ממיר סאונד
הבנת מדידת קול: דציבלים, לחץ ומדע האקוסטיקה
מדידת קול משלבת פיזיקה, מתמטיקה ותפיסה אנושית כדי לכמת את מה שאנו שומעים. מסף השמיעה ב-0 דציבל ועד לעוצמה הכואבת של מנועי סילון ב-140 דציבל, הבנת יחידות הקול חיונית להנדסת אודיו, בטיחות תעסוקתית, ניטור סביבתי ועיצוב אקוסטי. מדריך זה מכסה דציבלים, לחץ קול, עוצמה, יחידות פסיכואקוסטיות ויישומיהן המעשיים בעבודה מקצועית.
מושגי יסוד: פיזיקת הקול
דציבל (dB SPL)
יחידה לוגריתמית המודדת את רמת לחץ הקול
dB SPL (רמת לחץ קול) מודד את לחץ הקול ביחס ל-20 מיקרופסקל, סף השמיעה האנושי. הסולם הלוגריתמי אומר ש-+10 דציבל = עלייה בלחץ פי 10, +20 דציבל = עלייה בלחץ פי 100, אך רק פי 2 עוצמת קול נתפסת עקב אי-ליניאריות של השמיעה האנושית.
דוגמה: לשיחה ב-60 דציבל יש לחץ גדול פי 1000 מסף השמיעה ב-0 דציבל, אך היא נשמעת חזקה יותר רק פי 16 באופן סובייקטיבי.
לחץ קול (פסקל)
כוח פיזי ליחידת שטח המופעל על ידי גלי קול
לחץ קול הוא שינוי הלחץ הרגעי הנגרם על ידי גל קול, הנמדד בפסקל (Pa). הוא נע בין 20 מיקרופסקל (בקושי נשמע) ל-200 פסקל (רועש עד כאב). לחץ ה-RMS (שורש ממוצע הריבועים) מדווח בדרך כלל עבור צלילים רציפים.
דוגמה: דיבור רגיל יוצר 0.02 פסקל (63 דציבל). הופעת רוק מגיעה ל-2 פסקל (100 דציבל) — לחץ גבוה פי 100 אך רק פי 6 יותר חזק מבחינה תפיסתית.
עוצמת קול (W/m²)
הספק אקוסטי ליחידת שטח
עוצמת קול מודדת את זרימת האנרגיה האקוסטית דרך משטח, בוואט למטר רבוע. היא קשורה ללחץ² והיא יסודית בחישוב הספק הקול. סף השמיעה הוא 10⁻¹² W/m², בעוד שמנוע סילון מייצר 1 W/m² מטווח קרוב.
דוגמה: ללחישה יש עוצמה של 10⁻¹⁰ W/m² (20 דציבל). סף הכאב הוא 1 W/m² (120 דציבל) — טריליון פעם יותר אינטנסיבי.
- 0 דציבל SPL = 20 מיקרופסקל (סף השמיעה), לא שקט — נקודת ייחוס
- כל +10 דציבל = עלייה בלחץ פי 10, אך רק פי 2 עוצמת קול נתפסת
- סולם הדציבל הוא לוגריתמי: 60 דציבל + 60 דציבל ≠ 120 דציבל (מסכם ל-63 דציבל!)
- השמיעה האנושית נעה בין 0-140 דציבל (יחס לחץ של 1:10 מיליון)
- לחץ קול ≠ עוצמת קול: 100 הרץ דורש יותר דציבלים מ-1 קילוהרץ כדי להישמע באותה עוצמה
- ערכי דציבל שליליים אפשריים עבור צלילים שקטים יותר מהייחוס (למשל, -10 דציבל = 6.3 מיקרופסקל)
התפתחות היסטורית של מדידת קול
1877
המצאת הפונוגרף
תומאס אדיסון ממציא את הפונוגרף, המאפשר את ההקלטות וההשמעות הראשונות של קול, ומעורר עניין בכימות רמות שמע.
1920s
הצגת הדציבל
מעבדות הטלפון של בל מציגות את הדציבל למדידת אובדן שידור בכבלי טלפון. על שם אלכסנדר גרהם בל, הוא הופך במהירות לתקן למדידת שמע.
1933
עקומות פלטשר-מנסון
הארווי פלטשר ווילדן א. מנסון מפרסמים קווי מתאר של עוצמת קול שווה המראים רגישות שמיעה תלוית תדר, ומניחים את היסודות לשקלול A ולסולם הפונים.
1936
מד רמת קול
פותח מד רמת הקול המסחרי הראשון, המאחד את מדידת הרעש ליישומים תעשייתיים וסביבתיים.
1959
תקינת סולם הסונים
סטנלי סמית' סטיבנס מפרסם את סולם הסונים (ISO 532), המספק מדד ליניארי של עוצמת קול נתפסת, כאשר הכפלת הסונים = הכפלת עוצמת הקול הנתפסת.
