Logaritmiline ühik, mis mõõdab helirõhutaset

dB SPL (helirõhutase) mõõdab helirõhku võrreldes 20 µPa-ga, mis on inimkuulmise lävi. Logaritmiline skaala tähendab, et +10 dB = 10-kordne rõhu suurenemine, +20 dB = 100-kordne rõhu suurenemine, kuid inimkuulmise mittelineaarsuse tõttu ainult 2-kordne tajutav valjus.

Näide: 60 dB juures on vestlusel 1000 korda suurem rõhk kui kuulmislävel 0 dB juures, kuid see kõlab subjektiivselt ainult 16 korda valjemini.

Füüsikaline jõud pindalaühiku kohta, mida avaldavad helilained

Helirõhk on hetkeline rõhumuutus, mille põhjustab helilaine ja mida mõõdetakse paskalites (Pa). See varieerub 20 µPa-st (vaevu kuuldav) kuni 200 Pa-ni (valusalt vali). Pidevate helide puhul teatatakse tavaliselt ruutkeskmine (RMS) rõhk.

Näide: Tavaline kõne tekitab 0,02 Pa (63 dB). Rokk-kontsert ulatub 2 Pa-ni (100 dB) – 100 korda suurem rõhk, kuid tajutavalt ainult 6 korda valjem.

Akustiline võimsus pindalaühiku kohta

Heli intensiivsus mõõdab akustilise energia voogu läbi pinna vattides ruutmeetri kohta. See on seotud rõhu ruuduga ja on heli võimsuse arvutamisel põhiline. Kuulmislävi on 10⁻¹² W/m², samas kui reaktiivmootor toodab lähedalt 1 W/m².

Näide: Sosinal on intensiivsus 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). Valulävi on 1 W/m² (120 dB) – triljon korda intensiivsem.

Fonograafi leiutamine

Thomas Edison leiutab fonograafi, mis võimaldab esimest korda heli salvestada ja taasesitada, tekitades huvi helitasemete kvantifitseerimise vastu.

Detsibelli kasutuselevõtt

Bell Telephone Laboratories võtab kasutusele detsibelli telefonikaablite ülekandekao mõõtmiseks. Alexander Graham Belli järgi nime saanud ühikust saab kiiresti helimõõtmise standard.

Fletcher-Munsoni kõverad

Harvey Fletcher ja Wilden A. Munson avaldavad võrdse valjusega kontuurid, mis näitavad sagedusest sõltuvat kuulmistundlikkust, pannes aluse A-kaalumisele ja fooni skaalale.

Helitaseme mõõtur

Arendatakse välja esimene kaubanduslik helitaseme mõõtur, mis standardiseerib müra mõõtmise tööstuslikeks ja keskkonnaalasteks rakendusteks.

Sooni skaala standardiseerimine

Stanley Smith Stevens vormistab sooni skaala (ISO 532), pakkudes lineaarset mõõtu tajutavale valjusele, kus soonide kahekordistamine = tajutava valjuse kahekordistamine.

OSHA standardid

USA tööohutuse ja töötervishoiu amet (OSHA) kehtestab müra kokkupuute piirnormid (85-90 dB TWA), mis muudab helimõõtmise töökoha ohutuse seisukohalt kriitiliseks.

ISO 226 läbivaatamine

Uuendatud võrdse valjusega kontuurid, mis põhinevad kaasaegsel uurimistööl, täpsustades fooni mõõtmisi ja A-kaalumise täpsust erinevatel sagedustel.

Digitaalse heli standardid

LUFS (Loudness Units relative to Full Scale) standardiseeritakse ringhäälingu ja voogedastuse jaoks, asendades ainult tippväärtustel põhinevad mõõtmised tajupõhise valjuse mõõtmisega.

