Logaritmikus egység, amely a hangnyomásszintet méri

A dB SPL (hangnyomásszint) a hangnyomást a 20 µPa-hoz, az emberi hallásküszöbhöz képest méri. A logaritmikus skála azt jelenti, hogy +10 dB = 10-szeres nyomásnövekedés, +20 dB = 100-szoros nyomásnövekedés, de csak kétszeres észlelt hangosság az emberi hallás nem linearitása miatt.

Példa: Egy 60 dB-es beszélgetésnek 1000-szer nagyobb a nyomása, mint a 0 dB-es hallásküszöbnek, de szubjektíven csak 16-szor hangosabbnak tűnik.

A hanghullámok által kifejtett fizikai erő területegységenként

A hangnyomás a hanghullám által okozott pillanatnyi nyomásváltozás, amelyet pascalban (Pa) mérnek. Ez 20 µPa-tól (alig hallható) 200 Pa-ig (fájdalmasan hangos) terjed. A folytonos hangok esetében általában az RMS (effektív érték) nyomást adják meg.

Példa: A normál beszéd 0,02 Pa-t (63 dB) hoz létre. Egy rockkoncert eléri a 2 Pa-t (100 dB) – 100-szor nagyobb nyomás, de érzékelésileg csak 6-szor hangosabb.

Akusztikus teljesítmény területegységenként

A hangintenzitás az akusztikus energia áramlását méri egy felületen keresztül, watt per négyzetméterben. Ez a nyomás négyzetével arányos, és alapvető a hangteljesítmény kiszámításához. A hallásküszöb 10⁻¹² W/m², míg egy sugárhajtómű közelről 1 W/m²-t termel.

Példa: Egy suttogás intenzitása 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). A fájdalomküszöb 1 W/m² (120 dB) – egy billió-szor intenzívebb.

A fonográf feltalálása

Thomas Edison feltalálja a fonográfot, amely lehetővé teszi a hang első felvételeit és lejátszását, felkeltve az érdeklődést a hangszintek számszerűsítése iránt.

A decibel bevezetése

A Bell Telephone Laboratories bevezeti a decibelt a telefonkábelek átviteli veszteségének mérésére. Alexander Graham Bellről nevezték el, és gyorsan a hangmérés szabványává vált.

Fletcher-Munson-görbék

Harvey Fletcher és Wilden A. Munson közzéteszik az egyenlő hangossági szintek görbéit, amelyek bemutatják a frekvenciafüggő hallásérzékenységet, megalapozva az A-súlyozást és a phon skálát.

Hangszintmérő

Kifejlesztették az első kereskedelmi hangszintmérőt, amely szabványosította a zajmérést ipari és környezeti alkalmazásokhoz.

A son skála szabványosítása

Stanley Smith Stevens hivatalossá teszi a son skálát (ISO 532), amely lineáris mértéket biztosít az észlelt hangossághoz, ahol a sonok duplázása = az észlelt hangosság duplázódása.

OSHA szabványok

Az Egyesült Államok Munkahelyi Biztonsági és Egészségvédelmi Hivatala (OSHA) zajexpozíciós határértékeket (85-90 dB TWA) állapít meg, ami a hangmérést kritikussá teszi a munkahelyi biztonság szempontjából.

Az ISO 226 felülvizsgálata

Modern kutatásokon alapuló frissített egyenlő hangossági szintek görbéi, finomítva a phon méréseket és az A-súlyozás pontosságát a különböző frekvenciákon.

Digitális audioszabványok

A LUFS (Loudness Units relative to Full Scale) szabványosítása a műsorszórás és a streaming számára, felváltva a csak csúcsértékeken alapuló méréseket az észlelésen alapuló hangosságméréssel.

