음향학은 소리의 과학이자 물리학의 한 분야입니다. 음향의 범위는 인간과 동물이 들을 수 있는 현상에 국한되지 않고 정상인이 들을 수 없을 정도로 주파수가 너무 낮거나(초저주파) 너무 높은(초음파) 현상도 포함합니다.
소리는 가스, 액체와 같은 탄성 전달 매체를 통해 음파로 전파되는 진동입니다. 소리는 종파의 형태로 전파되며, 탄성 매체에서 연속적인 압축 또는 희박을 포함합니다.
진폭 - Amplitude
음파의 진폭은 파동의 높이를 측정한 것입니다. 음파의 진폭은 소리가 생성될 때 평균 위치에서 매질의 진동 입자의 최대 변위 또는 음량으로 정의할 수 있습니다. 볏 또는 물마루와 파도의 평균 위치 사이의 거리입니다.
그림 1. 사인파의 진폭
주파수 - Frequency
주파수에 대해 이야기하기 전에 먼저 소리의 주기에 대해 논의할 것입니다. 주기은 무언가를 하는 데 걸리는 시간이라고 할 수 있습니다. 이벤트가 반복적으로 발생하면 이벤트를 주기적이라고 합니다. 주기적 이벤트가 반복되는 데 걸리는 시간을 기간이라고 합니다. 입자가 하나의 진동 주기를 완료하는 데 걸리는 시간은 해당 입자의 주기입니다.
주기(Period) = 1/주파수(Frequency)
주기는 주파수에 대한 역수입니다. 진동 주파수라고도 하는 소리의 주파수는 초당 진동 횟수입니다. 헤르츠(Hz)로 측정됩니다. 일반적으로 파동의 주파수는 파동이 탄성 매질을 통과할 때 매질의 입자가 얼마나 자주 진동하는지를 의미합니다.
주파수(Frequency) = 1/주기(Period)
그림 2. sinusodial 파동의 기간
파장 - Wavelength
파장(λ)은 상상할 수 있는 보다 간단한 음향 개념 중 하나입니다. 간단히 말해서 한 피크에서 다음 피크로 측정된 파동의 크기입니다.
파장(Wavelength) = 소리 주파수의 속도
소리의 파장은 주파수에 반비례합니다. 즉, 주파수가 높을수록 파장이 짧아집니다.
그림 3. 공기 중의 파장 대 정상 조건에서의 주파수
속도 - Velocity
음파의 전파 속도 또는 음향 속도는 전파 매체의 함수입니다. 일반적으로 음향 속도(c)는 다음 방정식으로 주어집니다.
c= C
여기서 C는 강성 계수(벌크 모듈러스)이고 밀도(kg/m)입니다. 3. 따라서, 음향 속도는 재료의 강성 (적용된 힘에 의한 변형에 대한 탄성체의 저항)에 따라 증가하고 밀도에 따라 감소한다.
데시벨 - Decibel
음향학에서 레벨의 기본 단위는 데시벨(dB)입니다. 음향학에서 "레벨"이라는 용어는 수량이 특정 기준 값을 참조함을 지정하는 데 사용됩니다.
음향학에서 사용되는 데시벨은 전력에 비례하는 두 양의 비율을 나타내는 단위입니다. 데시벨 수준은 전력 비율의 공통 로그의 10 배와 같습니다.
이 방정식에서 P2는 평가 중인 전력의 절대값이고 P1은 동일한 단위를 갖는 전력 기준량의 절대값입니다. 전력 P1이 허용된 기준 값인 경우 데시벨은 해당 기준 값으로 정규화됩니다.
음향학에서 데시벨은 사람들이 듣는 음압 수준, 음원에서 방출되는 음력 수준, 소리 전송 등을 정량화하는 데 사용됩니다. 데시벨은 항상 밑수 10에 대한 로그와 관련이 있으므로 표기법 10은 일반적으로 생략됩니다. 데시벨은 무차원의 양입니다. 따라서 데시벨 수준을 사용할 때는 기준 수준 아래의 수량을 참조해야 합니다.
소리의 크기 - Loudness
음향학에서 Loudness은 생성되는 청각 감각의 강도를 결정하는 소리의 속성입니다. 인간의 귀에 의해 감지되는 소리의 크기는 소리 강도의 로그에 대략 비례합니다 : 강도가 매우 작 으면 소리가 들리지 않습니다. 너무 크면 귀에 위험하고 고통 스럽습니다. 귀가 견딜 수 있는 소리의 강도는 지각할 수 있는 양보다 약 10배, 12배 더 큽니다. 이 범위는 사람마다 다르며 소리의 주파수에 따라 다릅니다.