Unitat logarítmica que mesura el nivell de pressió sonora

El dB SPL (Nivell de Pressió Sonora) mesura la pressió sonora relativa a 20 µPa, el llindar de l'audició humana. L'escala logarítmica significa que +10 dB = un augment de pressió de 10×, +20 dB = un augment de pressió de 100×, però només el doble de la sonoritat percebuda a causa de la no linealitat de l'audició humana.

Exemple: Una conversa a 60 dB té 1000× més pressió que el llindar d'audició a 0 dB, però sona només 16× més fort subjectivament.

Força física per àrea exercida per les ones sonores

La pressió sonora és la variació instantània de pressió causada per una ona sonora, mesurada en pascals (Pa). Varia des de 20 µPa (gairebé inaudible) fins a 200 Pa (dolorosament fort). Normalment s'informa de la pressió RMS (arrel quadrada mitjana) per a sons continus.

Exemple: La parla normal crea 0,02 Pa (63 dB). Un concert de rock arriba a 2 Pa (100 dB) —una pressió 100× més alta però només 6× més fort perceptivament.

Potència acústica per unitat d'àrea

La intensitat sonora mesura el flux d'energia acústica a través d'una superfície, en watts per metre quadrat. Es relaciona amb la pressió² i és fonamental en el càlcul de la potència sonora. El llindar de l'audició és de 10⁻¹² W/m², mentre que un motor de reacció produeix 1 W/m² a curta distància.

Exemple: Un xiuxiueig té una intensitat de 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). El llindar del dolor és d'1 W/m² (120 dB) —un bilió de vegades més intens.

Invenció del Fonògraf

Thomas Edison inventa el fonògraf, permetent les primeres gravacions i reproduccions de so, despertant l'interès per quantificar els nivells d'àudio.

Introducció del Decibel

Els Laboratoris Bell Telephone introdueixen el decibel per mesurar la pèrdua de transmissió en cables telefònics. Anomenat en honor a Alexander Graham Bell, ràpidament es converteix en l'estàndard per a la mesura d'àudio.

Corbes de Fletcher-Munson

Harvey Fletcher i Wilden A. Munson publiquen contorns d'igual sonoritat que mostren la sensibilitat auditiva dependent de la freqüència, establint les bases per a la ponderació A i l'escala de fons.

Sonòmetre

Es desenvolupa el primer sonòmetre comercial, estandarditzant la mesura del soroll per a aplicacions industrials i ambientals.

Estandardització de l'Escala de Sons

Stanley Smith Stevens formalitza l'escala de sons (ISO 532), proporcionant una mesura lineal de la sonoritat percebuda on duplicar els sons = duplicar la sonoritat percebuda.

Normes de l'OSHA

L'Administració de Seguretat i Salut Ocupacional dels EUA (OSHA) estableix límits d'exposició al soroll (85-90 dB TWA), fent que la mesura del so sigui crítica per a la seguretat en el lloc de treball.

Revisió de la norma ISO 226

Actualització dels contorns d'igual sonoritat basats en investigacions modernes, refinant les mesures de fons i la precisió de la ponderació A a través de les freqüències.

Estàndards d'Àudio Digital

LUFS (Unitats de Sonoritat relatives a l'Escala Completa) estandarditzats per a la difusió i el streaming, substituint les mesures només de pics per una mesura de sonoritat basada en la percepció.

• **+3 dB = duplicar la potència** (gairebé imperceptible per a la majoria de la gent)
• **+6 dB = duplicar la pressió** (llei de l'invers del quadrat, reduir la distància a la meitat)
• **+10 dB ≈ 2× més fort** (la sonoritat percebuda es duplica)
• **+20 dB = 10× la pressió** (dues dècades en escala logarítmica)
• **60 dB SPL ≈ conversa normal** (a 1 metre de distància)
• **85 dB = límit de 8 hores de l'OSHA** (llindar de protecció auditiva)
• **120 dB = llindar del dolor** (incomoditat immediata)

• **Fonts iguals:** 80 dB + 80 dB = 83 dB (no 160!)
• **Separades per 10 dB:** 90 dB + 80 dB ≈ 90,4 dB (la font més silenciosa gairebé no importa)
• **Separades per 20 dB:** 90 dB + 70 dB ≈ 90,04 dB (contribució insignificant)
• **Duplicar fonts:** N fonts iguals = original + 10×log₁₀(N) dB
• **10 fonts iguals de 80 dB = 90 dB en total** (no 800 dB!)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = llindar d'audició
• **20 dB** = xiuxiueig, biblioteca silenciosa
• **60 dB** = conversa normal, oficina
• **85 dB** = trànsit intens, risc auditiu
• **100 dB** = discoteca, motoserra
• **120 dB** = concert de rock, tro
• **140 dB** = tret d'arma, motor de reacció a prop
• **194 dB** = màxim teòric a l'atmosfera