1970
תקני OSHA
מינהל הבטיחות והבריאות התעסוקתית בארה"ב (OSHA) קובע מגבלות חשיפה לרעש (85-90 דציבל TWA), והופך את מדידת הקול לחיונית לבטיחות במקום העבודה.
2003
עדכון ISO 226
עדכון קווי מתאר של עוצמת קול שווה על בסיס מחקר מודרני, המשכלל את מדידות הפונים ואת דיוק שקלול A על פני תדרים.
2010s
תקני אודיו דיגיטליים
LUFS (יחידות עוצמת קול יחסית לסולם מלא) הפכו לתקן לשידור והזרמה, והחליפו מדידות מבוססות שיא בלבד במדידת עוצמת קול מבוססת תפיסה.
עזרי זיכרון והפניה מהירה
חישוב מהיר בראש
- **+3 דציבל = הכפלת הספק** (בקושי מורגש לרוב האנשים)
- **+6 דציבל = הכפלת לחץ** (חוק ריבוע הפוך, חציית מרחק)
- **+10 דציבל ≈ פי 2 יותר חזק** (עוצמת הקול הנתפסת מוכפלת)
- **+20 דציבל = פי 10 לחץ** (שני עשורים בסולם לוגריתמי)
- **60 דציבל SPL ≈ שיחה רגילה** (במרחק מטר אחד)
- **85 דציבל = מגבלת 8 שעות של OSHA** (סף הגנה על השמיעה)
- **120 דציבל = סף הכאב** (אי נוחות מיידית)
כללי חיבור דציבלים
- **מקורות שווים:** 80 דציבל + 80 דציבל = 83 דציבל (לא 160!)
- **בהפרש של 10 דציבל:** 90 דציבל + 80 דציבל ≈ 90.4 דציבל (המקור השקט יותר כמעט ולא משנה)
- **בהפרש של 20 דציבל:** 90 דציבל + 70 דציבל ≈ 90.04 דציבל (תרומה זניחה)
- **הכפלת מקורות:** N מקורות שווים = מקורי + 10×log₁₀(N) דציבל
- **10 מקורות שווים של 80 דציבל = 90 דציבל בסך הכל** (לא 800 דציבל!)
שננו את נקודות הייחוס האלה
- **0 דציבל SPL** = 20 מיקרופסקל = סף השמיעה
- **20 דציבל** = לחישה, ספרייה שקטה
- **60 דציבל** = שיחה רגילה, משרד
- **85 דציבל** = תנועה כבדה, סיכון לשמיעה
- **100 דציבל** = מועדון לילה, מסור שרשרת
- **120 דציבל** = הופעת רוק, רעם
- **140 דציבל** = ירייה, מנוע סילון בקרבת מקום
- **194 דציבל** = מקסימום תיאורטי באטמוספירה
הימנעו מהטעויות האלה
- **לעולם אל תחברו דציבלים באופן אריתמטי** — השתמשו בנוסחאות חיבור לוגריתמיות
- **dBA ≠ דציבל SPL** — שקלול A מפחית בס, לא ניתן להמיר ישירות
- **הכפלת מרחק** ≠ חצי מהרמה (זה -6 דציבל, לא -50%)
- **3 דציבל בקושי מורגש,** לא פי 3 יותר חזק — התפיסה היא לוגריתמית
- **0 דציבל ≠ שקט** — זהו נקודת הייחוס (20 מיקרופסקל), יכול להיות שלילי
- **פון ≠ דציבל** למעט ב-1 קילוהרץ — עוצמת קול שווה תלוית תדר
דוגמאות המרה מהירות
הסולם הלוגריתמי: מדוע דציבלים עובדים
קול משתרע על פני טווח עצום — הצליל החזק ביותר שאנו יכולים לסבול חזק פי 10 מיליון מהשקט ביותר. סולם ליניארי יהיה לא מעשי. סולם הדציבלים הלוגריתמי דוחס טווח זה ומתאים לאופן שבו אוזנינו תופסות שינויים בקול.
מדוע לוגריתמי?
שלוש סיבות הופכות את המדידה הלוגריתמית לחיונית:
- תפיסה אנושית: האוזניים מגיבות באופן לוגריתמי — הכפלת הלחץ נשמעת כמו +6 דציבל, לא פי 2
- דחיסת טווח: 0-140 דציבל לעומת 20 מיקרופסקל - 200 פסקל (לא מעשי לשימוש יומיומי)
- כפל הופך לחיבור: שילוב מקורות קול משתמש בחיבור פשוט
- סולם טבעי: גורמים של 10 הופכים לצעדים שווים (20 דציבל, 30 דציבל, 40 דציבל...)