• **+3 dB = võimsuse kahekordistamine** (enamiku inimeste jaoks vaevumärgatav)
• **+6 dB = rõhu kahekordistamine** (pöördruutfunktsiooni seadus, kauguse poole võrra vähendamine)
• **+10 dB ≈ 2× valjem** (tajutav valjus kahekordistub)
• **+20 dB = 10× rõhk** (kaks dekaadi logaritmilisel skaalal)
• **60 dB SPL ≈ normaalne vestlus** (1 meetri kaugusel)
• **85 dB = OSHA 8-tunnine piirnorm** (kuulmiskaitse lävi)
• **120 dB = valulävi** (kohene ebamugavustunne)

• **Võrdsed allikad:** 80 dB + 80 dB = 83 dB (mitte 160!)
• **10 dB vahe:** 90 dB + 80 dB ≈ 90,4 dB (vaiksem allikas vaevalt loeb)
• **20 dB vahe:** 90 dB + 70 dB ≈ 90,04 dB (tühine panus)
• **Allikate kahekordistamine:** N võrdset allikat = algne + 10×log₁₀(N) dB
• **10 võrdset 80 dB allikat = 90 dB kokku** (mitte 800 dB!)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = kuulmislävi
• **20 dB** = sosin, vaikne raamatukogu
• **60 dB** = normaalne vestlus, kontor
• **85 dB** = tihe liiklus, kuulmisrisk
• **100 dB** = ööklubi, kettsaag
• **120 dB** = rokk-kontsert, äike
• **140 dB** = püssilask, lähedal asuv reaktiivmootor
• **194 dB** = teoreetiline maksimum atmosfääris

• **Ära kunagi liida dB-sid aritmeetiliselt** — kasuta logaritmilisi liitmisvalemeid
• **dBA ≠ dB SPL** — A-kaalumine vähendab bassi, otsekonversioon pole võimalik
• **Kauguse kahekordistamine** ≠ poole võrra väiksem tase (see on -6 dB, mitte -50%)
• **3 dB vaevumärgatav,** mitte 3× valjem — taju on logaritmiline
• **0 dB ≠ vaikus** — see on nullpunkt (20 µPa), võib olla negatiivne
• **foon ≠ dB** välja arvatud 1 kHz juures — sagedusest sõltuv võrdne valjus

Kolm põhjust muudavad logaritmilise mõõtmise hädavajalikuks:

• Inimtaju: Kõrvad reageerivad logaritmiliselt – rõhu kahekordistamine kõlab nagu +6 dB, mitte 2×
• Ulatuse kokkusurumine: 0-140 dB versus 20 µPa - 200 Pa (igapäevaseks kasutamiseks ebapraktiline)
• Korrutamisest saab liitmine: Heliallikate kombineerimisel kasutatakse lihtsat liitmist
• Loomulik skaleerimine: 10-kordsed tegurid muutuvad võrdseteks sammudeks (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

Logaritmiline skaala on vastuoluline. Vältige neid vigu:

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (mitte 120 dB!) – logaritmiline liitmine
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB vahe – lahutage väärtused, seejärel antilogaritm
• Kauguse kahekordistamine vähendab taset 6 dB võrra (mitte 50%)
• Võimsuse poole võrra vähendamine = -3 dB (mitte -50%)
• 3 dB tõus = 2× võimsus (vaevumärgatav), 10 dB = 2× valjus (selgelt kuuldav)

Põhivõrrandid helitaseme arvutamiseks:

• Rõhk: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• Intensiivsus: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• Võimsus: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• Võrdsete allikate kombineerimine: L_total = L + 10×log₁₀(n), kus n = allikate arv
• Kauguse seadus: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) punktallikate jaoks

Te ei saa detsibelle aritmeetiliselt liita. Kasutage logaritmilist liitmist:

• Kaks võrdset allikat: L_total = L_single + 3 dB (nt 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Kümme võrdset allikat: L_total = L_single + 10 dB
• Erinevad tasemed: Teisendage lineaarseks, liitke, teisendage tagasi (keeruline)
• Rusikareegel: 10+ dB erinevusega allikate liitmine vaevalt suurendab kogusummat (<0,5 dB)
• Näide: 90 dB masin + 70 dB taustamüra = 90,04 dB (vaevumärgatav)

Valjuse taseme ühik, mille nullpunktiks on 1 kHz

Fooni väärtused järgivad võrdse valjusega kontuure (ISO 226:2003). Heli N fooni juures on sama tajutava valjusega kui N dB SPL 1 kHz juures. 1 kHz juures on foon = dB SPL täpselt. Teistel sagedustel erinevad need kõrva tundlikkuse tõttu dramaatiliselt.