• **Mai sumis dB aritmèticament** — fes servir fórmules de suma logarítmica
• **dBA ≠ dB SPL** — La ponderació A redueix els greus, no és possible una conversió directa
• **Doblar la distància** ≠ la meitat del nivell (és -6 dB, no -50%)
• **3 dB gairebé imperceptible,** no 3× més fort — la percepció és logarítmica
• **0 dB ≠ silenci** — és el punt de referència (20 µPa), pot ser negatiu
• **fon ≠ dB** excepte a 1 kHz — igual sonoritat dependent de la freqüència

Tres raons fan que la mesura logarítmica sigui essencial:

• Percepció humana: Les orelles responen de manera logarítmica —doblar la pressió sona com a +6 dB, no com a 2×
• Compressió del rang: 0-140 dB enfront de 20 µPa - 200 Pa (impracticable per a l'ús diari)
• La multiplicació es converteix en suma: La combinació de fonts de so utilitza una suma simple
• Escalat natural: Els factors de 10 es converteixen en passos iguals (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

L'escala logarítmica és contraintuïtiva. Evita aquests errors:

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (no 120 dB!) — suma logarítmica
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB de diferència —resta els valors, després fes l'antilogaritme
• Doblar la distància redueix el nivell en 6 dB (no un 50%)
• Reduir la potència a la meitat = -3 dB (no -50%)
• Un augment de 3 dB = 2× la potència (gairebé imperceptible), 10 dB = 2× la sonoritat (clarament audible)

Equacions bàsiques per als càlculs del nivell de so:

• Pressió: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• Intensitat: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• Potència: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• Combinació de fonts iguals: L_total = L + 10×log₁₀(n), on n = nombre de fonts
• Llei de la distància: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) per a fonts puntuals

No es poden sumar els decibels aritmèticament. Fes servir la suma logarítmica:

• Dues fonts iguals: L_total = L_single + 3 dB (p. ex., 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Deu fonts iguals: L_total = L_single + 10 dB
• Nivells diferents: Converteix a lineal, suma, i torna a convertir (complex)
• Regla general: La suma de fonts separades per 10 dB o més gairebé no augmenta el total (<0,5 dB)
• Exemple: màquina de 90 dB + fons de 70 dB = 90,04 dB (gairebé imperceptible)

Unitat de nivell de sonoritat referida a 1 kHz

Els valors en fons segueixen els contorns d'igual sonoritat (ISO 226:2003). Un so a N fons té la mateixa sonoritat percebuda que N dB SPL a 1 kHz. A 1 kHz, fon = dB SPL exactament. A altres freqüències, difereixen dràsticament a causa de la sensibilitat de l'oïda.

• Referència a 1 kHz: 60 fons = 60 dB SPL a 1 kHz (per definició)
• 100 Hz: 60 fons ≈ 70 dB SPL (+10 dB necessaris per a una sonoritat igual)
• 50 Hz: 60 fons ≈ 80 dB SPL (+20 dB necessaris —els greus sonen més silenciosos)
• 4 kHz: 60 fons ≈ 55 dB SPL (-5 dB —pic de sensibilitat de l'oïda)
• Aplicació: Equalització d'àudio, calibratge d'audiòfons, avaluació de la qualitat del so
• Limitació: Dependent de la freqüència; requereix tons purs o anàlisi d'espectre

Unitat lineal de sonoritat subjectiva

Els sons quantifiquen la sonoritat percebuda de manera lineal: 2 sons sonen el doble de fort que 1 son. Definit per la llei de potència de Stevens, 1 son = 40 fons. Doblar els sons = +10 fons = +10 dB a 1 kHz.

• 1 son = 40 fons = 40 dB SPL a 1 kHz (definició)
• Doblar: 2 sons = 50 fons, 4 sons = 60 fons, 8 sons = 70 fons
• Llei de Stevens: Sonoritat percebuda ∝ (intensitat)^0.3 per a sons de nivell mitjà
• Món real: Conversa (1 son), aspiradora (4 sons), motoserra (64 sons)
• Aplicació: Valoracions de soroll de productes, comparacions d'electrodomèstics, avaluació subjectiva
• Avantatge: Intuïtiu —4 sons sonen literalment 4× més fort que 1 son

L'àudio professional utilitza àmpliament els dB per als nivells de senyal, la mescla i la masterització:

• 0 dBFS (Escala Completa): Nivell digital màxim abans del retall (clipping)
• Mescla: Objectiu de -6 a -3 dBFS de pic, -12 a -9 dBFS RMS per a marge de maniobra (headroom)
• Masterització: -14 LUFS (unitats de sonoritat) per a streaming, -9 LUFS per a ràdio
• Relació senyal-soroll: >90 dB per a equip professional, >100 dB per a audiòfils
• Rang dinàmic: Música clàssica 60+ dB, música pop 6-12 dB (guerra de sonoritat)
• Acústica de sales: Temps de reverberació RT60, punts d'atenuació de -3 dB vs -6 dB

Els límits d'exposició al soroll en el lloc de treball prevenen la pèrdua d'audició:

• OSHA: 85 dB = nivell d'acció de 8 hores TWA (mitjana ponderada en el temps)
• 90 dB: 8 hores d'exposició màxima sense protecció
• 95 dB: 4 hores màxim, 100 dB: 2 hores, 105 dB: 1 hora (regla de la meitat)
• 115 dB: 15 minuts màxim sense protecció
• 140 dB: Perill immediat —protecció auditiva obligatòria
• Dosimetria: Seguiment de l'exposició acumulada mitjançant dosímetres de soroll

Les regulacions ambientals protegeixen la salut pública i la qualitat de vida:

• Directrius de l'OMS: <55 dB durant el dia, <40 dB durant la nit a l'exterior
• EPA: Ldn (mitjana dia-nit) <70 dB per prevenir la pèrdua d'audició
• Aeronaus: La FAA requereix contorns de soroll per als aeroports (límit de 65 dB DNL)
• Construcció: Els límits locals solen ser de 80-90 dB a la línia de la propietat
• Trànsit: Les barreres de soroll de les autopistes tenen com a objectiu una reducció de 10-15 dB
• Mesura: La ponderació dBA s'aproxima a la resposta humana a la molèstia

El disseny acústic requereix un control precís del nivell de so:

• Intel·ligibilitat de la parla: Objectiu de 65-70 dB a l'oient, <35 dB de fons
• Sales de concerts: 80-95 dB de pic, 2-2,5s de temps de reverberació
• Estudis de gravació: NC 15-20 (corbes de criteri de soroll), <25 dB ambientals
• Aules: <35 dB de fons, relació parla-soroll de 15+ dB
• Classificacions STC: Classe de Transmissió del So (rendiment d'aïllament de parets)
• NRC: Coeficient de Reducció del Soroll per a materials d'absorció

• Utilitza sonòmetres calibrats de Classe 1 o Classe 2 (IEC 61672)
• Calibra abans de cada sessió amb un calibrador acústic (94 o 114 dB)
• Col·loca el micròfon lluny de superfícies reflectants (alçada típica d'1,2-1,5m)
• Fes servir resposta lenta (1s) per a sons estables, ràpida (125ms) per a sons fluctuants
• Aplica una pantalla antivents a l'exterior (el soroll del vent comença a 12 mph / 5 m/s)
• Grava durant 15+ minuts per capturar variacions temporals

• Ponderació A (dBA): Ús general, soroll ambiental, laboral
• Ponderació C (dBC): Mesures de pics, avaluació de baixes freqüències
• Ponderació Z (dBZ): Resposta plana per a anàlisi d'espectre complet
• Mai converteixis dBA ↔ dBC —depèn del contingut de freqüència
• La ponderació A s'aproxima al contorn de 40 fons (sonoritat moderada)
• Fes servir anàlisi per bandes d'octava per a informació detallada de la freqüència

• Sempre especifica: dB SPL, dBA, dBC, dBZ (mai només 'dB')
• Informa de la ponderació temporal: Ràpida, Lenta, Impulsiva
• Inclou la distància, l'alçada de mesura i l'orientació
• Anota els nivells de soroll de fons per separat
• Informa del Leq (nivell continu equivalent) per a sons variables
• Inclou la incertesa de la mesura (típicament ±1-2 dB)

• 85 dB: Considera la protecció per a exposicions prolongades (>8 hores)
• 90 dB: Protecció obligatòria després de 8 hores (OSHA)
• 100 dB: Fes servir protecció després de 2 hores
• 110 dB: Protegeix-te després de 30 minuts, doble protecció per sobre de 115 dB
• Taps per a les orelles: reducció de 15-30 dB, orelleres: 20-35 dB
• Mai superis els 140 dB fins i tot amb protecció —risc de trauma físic

Les balenes blaves produeixen crides de fins a 188 dB SPL sota l'aigua —el so biològic més fort de la Terra. Aquestes crides de baixa freqüència (15-20 Hz) poden viatjar centenars de milles a través de l'oceà, permetent la comunicació entre balenes a grans distàncies.