טעויות לוגריתמיות נפוצות
הסולם הלוגריתמי אינו אינטואיטיבי. הימנעו משגיאות אלה:
- 60 דציבל + 60 דציבל = 63 דציבל (לא 120 דציבל!) — חיבור לוגריתמי
- 90 דציבל - 80 דציבל ≠ 10 דציבל הבדל — החסירו ערכים, ואז בצעו אנטי-לוגריתם
- הכפלת המרחק מפחיתה את הרמה ב-6 דציבל (לא ב-50%)
- חציית ההספק = -3 דציבל (לא -50%)
- עלייה של 3 דציבל = פי 2 הספק (בקושי מורגש), 10 דציבל = פי 2 עוצמת קול (נשמע בבירור)
נוסחאות חיוניות
משוואות ליבה לחישובי רמת קול:
- לחץ: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
- עוצמה: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
- הספק: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
- שילוב מקורות שווים: L_total = L + 10×log₁₀(n), כאשר n = מספר המקורות
- חוק המרחק: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) עבור מקורות נקודתיים
חיבור רמות קול
לא ניתן לחבר דציבלים באופן אריתמטי. השתמשו בחיבור לוגריתמי:
- שני מקורות שווים: L_total = L_single + 3 dB (למשל, 80 דציבל + 80 דציבל = 83 דציבל)
- עשרה מקורות שווים: L_total = L_single + 10 dB
- רמות שונות: המירו לליניארי, חברו, והמירו בחזרה (מורכב)
- כלל אצבע: הוספת מקורות בהפרש של 10+ דציבל בקושי מגדילה את הסך הכל (<0.5 דציבל)
- דוגמה: מכונה של 90 דציבל + רקע של 70 דציבל = 90.04 דציבל (בקושי מורגש)
מדדי רמת קול
| מקור / סביבה | רמת קול | הקשר / בטיחות |
|---|---|---|
| סף השמיעה | 0 דציבל SPL | נקודת ייחוס, 20 מיקרופסקל, תנאים אנאכואיים |
| נשימה, רשרוש עלים | 10 דציבל | כמעט שקט, מתחת לרעש הסביבה החיצוני |
| לחישה במרחק 1.5 מטר | 20-30 דציבל | שקט מאוד, סביבה שקטה כמו ספרייה |
| משרד שקט | 40-50 דציבל | רעש רקע של מיזוג אוויר, הקלדה על מקלדת |
| שיחה רגילה | 60-65 דציבל | במרחק מטר אחד, האזנה נוחה |
| מסעדה הומה | 70-75 דציבל | רועש אך נסבל למשך שעות |
| שואב אבק | 75-80 דציבל | מציק, אך ללא סיכון מיידי |
| תנועה כבדה, שעון מעורר | 80-85 דציבל | מגבלת 8 שעות של OSHA, סיכון לטווח ארוך |
| מכסחת דשא, בלנדר | 85-90 דציבל | מומלץ להשתמש בהגנה על השמיעה לאחר שעתיים |
| רכבת תחתית, כלי עבודה חשמליים | 90-95 דציבל | רועש מאוד, מקסימום שעתיים ללא הגנה |
| מועדון לילה, נגן MP3 בעוצמה מרבית | 100-110 דציבל | נזק לאחר 15 דקות, עייפות שמיעתית |
| הופעת רוק, צופר רכב | 110-115 דציבל | כואב, סיכון לנזק מיידי |
| רעם, סירנה בקרבת מקום | 120 דציבל | סף הכאב, הגנה על השמיעה חובה |
| מנוע סילון במרחק 30 מטר | 130-140 דציבל | נזק קבוע גם בחשיפה קצרה |
| ירייה, ארטילריה | 140-165 דציבל | סיכון לקרע בעור התוף, זעזוע |
רמות קול בעולם האמיתי: משקט לכאב
הבנת רמות קול באמצעות דוגמאות מוכרות עוזרת לכייל את התפיסה שלכם. הערה: חשיפה ממושכת מעל 85 דציבל מסכנת נזק לשמיעה.
