Decibel - dB

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정의

두 물리량의 비율을 로그 스케일로 표현하는 단위이다.

전력, 전압, 음압 등 다양한 물리량의 크기 차이를 효율적으로 비교하기 위한 수학적 척도이다.

설명

데시벨은 원래 전화 시스템의 감쇠(Attenuation)를 측정하기 위해 만들어졌고, 벨(Bell Telephone Laboratories)에서 사용되던 단위 Bel을 1/10로 줄여 실용화한 개념이다.

이후 전기, 음향, 통신 분야에서 폭넓은 값의 변화를 간단한 숫자로 나타내기 위한 표준 단위가 되었다.

사람의 청각이 로그적으로 들리는 특성과도 맞물려, 오디오 공학에서는 데시벨이 사실상 음향의 기본 단위로 자리 잡는다.

원리

데시벨의 핵심 원리는 비율을 로그로 표현하여 매우 큰/작은 값을 압축해 다루는 것이다.

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Power - W (전력) 기반일 때는 전력 비(비교값)를 10·log10 연산으로 변환한다.

전압, 음압, 전류처럼 제곱하면 전력이 되는 물리량은 20·log10을 사용한다.

dB 자체는 비율 단위이지만, 기준점을 고정하면(
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dBu,
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dBV,
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dBm 등) 절대 단위처럼 사용된다.

데시벨은 단순한 숫자 변환 공식이 아닌, 비율, 에너지, 인지 특성을 하나로 묶어주는 수학적 표현 체계라고 보는 것이 정확하다.

구조

전력 기반 데시벨


L(dB) = 10 · log10(P2 / P1)

전압, 음압 기반 데시벨


L(dB) = 20 · log10(V2 / V1)
L(dB) = 20 · log10(p2 / p1)

절대 단위(기준값 포함)


dBm = 10 · log10(P / 1mW)
dBV = 20 · log10(V / 1V)
dBu = 20 · log10(V / 0.775V)
dB SPL = 20 · log10(p / 20μPa)

데시벨 합성의 특성

데시벨은 로그 스케일로 단순한 선형 덧셈이 아니다.


L_total = 10 · log10( 10^(L1/10) + 10^(L2/10) + ... )

데시벨의 방향성


+6 dB ≈ 2배 전압 / 4배 전력  
-6 dB ≈ 1/2 전압 / 1/4 전력

예시

음향

필드 레코딩 시 0 dBFS에 가까워지면 클리핑이 발생하므로 헤드룸 확보가 중요하다.

UE/Wwise에서
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Gain +6 dB는
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Voltage - V (전압) 또는
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Amplitude (진폭) 약 2배를 의미한다.

음압(
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Sound Pressure Level - dB SPL) 측정

60 dB SPL: 조용한 실내

90 dB SPL: 지하철 소음

120 dB SPL: 고통 한계치에 근접

오디오 장비 스펙

마이크 감도: -40 dBV/Pa

앰프
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Signal-to-Noise Ratio - SNR (신호 대 잡음비): 100 dB

헤드폰 출력: 110 dB SPL @ 1mW

통신, 전자공학

RF 신호 강도(RSSI): 예) -70 dBm

케이블 감쇠: -3 dB/m

안테나 이득: +6 dBi

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