• 1 kHz referents: 60 fooni = 60 dB SPL @ 1 kHz (definitsiooni järgi)
• 100 Hz: 60 fooni ≈ 70 dB SPL (+10 dB on vajalik võrdse valjuse saavutamiseks)
• 50 Hz: 60 fooni ≈ 80 dB SPL (+20 dB on vajalik – bass kõlab vaiksemalt)
• 4 kHz: 60 fooni ≈ 55 dB SPL (-5 dB – kõrva tundlikkuse tipp)
• Rakendus: Heli ekvaliseerimine, kuuldeaparaatide kalibreerimine, helikvaliteedi hindamine
• Piirang: Sõltub sagedusest; nõuab puhtaid toone või spektraalanalüüsi

Subjektiivse valjuse lineaarne ühik

Soonid kvantifitseerivad tajutavat valjust lineaarselt: 2 sooni kõlavad kaks korda valjemini kui 1 soon. Määratletud Stevensi võimsusseadusega, 1 soon = 40 fooni. Soonide kahekordistamine = +10 fooni = +10 dB 1 kHz juures.

• 1 soon = 40 fooni = 40 dB SPL @ 1 kHz (definitsioon)
• Kahekordistamine: 2 sooni = 50 fooni, 4 sooni = 60 fooni, 8 sooni = 70 fooni
• Stevensi seadus: Tajutav valjus ∝ (intensiivsus)^0.3 keskmise tasemega helide puhul
• Reaalne maailm: Vestlus (1 soon), tolmuimeja (4 sooni), kettsaag (64 sooni)
• Rakendus: Toodete müra hinnangud, seadmete võrdlused, subjektiivne hindamine
• Eelis: Intuitiivne – 4 sooni kõlavad sõna otseses mõttes 4 korda valjemini kui 1 soon

Professionaalne heli kasutab dB-sid laialdaselt signaalitasemete, miksimise ja masterdamise jaoks:

• 0 dBFS (täisskaala): Maksimaalne digitaalne tase enne kärpimist
• Miksimine: Sihiks -6 kuni -3 dBFS tipp, -12 kuni -9 dBFS RMS varuruumi jaoks
• Masterdamine: -14 LUFS (valjuse ühikud) voogedastuseks, -9 LUFS raadio jaoks
• Signaali-müra suhe: >90 dB professionaalse varustuse jaoks, >100 dB audiofiilidele
• Dünaamiline ulatus: Klassikaline muusika 60+ dB, popmuusika 6-12 dB (valjuse sõda)
• Ruumide akustika: RT60 järelkõla aeg, -3 dB vs -6 dB languspunktid

Töökoha müra kokkupuute piirnormid ennetavad kuulmislangust:

• OSHA: 85 dB = 8-tunnise TWA (ajaliselt kaalutud keskmine) tegevuspiir
• 90 dB: 8 tundi maksimaalne kokkupuude ilma kaitseta
• 95 dB: 4 tundi max, 100 dB: 2 tundi, 105 dB: 1 tund (poolitamise reegel)
• 115 dB: 15 minutit max ilma kaitseta
• 140 dB: Vahetu oht – kuulmiskaitse on kohustuslik
• Dosimeetria: Kumulatiivse kokkupuute jälgimine müra dosimeetrite abil

Keskkonnaeeskirjad kaitsevad rahvatervist ja elukvaliteeti:

• WHO suunised: <55 dB päeval, <40 dB öösel väljas
• EPA: Ldn (päeva-öö keskmine) <70 dB kuulmislanguse ennetamiseks
• Lennukid: FAA nõuab lennujaamadele mürakontuure (65 dB DNL piirnorm)
• Ehitus: Kohalikud piirnormid on tavaliselt 80-90 dB kinnistu piiril
• Liiklus: Maanteede müratõkked on suunatud 10-15 dB vähendamisele
• Mõõtmine: dBA kaalumine jäljendab inimese häirimisreaktsiooni

Akustiline disain nõuab täpset helitaseme kontrolli:

• Kõne arusaadavus: Eesmärk 65-70 dB kuulaja juures, <35 dB taustamüra
• Kontserdisaalid: 80-95 dB tipp, 2-2,5 s järelkõla aeg
• Salvestusstuudiod: NC 15-20 (müra kriteeriumkõverad), <25 dB ümbritsev müra
• Klassiruumid: <35 dB taustamüra, 15+ dB kõne-müra suhe
• STC-reitingud: Heli edastamise klass (seinte isolatsioonivõime)
• NRC: Müra vähendamise koefitsient neelavate materjalide jaoks

• Kasutage kalibreeritud 1. või 2. klassi helitaseme mõõtureid (IEC 61672)
• Kalibreerige enne iga seanssi akustilise kalibraatoriga (94 või 114 dB)
• Asetage mikrofon peegeldavatest pindadest eemale (tüüpiline kõrgus 1,2-1,5 m)
• Kasutage aeglast reaktsiooni (1s) püsivate helide jaoks, kiiret (125ms) kõikuvate helide jaoks
• Kasutage välitingimustes tuulekaitset (tuulemüra algab kiirusel 12 mph / 5 m/s)
• Salvestage 15+ minutit, et tabada ajalisi varieeruvusi

• A-kaalumine (dBA): Üldotstarbeline, keskkonna-, töökeskkonnamüra
• C-kaalumine (dBC): Tippväärtuste mõõtmine, madalsageduslik hindamine
• Z-kaalumine (dBZ): Tasane reaktsioon täisspektri analüüsiks
• Ärge kunagi teisendage dBA ↔ dBC – sõltub sagedussisaldusest
• A-kaalumine jäljendab 40-foonilist kontuuri (mõõdukas valjus)
• Kasutage oktaavriba analüüsi üksikasjaliku sagedusteabe saamiseks

• Täpsustage alati: dB SPL, dBA, dBC, dBZ (mitte kunagi ainult 'dB')
• Teatage ajakaalumisest: Kiire, Aeglane, Impulss
• Lisage kaugus, mõõtmiskõrgus ja suund
• Märkige taustamüra tasemed eraldi
• Teatage Leq (samaväärne pidev tase) muutuvate helide puhul
• Lisage mõõtemääramatus (tavaliselt ±1-2 dB)

• 85 dB: Kaaluge kaitset pikaajalisel kokkupuutel (>8 tundi)
• 90 dB: Kohustuslik kaitse pärast 8 tundi (OSHA)
• 100 dB: Kasutage kaitset pärast 2 tundi
• 110 dB: Kaitske end pärast 30 minutit, topeltkaitse üle 115 dB
• Kõrvatropid: 15-30 dB vähendus, kõrvaklapid: 20-35 dB
• Ärge kunagi ületage 140 dB isegi kaitsega – füüsilise trauma oht

Sinivaalad tekitavad vee all kuni 188 dB SPL helisid – see on Maa kõige valjem bioloogiline heli. Need madalsageduslikud kutsungid (15-20 Hz) võivad levida sadade miilide kaugusele läbi ookeani, võimaldades vaaladel suhelda suurte vahemaade tagant.

Maailma vaikseim ruum (Microsoft, Redmond) mõõdab -20,6 dB SPL – vaiksem kui kuulmislävi. Inimesed kuulevad oma südamelööke, vereringet ja isegi kõhu korinat. Keegi pole desorientatsiooni tõttu seal viibinud kauem kui 45 minutit.

Salvestatud ajaloo kõige valjem heli: 310 dB SPL allikas, kuuldav 3000 miili kaugusel. Survelaine tiirles ümber Maa 4 korda. Meremehed 40 miili kaugusel said kuulmekile rebendeid. Selline intensiivsus ei saa eksisteerida normaalses atmosfääris – see tekitab lööklaineid.

194 dB SPL on teoreetiline maksimum Maa atmosfääris merepinnal – sellest kõrgemal tekitate lööklaine (plahvatuse), mitte helilaine. 194 dB juures on hõrenemine võrdne vaakumiga (0 Pa), seega muutub heli katkendlikuks.

Koerad kuulevad 67-45 000 Hz (vs. inimesed 20-20 000 Hz) ja tuvastavad helisid 4 korda kaugemalt. Nende kuulmistundlikkus saavutab tipu umbes 8 kHz juures – 10 dB tundlikum kui inimestel. Seetõttu töötavad koeraviled: 23-54 kHz, inimestele kuulmatud.