| דציבל SPL | לחץ (פסקל) | מקור קול / סביבה | השפעה / תפיסה / בטיחות |
|---|---|---|---|
| 0 דציבל | 20 מיקרופסקל | סף השמיעה (1 קילוהרץ) | בקושי נשמע בחדר אנאכואי, מתחת לרעש הסביבה החיצוני |
| 10 דציבל | 63 מיקרופסקל | נשימה רגילה, רשרוש עלים | שקט במיוחד, קרוב לשקט מוחלט |
| 20 דציבל | 200 מיקרופסקל | לחישה במרחק 5 רגל, ספרייה שקטה | שקט מאוד, סביבה שלווה |
| 30 דציבל | 630 מיקרופסקל | אזור כפרי שקט בלילה, לחישה רכה | שקט, מתאים לאולפני הקלטות |
| 40 דציבל | 2 מיליפסקל | משרד שקט, זמזום מקרר | שקט מתון, רמת רעש רקע |
| 50 דציבל | 6.3 מיליפסקל | תנועה קלה, שיחה רגילה מרחוק | נוח, קל להתרכז |
| 60 דציבל | 20 מיליפסקל | שיחה רגילה (3 רגל), מדיח כלים | צליל פנימי רגיל, אין סיכון לשמיעה |
| 70 דציבל | 63 מיליפסקל | מסעדה הומה, שואב אבק, שעון מעורר | רועש אך נוח לטווח קצר |
| 80 דציבל | 200 מיליפסקל | תנועה כבדה, טוחן אשפה, בלנדר | רועש; סיכון לשמיעה לאחר 8 שעות ביום |
| 85 דציבל | 356 מיליפסקל | מפעל רועש, בלנדר מזון, מכסחת דשא | מגבלת OSHA: נדרשת הגנה על השמיעה לחשיפה של 8 שעות |
| 90 דציבל | 630 מיליפסקל | רכבת תחתית, כלי עבודה חשמליים, צעקות | רועש מאוד; נזק לאחר שעתיים |
| 100 דציבל | 2 פסקל | מועדון לילה, מסור שרשרת, נגן MP3 בעוצמה מרבית | רועש במיוחד; נזק לאחר 15 דקות |
| 110 דציבל | 6.3 פסקל | הופעת רוק בשורה הראשונה, צופר רכב במרחק 3 רגל | רועש עד כאב; נזק לאחר דקה אחת |
| 120 דציבל | 20 פסקל | רעם, סירנת אמבולנס, וובוזלה | סף הכאב; סיכון לנזק מיידי |
| 130 דציבל | 63 פסקל | פטיש אוויר במרחק מטר אחד, המראת מטוס קרב | כאב אוזניים, נזק מיידי לשמיעה |
| 140 דציבל | 200 פסקל | ירייה, מנוע סילון במרחק 30 מטר, זיקוקים | נזק קבוע גם בחשיפה קצרה |
| 150 דציבל | 630 פסקל | מנוע סילון במרחק 3 מטר, ירי ארטילרי | אפשרות לקרע בעור התוף |
| 194 דציבל | 101.3 קילופסקל | מקסימום תיאורטי באטמוספירת כדור הארץ | גל לחץ = 1 אטמוספירה; גל הלם |
פסיכואקוסטיקה: כיצד אנו תופסים קול
מדידת קול חייבת להתחשב בתפיסה האנושית. עוצמה פיזית אינה שווה לעוצמת קול נתפסת. יחידות פסיכואקוסטיות כמו פון וסון מגשרות על הפער בין פיזיקה לתפיסה, ומאפשרות השוואות משמעותיות בין תדרים.
פון (רמת עוצמת קול)
יחידת רמת עוצמת קול ביחס ל-1 קילוהרץ
ערכי הפון עוקבים אחר קווי מתאר של עוצמת קול שווה (ISO 226:2003). לצליל של N פון יש אותה עוצמת קול נתפסת כמו N דציבל SPL ב-1 קילוהרץ. ב-1 קילוהרץ, פון = דציבל SPL בדיוק. בתדרים אחרים, הם שונים באופן דרמטי עקב רגישות האוזן.
- ייחוס 1 קילוהרץ: 60 פון = 60 דציבל SPL ב-1 קילוהרץ (לפי הגדרה)
- 100 הרץ: 60 פון ≈ 70 דציבל SPL (נדרשים +10 דציבל לעוצמת קול שווה)
- 50 הרץ: 60 פון ≈ 80 דציבל SPL (נדרשים +20 דציבל — בס נשמע שקט יותר)
- 4 קילוהרץ: 60 פון ≈ 55 דציבל SPL (-5 דציבל — שיא רגישות האוזן)
- יישום: אקווליזציית אודיו, כיול מכשירי שמיעה, הערכת איכות קול
- מגבלה: תלוי תדר; דורש צלילים טהורים או ניתוח ספקטרום
סון (עוצמת קול נתפסת)
יחידה ליניארית של עוצמת קול סובייקטיבית
סונים מכמתים את עוצמת הקול הנתפסת באופן ליניארי: 2 סונים נשמעים חזקים פי שניים מ-1 סון. מוגדר על ידי חוק החזקה של סטיבנס, 1 סון = 40 פון. הכפלת הסונים = +10 פון = +10 דציבל ב-1 קילוהרץ.