• **+3 dB = a teljesítmény megduplázódása** (a legtöbb ember számára alig észrevehető)
• **+6 dB = a nyomás megduplázódása** (négyzetes távolságtörvény, a távolság felezése)
• **+10 dB ≈ 2× hangosabb** (az észlelt hangosság megduplázódik)
• **+20 dB = 10× nyomás** (két dekád a logaritmikus skálán)
• **60 dB SPL ≈ normál beszélgetés** (1 méter távolságban)
• **85 dB = OSHA 8 órás határérték** (hallásvédelmi küszöb)
• **120 dB = fájdalomküszöb** (azonnali kényelmetlenség)

• **Egyenlő források:** 80 dB + 80 dB = 83 dB (nem 160!)
• **10 dB különbség:** 90 dB + 80 dB ≈ 90,4 dB (a halkabb forrás alig számít)
• **20 dB különbség:** 90 dB + 70 dB ≈ 90,04 dB (elhanyagolható hozzájárulás)
• **Források megduplázása:** N egyenlő forrás = eredeti + 10×log₁₀(N) dB
• **10 egyenlő 80 dB-es forrás = 90 dB összesen** (nem 800 dB!)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = hallásküszöb
• **20 dB** = suttogás, csendes könyvtár
• **60 dB** = normál beszélgetés, iroda
• **85 dB** = erős forgalom, halláskárosodás kockázata
• **100 dB** = éjszakai klub, láncfűrész
• **120 dB** = rockkoncert, mennydörgés
• **140 dB** = lövés, közeli sugárhajtómű
• **194 dB** = elméleti maximum a légkörben

• **Soha ne adja össze a dB-értékeket számtanilag** — használjon logaritmikus összeadási képleteket
• **dBA ≠ dB SPL** — Az A-súlyozás csökkenti a mély hangokat, nincs közvetlen átváltás
• **A távolság megduplázása** ≠ a szint felezése (ez -6 dB, nem -50%)
• **3 dB alig észrevehető,** nem 3× hangosabb — az érzékelés logaritmikus
• **0 dB ≠ csend** — ez a referenciapont (20 µPa), lehet negatív
• **phon ≠ dB** kivéve 1 kHz-en — frekvenciafüggő egyenlő hangosság

Három ok teszi elengedhetetlenné a logaritmikus mérést:

• Emberi érzékelés: A fül logaritmikusan reagál – a nyomás megduplázódása +6 dB-nek hangzik, nem kétszeresének
• Tartomány-tömörítés: 0-140 dB vs. 20 µPa - 200 Pa (napi használatra nem praktikus)
• A szorzás összeadássá válik: A hangforrások kombinálása egyszerű összeadást használ
• Természetes skálázás: A 10-es tényezők egyenlő lépésekké válnak (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

A logaritmikus skála nem intuitív. Kerülje el ezeket a hibákat:

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (nem 120 dB!) – logaritmikus összeadás
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB különbség – vonja le az értékeket, majd antilogaritmus
• A távolság megduplázása 6 dB-lel csökkenti a szintet (nem 50%-kal)
• A teljesítmény felezése = -3 dB (nem -50%)
• 3 dB-es növekedés = 2× teljesítmény (alig észrevehető), 10 dB = 2× hangosság (jól hallható)

A hangszint számítások alapvető egyenletei:

• Nyomás: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• Intenzitás: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• Teljesítmény: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• Egyenlő források kombinálása: L_total = L + 10×log₁₀(n), ahol n = a források száma
• Távolságtörvény: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) pontforrások esetén

A decibeleket nem lehet számtanilag összeadni. Használjon logaritmikus összeadást:

• Két egyenlő forrás: L_total = L_single + 3 dB (pl. 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Tíz egyenlő forrás: L_total = L_single + 10 dB
• Különböző szintek: Váltson lineárisra, adja össze, váltson vissza (bonyolult)
• Ökölszabály: 10+ dB-lel eltérő források hozzáadása alig növeli az összességet (<0,5 dB)
• Példa: 90 dB-es gép + 70 dB-es háttér = 90,04 dB (alig észrevehető)

A hangossági szint egysége, 1 kHz-re vonatkoztatva

A phon értékek az egyenlő hangossági szintek görbéit (ISO 226:2003) követik. Egy N phonos hangnak ugyanaz az észlelt hangossága, mint egy N dB SPL-es hangnak 1 kHz-en. 1 kHz-en a phon = dB SPL. Más frekvenciákon drámaian eltérnek a fül érzékenysége miatt.

