デシベル計算ツール
デシベルに関する5つのツールを1つにまとめました。音のレベル、強さ、音圧を相互に変換し、複数の騒音源を足したり、背景騒音を差し引いたりできます。距離によってレベルがどう下がるかを確かめ、電力比と電圧比をデシベルと相互に換算し、dBm、dBW、dBV、dBuと、ワットやボルトの間を移動できます。各結果の計算過程も示されます。無料で、登録は不要です。
結果
85.0 dB
音のレベル（L）
3.162 × 10⁻⁴ W/m²
音の強さ（I）
355.7 mPa
音圧（p）
3.162 × 10⁸ ×
強さ ÷ 聴覚の閾値
計算過程
- I = I₀ × 10^(L/10) = 10⁻¹² W/m² × 10^(85.0 dB/10) = 3.162 × 10⁻⁴ W/m²
- p = p₀ × 10^(L/20) = 20 µPa × 10^(85.0 dB/20) = 355.7 mPa
85.0 dB（A特性補正済みの場合）では、NIOSHの3 dB則により、1日の曝露は約8時間に制限されます。NIOSHの推奨は、85 dBAで8時間です。
代表的な音のレベル
| 音 | レベル |
|---|---|
| 1 kHzでの聴覚の閾値 | 0 dB |
| ささやき声 | 約30 dB |
| 普通の会話 | 約60 dB |
| 芝刈り機、掃除機、電動工具 | 85〜90 dBA |
| 救急車のサイレン、チェーンソー、ナイトクラブ | 95 dBA以上 |
| 痛みの閾値 | 約120〜130 dB |
代表的な値を丸めたものです。85 dBAの基準と、85〜90や95以上の例は、NIOSHによるものです。A特性補正（dBA）は、測定値を耳の感度に合わせて補正するものですが、この計算ツールはそれを行いません。
デシベル計算ツールの使い方
- 1. 作業を選びます。 音のレベルでは、dB、強さ、音圧を相互に変換します。レベルの加算・減算では騒音源を組み合わせます。距離では逆二乗則を適用します。比と絶対レベルは、電子工学や音響での電力と電圧を扱います。
- 2. わかっている値を入力します。 強さはpW/m²からW/m²まで、音圧はµPaからkPaまで、距離はcm、m、km、フィートで入力できます。電力と電圧は、ワット、dBm、ボルト、dBVで入力します。
- 3. 小数点以下の桁数を選びます。 音のレベルは通常、小数点以下1桁で示されるので、0から3桁の中から選んでください。
- 4. 結果と計算過程を読みます。 各結果は、あなたの数値を使った式として書き出されるので、その方法を実験レポートにそのままコピーできます。
デシベルとは
デシベル（dB）は、2つの電力の比の常用対数（底10）の10倍です：dB = 10 log₁₀(P₂ ÷ P₁)。この尺度が対数なのは、耳や多くの計器が差ではなく比に反応するためです。音の場合は1兆対1という広い範囲の電力を、数百の単位に収めることができます。電力が10倍になるごとに10 dB増え、電力が2倍になると約3 dB増えます（10 log₁₀ 2 = 3.01）。
二乗が電力に比例する量、たとえば電圧、電流、音圧には、代わりに20 log₁₀を使います。そのため、電圧が2倍になると約6 dB増えます。デシベルそのものは比を表し、基準が定められて初めて絶対レベルになります。音の場合、その基準は聴覚の閾値です。空気中では、強さについてはI₀ = 10⁻¹² W/m²、音圧については20 µPaで、どちらも同じレベル（dB SPL）を与えます。
| 利得 | 電力比 | 電圧・音圧比 |
|---|---|---|
| +3 dB | × 2.00 | × 1.41 |
| +6 dB | × 3.98 | × 2.00 |
| +10 dB | × 10 | × 3.16 |
| +20 dB | × 100 | × 10 |
| −3 dB | × 0.501 | × 0.708 |
| −6 dB | × 0.251 | × 0.501 |
| −20 dB | × 0.01 | × 0.1 |
計算例