- 1 סון = 40 פון = 40 דציבל SPL ב-1 קילוהרץ (הגדרה)
- הכפלה: 2 סונים = 50 פון, 4 סונים = 60 פון, 8 סונים = 70 פון
- חוק סטיבנס: עוצמת קול נתפסת ∝ (עוצמה)^0.3 עבור צלילים ברמה בינונית
- עולם אמיתי: שיחה (1 סון), שואב אבק (4 סונים), מסור שרשרת (64 סונים)
- יישום: דירוג רעש של מוצרים, השוואות מכשירים, הערכה סובייקטיבית
- יתרון: אינטואיטיבי — 4 סונים נשמעים מילולית פי 4 יותר חזק מ-1 סון
יישומים מעשיים בתעשיות שונות
הנדסת אודיו והפקה
אודיו מקצועי משתמש בדציבלים באופן נרחב לרמות אות, מיקס ומאסטרינג:
- 0 dBFS (סולם מלא): רמה דיגיטלית מקסימלית לפני קליפינג
- מיקס: מטרה של -6 עד -3 dBFS שיא, -12 עד -9 dBFS RMS למרווח (headroom)
- מאסטרינג: -14 LUFS (יחידות עוצמת קול) להזרמה, -9 LUFS לרדיו
- יחס אות לרעש: >90 דציבל לציוד מקצועי, >100 דציבל לאודיופילים
- טווח דינמי: מוזיקה קלאסית 60+ דציבל, מוזיקת פופ 6-12 דציבל (מלחמת העוצמה)
- אקוסטיקת חדר: זמן הדהוד RT60, נקודות גלגול של -3 דציבל לעומת -6 דציבל
בטיחות תעסוקתית (OSHA/NIOSH)
מגבלות חשיפה לרעש במקום העבודה מונעות אובדן שמיעה:
- OSHA: 85 דציבל = רמת פעולה של 8 שעות TWA (ממוצע משוקלל בזמן)
- 90 דציבל: 8 שעות חשיפה מקסימלית ללא הגנה
- 95 דציבל: 4 שעות מקסימום, 100 דציבל: 2 שעות, 105 דציבל: שעה אחת (כלל החצייה)
- 115 דציבל: 15 דקות מקסימום ללא הגנה
- 140 דציבל: סכנה מיידית — הגנה על השמיעה חובה
- דוזימטריה: מעקב אחר חשיפה מצטברת באמצעות דוזימטרים לרעש
רעש סביבתי וקהילתי
תקנות סביבתיות מגנות על בריאות הציבור ואיכות החיים:
- הנחיות ארגון הבריאות העולמי: <55 דציבל ביום, <40 דציבל בלילה בחוץ
- EPA: Ldn (ממוצע יום-לילה) <70 דציבל למניעת אובדן שמיעה
- מטוסים: ה-FAA דורש קווי מתאר של רעש לשדות תעופה (מגבלת 65 דציבל DNL)
- בנייה: המגבלות המקומיות הן בדרך כלל 80-90 דציבל בקו הנכס
- תנועה: מחסומי רעש בכבישים מהירים מכוונים להפחתה של 10-15 דציבל
- מדידה: שקלול dBA מקרב את תגובת המטרד האנושית
אקוסטיקת חדר ואדריכלות
עיצוב אקוסטי דורש בקרת רמת קול מדויקת:
- מובנות דיבור: מטרה של 65-70 דציבל אצל המאזין, <35 דציבל רקע
- אולמות קונצרטים: 80-95 דציבל שיא, 2-2.5 שניות זמן הדהוד
- אולפני הקלטות: NC 15-20 (עקומות קריטריון רעש), <25 דציבל סביבתי
- כיתות לימוד: <35 דציבל רקע, יחס דיבור לרעש של 15+ דציבל
- דירוגי STC: סיווג העברת קול (ביצועי בידוד קירות)
- NRC: מקדם הפחתת רעש לחומרי ספיגה
המרות וחישובים נפוצים
נוסחאות חיוניות לעבודה יומיומית באקוסטיקה:
הפניה מהירה
| מ- | ל- | נוסחה | דוגמה |
|---|---|---|---|
| דציבל SPL | פסקל | Pa = 20µPa × 10^(dB/20) | 60 דציבל = 0.02 פסקל |
| פסקל | דציבל SPL | dB = 20 × log₁₀(Pa / 20µPa) | 0.02 פסקל = 60 דציבל |
| דציבל SPL | W/m² | I = 10⁻¹² × 10^(dB/10) | 60 דציבל ≈ 10⁻⁶ W/m² |
| פון | סון | sone = 2^((phon-40)/10) | 60 פון = 4 סון |
| סון | פון | phon = 40 + 10×log₂(sone) | 4 סון = 60 פון |
| נפר | דציבל | dB = Np × 8.686 | 1 נפר = 8.686 דציבל |
| בל | דציבל | dB = B × 10 | 6 בל = 60 דציבל |
הפניה מלאה להמרת יחידות קול
כל יחידות הקול עם נוסחאות המרה מדויקות. ייחוס: 20 מיקרופסקל (סף השמיעה), 10⁻¹² W/m² (עוצמת ייחוס)
המרות דציבלים (dB SPL)
Base Unit: דציבל SPL (ביחס ל-20 מיקרופסקל)
| From | To | Formula | Example |
|---|---|---|---|
| דציבל SPL | פסקל | Pa = 20×10⁻⁶ × 10^(dB/20) | 60 דציבל = 0.02 פסקל |
| דציבל SPL | מיקרופסקל | µPa = 20 × 10^(dB/20) | 60 דציבל = 20,000 מיקרופסקל |
| דציבל SPL | W/m² | I = 10⁻¹² × 10^(dB/10) | 60 דציבל ≈ 10⁻⁶ W/m² |
| פסקל | דציבל SPL | dB = 20 × log₁₀(Pa / 20µPa) | 0.02 פסקל = 60 דציבל |
| מיקרופסקל | דציבל SPL | dB = 20 × log₁₀(µPa / 20) | 20,000 מיקרופסקל = 60 דציבל |
יחידות לחץ קול
Base Unit: פסקל (Pa)
| From | To | Formula | Example |
|---|---|---|---|
