もする計測器を買うわけにいきませんからね・・・。レンタルでも数千円しますし。
スペアナと騒音計の数値のしくみ、やっとわかりました。わかりやすい例えも理解に役立ちました。
こういうことってネットで調べても、ものすごく頓珍漢な話か、もしくはものすごく専門的すぎる説明かどちらかしか出てこなくて、なかなかわかりやすい説明が見当たらなかったので、とても助かりました。

ホワイトノイズについては、再生したのがギターアンプなのでスペアナで見たときに、ピンクノイズより分布が平坦に近かったので使いました。
またこのホワイトノイズも、Youtubeにあったものなのでそれほど純粋な周波数成分でもないと思います。

お礼日時：2014/12/12 12:52