- レベルから強さと音圧へ。 85 dBは、I = 10⁻¹² × 10^8.5 = 3.162 × 10⁻⁴ W/m²、p = 20 µPa × 10^(85/20) = 0.3557 Paです。NIOSHは、85 dBAでの曝露を1日8時間以内に抑えることを推奨しており、dBAが3増えるごとに許容時間を半分にします。
- 騒音源の加算。 85、82、79 dBの機械を同時に動かすと、10 log₁₀(10^8.5 + 10^8.2 + 10^7.9) = 87.4 dBになります。レベルはエネルギーとして足し合わされます。同じ60 dBの音源を2つ合わせると、120ではなく63 dBです。
- 背景騒音の差し引き。 機械をつけたときは70 dB、切ったときは60 dBの場合、機械だけの音は 10 log₁₀(10⁷ − 10⁶) = 69.5 dBです。
- 距離。 1 mで90 dBの音源は、10 mでは 90 − 20 log₁₀(10) = 70 dBです。距離が2倍になるごとに、6.02 dB下がります。
- 電子工学。 20 dBmは100 mW、30 dBmは1 W、0 dBmは1 mWです。プロ用音響機器の標準的なライン・レベルである+4 dBuは1.228 V RMS、一般用機器の−10 dBVは0.316 Vです。
制限と慣例
- 加算は無相関の音源を仮定しています。 同位相の2つの純音は、より大きく（最大+6 dB）なることがあり、逆位相では打ち消し合うことがあります。
- 距離の法則は自由音場の場合です。 反射のない屋外では、点音源は逆二乗則に従います。屋内では残響によって減衰が緩やかになり、交通量の多い道路のような長い線音源は、距離が2倍になるごとに3 dBしか下がりません。
- A特性補正は行いません。 dBAは、音の大きさを耳の感度に合わせて補正したものです。この計算ツールは、すべてのdBを補正されていないレベルとして扱います。dBAが必要な場合は、すでに補正した数値を入力してください。
- 基準の対。 I₀ = 10⁻¹² W/m² と p₀ = 20 µPa は、空気の特性インピーダンス（約400 Pa·s/m）の下で対応しており、両者のレベルが同じとみなせるほど近い値です。
よくある質問
- デシベルはどのように足し算しますか？
- 単純な足し算ではありません。各レベルを10^(L/10)で電力に変換してから足し、10 log₁₀で戻します。同じ大きさの音源を2つ足すと3 dB増え、10個足すと10 dB増えます。また、別の音源より10 dB小さい音源を加えても、増えるのは0.4 dBだけです。
- 音のデシベルレベルの式は何ですか？
- L = 10 log₁₀(I ÷ I₀)で、I₀ = 10⁻¹² W/m²です。音圧では L = 20 log₁₀(p ÷ p₀)で、p₀ = 20 µPaです。強さが10倍の音は10 dB大きく、100倍の音は20 dB大きくなります。
- 距離によって音はどれだけ小さくなりますか？
- 開けた空間の点音源では、距離が2倍になるごとに6 dB下がります。強さは距離の二乗に反比例して減るからです（20 log₁₀ 2 = 6.02）。1 mから10 mでは20 dB、1 mから100 mでは40 dB下がります。
- 10 logと20 logの違いは何ですか？
- 強さや電力には10 logを使い、電圧、電流、音圧のように二乗が電力に比例する量には20 logを使います。電力は振幅の二乗に比例するため、同じ物理的変化に対しては両者が同じデシベル値を与えます。
- dBm、dBW、dBV、dBuとは何ですか？
- 固定された基準に対するデシベルです。dBmは1ミリワット、dBWは1ワット、dBVは1ボルトRMS、dBuは0.7746ボルトRMSを基準とします。つまり、0 dBmは1 mW、30 dBmは1 Wで、dBW = dBm − 30です。
- 聴力に有害なデシベルレベルはどれくらいですか？
- NIOSHは、8時間の1日平均で85 dBAに曝露を抑えること、そしてdBAが3増えるごとに許容時間を半分にすることを推奨しています。そのため100 dBAでは約15分に制限されます。約120 dB以上では痛みを感じ、すぐに損傷を起こすおそれがあります。