La sala més silenciosa del món (Microsoft, Redmond) mesura -20,6 dB SPL —més silenciós que el llindar de l'audició. Les persones poden sentir els seus propis batecs del cor, la circulació de la sang i fins i tot els sorolls de l'estómac. Ningú s'hi ha quedat més de 45 minuts a causa de la desorientació.

El so més fort de la història registrada: 310 dB SPL a la font, sentit a 3.000 milles de distància. L'ona de pressió va donar la volta a la Terra 4 vegades. Els mariners a 40 milles de distància van patir ruptures de timpans. Aquesta intensitat no pot existir en l'atmosfera normal —crea ones de xoc.

194 dB SPL és el màxim teòric a l'atmosfera terrestre a nivell del mar —més enllà d'això, es crea una ona de xoc (explosió), no una ona sonora. A 194 dB, la rarefacció és igual al buit (0 Pa), de manera que el so esdevé discontinu.

Els gossos senten entre 67 i 45.000 Hz (enfront dels humans 20-20.000 Hz) i detecten sons 4 vegades més lluny. La seva sensibilitat auditiva assoleix el seu màxim al voltant dels 8 kHz —10 dB més sensibles que els humans. És per això que funcionen els xiulets per a gossos: 23-54 kHz, inaudibles per als humans.

Els cinemes tenen com a objectiu una mitjana de 85 dB SPL (Leq) amb pics de 105 dB (especificació Dolby). Això és 20 dB més fort que la visualització a casa. La resposta estesa de baixa freqüència: els subwoofers de 20 Hz permeten explosions i impactes realistes —els sistemes domèstics solen tallar a 40-50 Hz.

La ponderació dBA aplica un pes dependent de la freqüència que atenua les baixes freqüències. Un to de 100 Hz a 80 dB SPL mesura ~70 dBA (ponderació de -10 dB), mentre que un to d'1 kHz a 80 dB SPL mesura 80 dBA (sense ponderació). Sense conèixer l'espectre de freqüències, la conversió és impossible. Necessitaries una anàlisi FFT i aplicar la corba de ponderació A inversa.

+3 dB = duplicar la potència o la intensitat, però només un augment de pressió d'1,4×. La percepció humana segueix una resposta logarítmica: un augment de 10 dB sona aproximadament 2× més fort. 3 dB és el canvi més petit que la majoria de la gent detecta en condicions controlades; en entorns reals, es necessiten 5+ dB.

No es poden sumar els decibels aritmèticament. Per a nivells iguals: L_total = L + 3 dB. Per a nivells diferents: converteix a lineal (10^(dB/10)), suma, i torna a convertir (10×log₁₀). Exemple: 80 dB + 80 dB = 83 dB (no 160 dB!). Regla general: una font 10 dB o més silenciosa contribueix amb <0,5 dB al total.

dB SPL: Nivell de pressió sonora no ponderat. dBA: Ponderat A (s'aproxima a l'audició humana, atenua els greus). dBC: Ponderat C (gairebé pla, filtratge mínim). Utilitza dBA per al soroll general, ambiental, laboral. Utilitza dBC per a mesures de pics i avaluació de baixes freqüències. Mesuren el mateix so de manera diferent —no hi ha conversió directa.

El so segueix la llei de l'invers del quadrat: doblar la distància redueix la intensitat a ¼ (no a ½). En dB: cada duplicació de la distància = -6 dB. Exemple: 90 dB a 1m es converteix en 84 dB a 2m, 78 dB a 4m, 72 dB a 8m. Això suposa una font puntual en camp lliure —les habitacions tenen reflexions que ho compliquen.

Sí! 0 dB SPL és el punt de referència (20 µPa), no el silenci. Els dB negatius signifiquen més silenciós que la referència. Exemple: -10 dB SPL = 6,3 µPa. Les cambres anecoiques mesuren fins a -20 dB. No obstant això, el soroll tèrmic (moviment molecular) estableix un límit absolut al voltant de -23 dB a temperatura ambient.

Precisió i calibratge. Els mesuradors de Classe 1 compleixen la norma IEC 61672 (±0,7 dB, 10 Hz-20 kHz). Els mesuradors barats: error de ±2-5 dB, mala resposta a baixes/altes freqüències, sense calibratge. L'ús professional requereix un calibratge traçable, registre de dades, anàlisi per octaves i durabilitat. El compliment legal/OSHA exigeix equips certificats.

A 1 kHz: fon = dB SPL exactament (per definició). A altres freqüències: divergeixen a causa de la sensibilitat de l'oïda. Exemple: 60 fons requereixen 60 dB a 1 kHz, però 70 dB a 100 Hz (+10 dB) i 55 dB a 4 kHz (-5 dB). El fon té en compte els contorns d'igual sonoritat, mentre que el dB no.