Weighting Filters - A / B / C Weighting

정의

설명

원리

1. 등청감도 곡선 기반
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Fletcher-Munson Curve와 후속 연구를 통해 인간 청각은 중고역에 민감하고, 저역, 초고역에 둔감하다는 사실이 규명되었다.

2. 필터 형태로 구현
이 곡선을 완전히 그대로 쓰지 않고, 표준화 가능한 형태로 단순화해 주파수 가중 필터(A / B / C)를 구현했다.

3. A-Weighting
가장 넓게 사용되는 필터로, 저음 감도를 크게 낮춘 형태이다.
실제 휴먼 인지
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Loudness - LU와 가장 유사한 경향을 보여 소음 규제와 일상 측정의 기본 기준으로 쓰인다.

4. B-Weighitng
중간 정도의 곡률을 적용해 중간 음량 환경 (70
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phon 근처)을 모델링하려 했으나, 실제 활용 빈도는 낮다.

5. C-Weighting
비교적 평탄한며 고음량 환경(100 phon 근처)을 모델링할 때 사용한다.
폭발음, 산업 장비, 공연장 모니터링 등 높은 SPL 조건에 적합하다.

6. 측정 단위 변환
Weighting이 적용된 측정값은 dB SPL이 아닌 dBA, dBB, dBC로 표기한다.

구조

A-Weighting

A(f) = 20·log10( 12194²·f⁴ / [ (f² + 20.6²)·(f² + 12194²)·√( (f² + 107.7²)·(f² + 737.9²) ) ] )

B-Weighting

B(f) = 20·log10( 12194²·f³ / [ (f² + 20.6²)·√( (f² + 158.5²)·(f² + 12194²) ) ] )

C-Weighting

C(f) = 20·log10( 12194²·f² / [ (f² + 20.6²)·(f² + 12194²) ] )

가중치 적용

L_weighted = L_raw + W(f)

예시

산업 소음 규제

• 대부분의 국가 소음 규정은 dBA 기준을 사용한다.

• 인간 인지와 가장 가까운 필터라 직업 소음 노출 평가에서 필수다.

환경, 도시 소음 측정

• 교통, 공사, 항공 소음 평가에서 dBA가 표준이다.

• 저음이 많은 소음(예: 대형기계)은 실제보다 과도하게 크게 기록되지 않도록 필터링된다.

공연장, 라이브 음향

• 고음질 모니터링에서는 dBC가 더 적합하다.

• 폭발음, 건설 장비, 대규모 PA 시스템의 SPL 측정도 dBC가 자주 쓰인다.

오디오 장비 테스트

• 기기 자체의 노이즈 플로어를 측정할 때 A-Weighting을 적용하면 인간이 느끼는 실제 노이즈 수준에 가까워진다.

의료, 보건

• 청력 보호 기준 설정에서 A-Weighting은 장기 노출 위험 평가의 핵심 척도다.