| פסקל | מיקרופסקל | µPa = Pa × 1,000,000 | 0.02 פסקל = 20,000 מיקרופסקל |
| פסקל | בר | bar = Pa / 100,000 | 100,000 פסקל = 1 בר |
| פסקל | אטמוספירה | atm = Pa / 101,325 | 101,325 פסקל = 1 אטמוספירה |
| מיקרופסקל | פסקל | Pa = µPa / 1,000,000 | 20,000 מיקרופסקל = 0.02 פסקל |
המרות עוצמת קול
Base Unit: ואט למטר רבוע (W/m²)
| From | To | Formula | Example |
|---|---|---|---|
| W/m² | דציבל IL | dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²) | 10⁻⁶ W/m² = 60 דציבל IL |
| W/m² | W/cm² | W/cm² = W/m² / 10,000 | 1 W/m² = 0.0001 W/cm² |
| W/cm² | W/m² | W/m² = W/cm² × 10,000 | 0.0001 W/cm² = 1 W/m² |
המרות עוצמת קול (פסיכואקוסטיות)
סולמות עוצמת קול נתפסת תלויי תדר
| From | To | Formula | Example |
|---|---|---|---|
| פון | סון | sone = 2^((phon - 40) / 10) | 60 פון = 4 סון |
| סון | פון | phon = 40 + 10 × log₂(sone) | 4 סון = 60 פון |
| פון | דציבל SPL @ 1kHz | ב-1 קילוהרץ: פון = דציבל SPL | 60 פון = 60 דציבל SPL @ 1kHz |
| סון | תיאור | הכפלת סונים = עלייה של 10 פון | 8 סונים חזקים פי 2 מ-4 סונים |
יחידות לוגריתמיות מיוחדות
| From | To | Formula | Example |
|---|---|---|---|
| נפר | דציבל | dB = Np × 8.686 | 1 נפר = 8.686 דציבל |
| דציבל | נפר | Np = dB / 8.686 | 20 דציבל = 2.303 נפר |
| בל | דציבל | dB = B × 10 | 6 בל = 60 דציבל |
| דציבל | בל | B = dB / 10 | 60 דציבל = 6 בל |
קשרים אקוסטיים חיוניים
| Calculation | Formula | Example |
|---|---|---|
| SPL מלחץ | SPL = 20 × log₁₀(P / P₀) כאשר P₀ = 20 מיקרופסקל | 2 פסקל = 100 דציבל SPL |
| עוצמה מ-SPL | I = I₀ × 10^(SPL/10) כאשר I₀ = 10⁻¹² W/m² | 80 דציבל → 10⁻⁴ W/m² |
| לחץ מעוצמה | P = √(I × ρ × c) כאשר ρc ≈ 400 | 10⁻⁴ W/m² → 0.2 פסקל |
| חיבור מקורות לא מתואמים | SPL_total = 10 × log₁₀(10^(SPL₁/10) + 10^(SPL₂/10)) | 60 דציבל + 60 דציבל = 63 דציבל |
| הכפלת מרחק | SPL₂ = SPL₁ - 6 dB (מקור נקודתי) | 90 דציבל @ 1 מטר → 84 דציבל @ 2 מטר |
שיטות עבודה מומלצות למדידת קול
מדידה מדויקת
- השתמשו במדי רמת קול מכוילים מסוג 1 או 2 (IEC 61672)
- כיילו לפני כל מפגש עם מכייל אקוסטי (94 או 114 דציבל)
- מקמו את המיקרופון הרחק ממשטחים מחזירים (גובה טיפוסי 1.2-1.5 מטר)
- השתמשו בתגובה איטית (1 שנייה) לצלילים יציבים, מהירה (125 אלפיות השנייה) לצלילים משתנים
- השתמשו במגן רוח בחוץ (רעש רוח מתחיל ב-12 מייל לשעה / 5 מטר לשנייה)
- הקליטו במשך 15+ דקות כדי לתפוס שינויים זמניים
שקלול תדרים
- שקלול A (dBA): שימוש כללי, רעש סביבתי, תעסוקתי
- שקלול C (dBC): מדידות שיא, הערכת תדרים נמוכים
- שקלול Z (dBZ): תגובה שטוחה לניתוח ספקטרום מלא
- לעולם אל תמירו dBA ↔ dBC — תלוי בתוכן התדרים
- שקלול A מקרב את קו המתאר של 40 פון (עוצמת קול מתונה)
- השתמשו בניתוח רצועת אוקטבה למידע תדר מפורט
דיווח מקצועי
- ציינו תמיד: דציבל SPL, dBA, dBC, dBZ (לעולם לא רק 'דציבל')
- דווחו על שקלול זמן: מהיר, איטי, אימפולס
- כללו מרחק, גובה מדידה וכיוון
- ציינו את רמות רעש הרקע בנפרד
- דווחו על Leq (רמה רציפה שוות ערך) עבור צלילים משתנים
- כללו את אי-הוודאות של המדידה (בדרך כלל ±1-2 דציבל)
הגנה על השמיעה
- 85 דציבל: שקלו הגנה בחשיפה ממושכת (>8 שעות)
- 90 דציבל: הגנה חובה לאחר 8 שעות (OSHA)
- 100 דציבל: השתמשו בהגנה לאחר שעתיים
- 110 דציבל: הגנו לאחר 30 דקות, הגנה כפולה מעל 115 דציבל
- אטמי אוזניים: הפחתה של 15-30 דציבל, אוזניות: 20-35 דציבל
- לעולם אל תחצו 140 דציבל גם עם הגנה — סיכון לטראומה פיזית
עובדות מרתקות על קול
שירי לווייתן כחול
לווייתנים כחולים מפיקים קריאות של עד 188 דציבל SPL מתחת למים — הצליל הביולוגי החזק ביותר על פני כדור הארץ. קריאות אלו בתדר נמוך (15-20 הרץ) יכולות לנוע מאות קילומטרים דרך האוקיינוס, ומאפשרות תקשורת בין לווייתנים על פני מרחקים עצומים.