• 1 kHz referencia: 60 phon = 60 dB SPL @ 1 kHz (definíció szerint)
• 100 Hz: 60 phon ≈ 70 dB SPL (+10 dB szükséges az egyenlő hangossághoz)
• 50 Hz: 60 phon ≈ 80 dB SPL (+20 dB szükséges – a basszus halkabbnak hangzik)
• 4 kHz: 60 phon ≈ 55 dB SPL (-5 dB – a fül csúcsérzékenysége)
• Alkalmazás: Hangequalizáció, hallókészülék-kalibrálás, hangminőség-értékelés
• Korlátozás: Frekvenciafüggő; tiszta hangokat vagy spektrumanalízist igényel

A szubjektív hangosság lineáris egysége

A sonok lineárisan számszerűsítik az érzékelt hangosságot: 2 son kétszer olyan hangosnak hangzik, mint 1 son. Stevens hatványtörvénye alapján definiálva, 1 son = 40 phon. A sonok megduplázása = +10 phon = +10 dB 1 kHz-en.

• 1 son = 40 phon = 40 dB SPL @ 1 kHz (definíció)
• Megduplázás: 2 son = 50 phon, 4 son = 60 phon, 8 son = 70 phon
• Stevens törvénye: Érzékelt hangosság ∝ (intenzitás)^0.3 közepes szintű hangoknál
• Valós világ: Beszélgetés (1 son), porszívó (4 son), láncfűrész (64 son)
• Alkalmazás: Termékzaj-besorolások, készülék-összehasonlítások, szubjektív értékelés
• Előny: Intuitív – 4 son szó szerint 4-szer hangosabbnak hangzik, mint 1 son

A professzionális audió széles körben használja a dB-t a jelszintekhez, a keveréshez és a masteringhez:

• 0 dBFS (teljes skála): Maximális digitális szint a vágás előtt
• Keverés: Cél -6-tól -3 dBFS-ig csúcs, -12-től -9 dBFS-ig RMS a headroom érdekében
• Mastering: -14 LUFS (hangossági egységek) streaminghez, -9 LUFS rádióhoz
• Jel-zaj arány: >90 dB professzionális berendezésekhez, >100 dB audiofileknek
• Dinamikatartomány: Klasszikus zene 60+ dB, popzene 6-12 dB (hangossági háború)
• Teremakusztika: RT60 utózengési idő, -3 dB vs -6 dB csillapítási pontok

A munkahelyi zajexpozíciós határértékek megakadályozzák a halláskárosodást:

• OSHA: 85 dB = 8 órás TWA (idővel súlyozott átlag) cselekvési szint
• 90 dB: 8 óra maximális expozíció védelem nélkül
• 95 dB: 4 óra max, 100 dB: 2 óra, 105 dB: 1 óra (felezési szabály)
• 115 dB: 15 perc max védelem nélkül
• 140 dB: Azonnali veszély – hallásvédő kötelező
• Dozimetria: Kumulatív expozíció követése zajdoziméterekkel

A környezetvédelmi előírások védik a közegészséget és az életminőséget:

• WHO irányelvek: <55 dB nappal, <40 dB éjjel a szabadban
• EPA: Ldn (nappali-éjszakai átlag) <70 dB a halláskárosodás megelőzésére
• Repülőgépek: Az FAA zajkontúrokat ír elő a repülőterek számára (65 dB DNL határérték)
• Építkezés: A helyi határértékek általában 80-90 dB a telekhatáron
• Közlekedés: Az autópálya-zajvédő falak 10-15 dB-es csökkentést céloznak
• Mérés: A dBA súlyozás közelíti az emberi zavarási reakciót

Az akusztikai tervezés precíz hangszint-szabályozást igényel:

• Beszédérthetőség: Cél 65-70 dB a hallgatónál, <35 dB háttérzaj
• Koncerttermek: 80-95 dB csúcs, 2-2,5 másodperces utózengési idő
• Hangstúdiók: NC 15-20 (zajkritérium-görbék), <25 dB környezeti zaj
• Osztálytermek: <35 dB háttérzaj, 15+ dB beszéd-zaj arány
• STC besorolások: Hangáteresztési osztály (falak szigetelési teljesítménye)
• NRC: Zajcsökkentési együttható az elnyelő anyagokhoz