Kinod sihivad keskmiselt 85 dB SPL (Leq) 105 dB tippudega (Dolby spetsifikatsioon). See on 20 dB valjem kui kodus vaatamine. Laiendatud madalsageduslik reaktsioon: 20 Hz bassikõlarid võimaldavad realistlikke plahvatusi ja lööke – kodusüsteemid lõikavad tavaliselt 40-50 Hz juures.

dBA rakendab sagedusest sõltuvat kaalumist, mis summutab madalaid sagedusi. 100 Hz toon 80 dB SPL juures mõõdab ~70 dBA (-10 dB kaalumine), samas kui 1 kHz 80 dB SPL juures mõõdab 80 dBA (ilma kaalumiseta). Sagedusspektrit teadmata on teisendamine võimatu. Vaja oleks FFT-analüüsi ja A-kaalumiskõvera pöördfunktsiooni rakendamist.

+3 dB = võimsuse või intensiivsuse kahekordistamine, kuid ainult 1,4-kordne rõhu suurenemine. Inimtaju järgib logaritmilist reaktsiooni: 10 dB tõus kõlab umbes 2 korda valjemini. 3 dB on väikseim muutus, mida enamik inimesi kontrollitud tingimustes märkab; reaalsetes keskkondades on vaja 5+ dB.

Te ei saa detsibelle aritmeetiliselt liita. Võrdsete tasemete puhul: L_total = L + 3 dB. Erinevate tasemete puhul: teisendage lineaarseks (10^(dB/10)), liitke, teisendage tagasi (10×log₁₀). Näide: 80 dB + 80 dB = 83 dB (mitte 160 dB!). Rusikareegel: 10+ dB vaiksem allikas panustab kogusummasse <0,5 dB.

dB SPL: Kaalumata helirõhutase. dBA: A-kaalutud (jäljendab inimkuulmist, summutab bassi). dBC: C-kaalutud (peaaegu tasane, minimaalne filtreerimine). Kasutage dBA-d üldise, keskkonna- ja töökeskkonna müra jaoks. Kasutage dBC-d tippväärtuste mõõtmiseks ja madalsageduse hindamiseks. Nad mõõdavad sama heli erinevalt – otsekonversiooni pole.

Heli järgib pöördruutfunktsiooni seadust: kauguse kahekordistamine vähendab intensiivsust ¼ võrra (mitte ½). dB-des: iga kauguse kahekordistamine = -6 dB. Näide: 90 dB 1 m kaugusel muutub 84 dB-ks 2 m kaugusel, 78 dB-ks 4 m kaugusel, 72 dB-ks 8 m kaugusel. See eeldab punktallikat vabaväljas – ruumides on peegeldusi, mis seda keerulisemaks teevad.

Jah! 0 dB SPL on nullpunkt (20 µPa), mitte vaikus. Negatiivsed dB-d tähendavad nullpunktist vaiksemat. Näide: -10 dB SPL = 6,3 µPa. Kajavabad kambrid mõõdavad kuni -20 dB. Termiline müra (molekulaarne liikumine) seab siiski absoluutse piiri umbes -23 dB juurde toatemperatuuril.

Täpsus ja kalibreerimine. 1. klassi mõõturid vastavad IEC 61672 standardile (±0,7 dB, 10 Hz-20 kHz). Odavad mõõturid: ±2-5 dB viga, halb madal-/kõrgsagedusreaktsioon, kalibreerimata. Professionaalne kasutamine nõuab jälgitavat kalibreerimist, logimist, oktaavanalüüsi ja vastupidavust. Seaduslik/OSHA vastavus nõuab sertifitseeritud seadmeid.

1 kHz juures: foon = dB SPL täpselt (definitsiooni järgi). Teistel sagedustel: need erinevad kõrva tundlikkuse tõttu. Näide: 60 fooni nõuab 60 dB 1 kHz juures, kuid 70 dB 100 Hz juures (+10 dB) ja 55 dB 4 kHz juures (-5 dB). Foon arvestab võrdse valjusega kontuure, dB mitte.