חדרים אנאכואיים
החדר השקט ביותר בעולם (Microsoft, רדמונד) מודד -20.6 דציבל SPL — שקט יותר מסף השמיעה. אנשים יכולים לשמוע את פעימות הלב שלהם, את זרימת הדם ואפילו את קרקור הבטן. איש לא נשאר יותר מ-45 דקות עקב חוסר התמצאות.
התפרצות קרקטואה (1883)
הצליל החזק ביותר בהיסטוריה המתועדת: 310 דציבל SPL במקור, נשמע במרחק 3,000 מייל. גל הלחץ הקיף את כדור הארץ 4 פעמים. מלחים במרחק 40 מייל סבלו מקרעים בעור התוף. עוצמה כזו אינה יכולה להתקיים באטמוספירה רגילה — היא יוצרת גלי הלם.
גבול תיאורטי
194 דציבל SPL הוא המקסימום התיאורטי באטמוספירת כדור הארץ בגובה פני הים — מעבר לכך, אתם יוצרים גל הלם (פיצוץ), לא גל קול. ב-194 דציבל, הדלילות שווה לוואקום (0 פסקל), כך שהקול הופך ללא רציף.
שמיעת כלבים
כלבים שומעים בטווח 67-45,000 הרץ (לעומת בני אדם 20-20,000 הרץ) ומזהים צלילים ממרחק פי 4. רגישות השמיעה שלהם מגיעה לשיאה בסביבות 8 קילוהרץ — 10 דציבל יותר רגישים מבני אדם. זו הסיבה שמשרוקיות לכלבים עובדות: 23-54 קילוהרץ, בלתי נשמעות לבני אדם.
רמות קול בסרטים
בתי קולנוע מכוונים לממוצע של 85 דציבל SPL (Leq) עם שיאים של 105 דציבל (מפרט Dolby). זה חזק ב-20 דציבל מצפייה ביתית. תגובת תדרים נמוכים מורחבת: סאב-וופרים של 20 הרץ מאפשרים פיצוצים והשפעות מציאותיות — מערכות ביתיות בדרך כלל חותכות ב-40-50 הרץ.
קטלוג יחידות מלא
סולמות דציבלים
| יחידה | סמל | סוג | הערות / שימוש |
|---|---|---|---|
| דציבל (רמת לחץ קול) | dB SPL | סולמות דציבלים | היחידה הנפוצה ביותר |
| דציבל | dB | סולמות דציבלים | היחידה הנפוצה ביותר |
לחץ קול
| יחידה | סמל | סוג | הערות / שימוש |
|---|---|---|---|
| פסקל | Pa | לחץ קול | היחידה הנפוצה ביותר |
| מיקרופסקל | µPa | לחץ קול | היחידה הנפוצה ביותר |
| בר (לחץ קול) | bar | לחץ קול | בשימוש נדיר לקול; 1 בר = 10⁵ פסקל. נפוץ יותר בהקשרי לחץ. |
| אטמוספירה (לחץ קול) | atm | לחץ קול | יחידת לחץ אטמוספרי, בשימוש נדיר למדידת קול. |
עוצמת קול
| יחידה | סמל | סוג | הערות / שימוש |
|---|---|---|---|
| ואט למטר רבוע | W/m² | עוצמת קול | היחידה הנפוצה ביותר |
| ואט לסנטימטר רבוע | W/cm² | עוצמת קול |
סולמות עוצמה
| יחידה | סמל | סוג | הערות / שימוש |
|---|---|---|---|
| פון (רמת עוצמה ב-1 קילוהרץ) | phon | סולמות עוצמה | רמת עוצמת קול שווה, ביחס ל-1 קילוהרץ. עוצמת קול נתפסת תלוית תדר. |
| סון (עוצמה נתפסת) | sone | סולמות עוצמה | סולם עוצמת קול ליניארי שבו 2 סונים = פי 2 יותר חזק. 1 סון = 40 פון. |
יחידות מיוחדות
| יחידה | סמל | סוג | הערות / שימוש |
|---|---|---|---|
| נפר | Np | יחידות מיוחדות | היחידה הנפוצה ביותר |
| בל | B | יחידות מיוחדות |
שאלות נפוצות
מדוע איני יכול להמיר dBA ל-dB SPL?