• Használjon kalibrált 1. vagy 2. osztályú hangszintmérőket (IEC 61672)
• Minden alkalom előtt kalibráljon akusztikus kalibrátorral (94 vagy 114 dB)
• Helyezze a mikrofont távol a visszaverő felületektől (jellemző magasság 1,2-1,5 m)
• Használjon lassú választ (1s) az állandó hangokhoz, gyorsat (125ms) a változókhoz
• Alkalmazzon szélvédőt a szabadban (a szélzaj 12 mph / 5 m/s-nál kezdődik)
• Rögzítsen 15+ percig az időbeli változások rögzítéséhez

• A-súlyozás (dBA): Általános célú, környezeti, munkahelyi zaj
• C-súlyozás (dBC): Csúcsmérések, alacsony frekvenciás értékelés
• Z-súlyozás (dBZ): Lapos frekvenciaválasz a teljes spektrumanalízishez
• Soha ne váltson dBA ↔ dBC között – a frekvenciatartalomtól függ
• Az A-súlyozás a 40 phonos görbét közelíti (mérsékelt hangosság)
• Használjon oktávsáv-analízist a részletes frekvenciainformációkhoz

• Mindig adja meg: dB SPL, dBA, dBC, dBZ (soha ne csak 'dB')
• Jelentse az idősúlyozást: Gyors, Lassú, Impulzus
• Adja meg a távolságot, a mérési magasságot és az irányt
• Jegyezze fel a háttérzaj szintjét külön
• Jelentse a Leq-t (egyenértékű folyamatos szint) a változó hangokhoz
• Adja meg a mérési bizonytalanságot (jellemzően ±1-2 dB)

• 85 dB: Fontolja meg a védelmet hosszan tartó expozíció esetén (>8 óra)
• 90 dB: Kötelező védelem 8 óra után (OSHA)
• 100 dB: Használjon védelmet 2 óra után
• 110 dB: Védje magát 30 perc után, dupla védelem 115 dB felett
• Füldugók: 15-30 dB csökkentés, fülvédők: 20-35 dB
• Soha ne lépje túl a 140 dB-t még védelemmel sem – fizikai trauma veszélye

A kékbálnák akár 188 dB SPL erősségű hívásokat is kiadhatnak a víz alatt – ez a leghangosabb biológiai hang a Földön. Ezek az alacsony frekvenciájú hívások (15-20 Hz) több száz mérföldet tehetnek meg az óceánban, lehetővé téve a bálnák számára a kommunikációt hatalmas távolságokon keresztül.

A világ legcsendesebb szobája (Microsoft, Redmond) -20,6 dB SPL-t mér – halkabb, mint a hallásküszöb. Az emberek hallhatják a saját szívverésüket, a vérkeringésüket és még a gyomruk korgását is. A tájékozódási zavar miatt senki sem maradt 45 percnél tovább.

A feljegyzett történelem leghangosabb hangja: 310 dB SPL a forrásnál, 3000 mérföldről hallható. A nyomáshullám 4-szer kerülte meg a Földet. A 40 mérföldre lévő tengerészek dobhártyája beszakadt. Ilyen intenzitás nem létezhet normál légkörben – lökéshullámokat hoz létre.

A 194 dB SPL az elméleti maximum a Föld légkörében a tengerszinten – ezen túl lökéshullámot (robbanást) hoz létre, nem hanghullámot. 194 dB-nél a ritkulás egyenlő a vákuummal (0 Pa), így a hang folytonossága megszakad.

A kutyák 67-45 000 Hz-et hallanak (az emberek 20-20 000 Hz-ével szemben), és 4-szer távolabbról észlelik a hangokat. Hallásérzékenységük 8 kHz körül éri el a csúcsát – 10 dB-lel érzékenyebbek, mint az emberek. Ezért működnek a kutyasípok: 23-54 kHz, az emberek számára hallhatatlan.