שקלול dBA מיישם משקל תלוי תדר המנחית תדרים נמוכים. צליל של 100 הרץ ב-80 דציבל SPL מודד ~70 dBA (שקלול של -10 דציבל), בעוד שצליל של 1 קילוהרץ ב-80 דציבל SPL מודד 80 dBA (ללא שקלול). ללא ידיעת ספקטרום התדרים, ההמרה בלתי אפשרית. תצטרכו ניתוח FFT והחלת עקומת שקלול A הפוכה.
מדוע 3 דציבל נחשב בקושי מורגש?
+3 דציבל = הכפלת הספק או עוצמה, אך רק עלייה בלחץ פי 1.4. התפיסה האנושית פועלת לפי תגובה לוגריתמית: עלייה של 10 דציבל נשמעת בערך פי 2 יותר חזק. 3 דציבל הוא השינוי הקטן ביותר שרוב האנשים מבחינים בו בתנאים מבוקרים; בסביבות אמיתיות, נדרשים 5+ דציבל.
איך אני מחבר שתי רמות קול?
לא ניתן לחבר דציבלים באופן אריתמטי. עבור רמות שוות: L_total = L + 3 dB. עבור רמות שונות: המירו לליניארי (10^(dB/10)), חברו, והמירו בחזרה (10×log₁₀). דוגמה: 80 דציבל + 80 דציבל = 83 דציבל (לא 160 דציבל!). כלל אצבע: מקור שקט ב-10+ דציבל תורם פחות מ-0.5 דציבל לסך הכל.
מה ההבדל בין דציבל, dBA ו-dBC?
דציבל SPL: רמת לחץ קול לא משוקללת. dBA: משוקלל A (מקרב את השמיעה האנושית, מנחית בס). dBC: משוקלל C (כמעט שטוח, סינון מינימלי). השתמשו ב-dBA לרעש כללי, סביבתי, תעסוקתי. השתמשו ב-dBC למדידות שיא והערכת תדרים נמוכים. הם מודדים את אותו קול באופן שונה — אין המרה ישירה.
מדוע חציית המרחק אינה חוצה את רמת הקול?
קול פועל לפי חוק ריבוע הפוך: הכפלת המרחק מפחיתה את העוצמה ברבע (לא בחצי). בדציבלים: כל הכפלת מרחק = -6 דציבל. דוגמה: 90 דציבל במטר אחד הופך ל-84 דציבל ב-2 מטר, 78 דציבל ב-4 מטר, 72 דציבל ב-8 מטר. זה מניח מקור נקודתי בשדה חופשי — בחדרים יש החזרים שמסבכים זאת.
האם קול יכול לרדת מתחת ל-0 דציבל?
כן! 0 דציבל SPL הוא נקודת הייחוס (20 מיקרופסקל), לא שקט. דציבלים שליליים פירושם שקט יותר מהייחוס. דוגמה: -10 דציבל SPL = 6.3 מיקרופסקל. חדרים אנאכואיים מודדים עד -20 דציבל. עם זאת, רעש תרמי (תנועה מולקולרית) קובע גבול מוחלט סביב -23 דציבל בטמפרטורת החדר.
מדוע מדי רמת קול מקצועיים עולים 500-5000 דולר?
דיוק וכיול. מדי רמה מסוג 1 עומדים בתקן IEC 61672 (±0.7 דציבל, 10 הרץ - 20 קילוהרץ). מדי רמה זולים: שגיאה של ±2-5 דציבל, תגובת תדרים נמוכים/גבוהים ירודה, ללא כיול. שימוש מקצועי דורש כיול עקיב, רישום, ניתוח אוקטבות ועמידות. עמידה בתקנות חוק/OSHA דורשת ציוד מוסמך.
מה הקשר בין פון לדציבל?
ב-1 קילוהרץ: פון = דציבל SPL בדיוק (לפי הגדרה). בתדרים אחרים: הם נבדלים עקב רגישות האוזן. דוגמה: 60 פון דורשים 60 דציבל ב-1 קילוהרץ, אך 70 דציבל ב-100 הרץ (+10 דציבל) ו-55 דציבל ב-4 קילוהרץ (-5 דציבל). הפון מתחשב בקווי מתאר של עוצמת קול שווה, בעוד הדציבל לא.
מדריך כלים מלא
כל 71 הכלים הזמינים ב-UNITS