A mozik 85 dB SPL átlagot (Leq) céloznak meg 105 dB-es csúcsokkal (Dolby specifikáció). Ez 20 dB-lel hangosabb, mint az otthoni filmnézés. A kiterjesztett alacsony frekvenciás válasz: a 20 Hz-es mélynyomók valósághű robbanásokat és becsapódásokat tesznek lehetővé – az otthoni rendszerek általában 40-50 Hz-nél vágnak.

A dBA frekvenciafüggő súlyozást alkalmaz, amely csillapítja az alacsony frekvenciákat. Egy 100 Hz-es hang 80 dB SPL-nél ~70 dBA-t (-10 dB súlyozás) mér, míg egy 1 kHz-es hang 80 dB SPL-nél 80 dBA-t (nincs súlyozás) mér. A frekvenciaspektrum ismerete nélkül az átváltás lehetetlen. FFT-analízisre és az inverz A-súlyozási görbe alkalmazására lenne szükség.

A +3 dB a teljesítmény vagy az intenzitás megduplázódását jelenti, de csak 1,4-szeres nyomásnövekedést. Az emberi érzékelés logaritmikus választ követ: egy 10 dB-es növekedés körülbelül kétszer olyan hangosnak tűnik. A 3 dB a legkisebb változás, amit a legtöbb ember ellenőrzött körülmények között észlel; valós környezetben 5+ dB szükséges.

A decibeleket nem lehet számtanilag összeadni. Egyenlő szintek esetén: L_total = L + 3 dB. Különböző szintek esetén: váltson lineárisra (10^(dB/10)), adja össze, váltson vissza (10×log₁₀). Példa: 80 dB + 80 dB = 83 dB (nem 160 dB!). Ökölszabály: egy 10+ dB-lel halkabb forrás kevesebb mint 0,5 dB-lel járul hozzá az összeghez.

dB SPL: Súlyozatlan hangnyomásszint. dBA: A-súlyozású (az emberi hallást közelíti, csillapítja a basszust). dBC: C-súlyozású (szinte lapos, minimális szűrés). Használja a dBA-t általános, környezeti, munkahelyi zajra. Használja a dBC-t csúcsmérésekhez és alacsony frekvenciás értékeléshez. Ugyanazt a hangot mérik különbözőképpen – nincs közvetlen átváltás.

A hang a négyzetes távolságtörvényt követi: a távolság megduplázása negyedére (nem felére) csökkenti az intenzitást. dB-ben: minden távolságduplázás = -6 dB. Példa: 90 dB 1 méteren 84 dB lesz 2 méteren, 78 dB 4 méteren, 72 dB 8 méteren. Ez pontforrást feltételez szabad térben – a helyiségekben vannak visszaverődések, amelyek bonyolítják ezt.

Igen! A 0 dB SPL a referenciapont (20 µPa), nem a csend. A negatív dB halkabbat jelent a referenciánál. Példa: -10 dB SPL = 6,3 µPa. A visszhangmentes kamrák akár -20 dB-t is mérnek. Azonban a termikus zaj (molekuláris mozgás) abszolút határt szab körülbelül -23 dB-nél szobahőmérsékleten.

Pontosság és kalibrálás. Az 1. osztályú mérők megfelelnek az IEC 61672 szabványnak (±0,7 dB, 10 Hz-20 kHz). Olcsó mérők: ±2-5 dB hiba, rossz alacsony/magas frekvenciás válasz, nincs kalibrálás. A professzionális használat nyomon követhető kalibrálást, naplózást, oktáv-analízist és tartósságot igényel. A jogi/OSHA megfelelés tanúsított felszerelést követel.

1 kHz-en: phon = dB SPL pontosan (definíció szerint). Más frekvenciákon: a fül érzékenysége miatt eltérnek. Példa: 60 phonhoz 60 dB szükséges 1 kHz-en, de 70 dB 100 Hz-en (+10 dB) és 55 dB 4 kHz-en (-5 dB). A phon figyelembe veszi az egyenlő hangossági szintek görbéit, a dB nem.