Unit logaritmik yang mengukur tingkat tekanan suara

dB SPL (Tingkat Tekanan Suara) mengukur tekanan suara relatif terhadap 20 µPa, ambang batas pendengaran manusia. Skala logaritmik berarti +10 dB = peningkatan tekanan 10×, +20 dB = peningkatan tekanan 100×, tetapi hanya 2× kenyaringan yang dirasakan karena non-linearitas pendengaran manusia.

Contoh: Percakapan pada 60 dB memiliki tekanan 1000× lebih besar daripada ambang batas pendengaran pada 0 dB, tetapi secara subjektif hanya terdengar 16× lebih keras.

Gaya fisik per area yang diberikan oleh gelombang suara

Tekanan suara adalah variasi tekanan sesaat yang disebabkan oleh gelombang suara, diukur dalam pascal (Pa). Ini bervariasi dari 20 µPa (nyaris tidak terdengar) hingga 200 Pa (sangat keras hingga menyakitkan). Tekanan RMS (akar kuadrat rata-rata) biasanya dilaporkan untuk suara kontinu.

Contoh: Ucapan normal menciptakan 0,02 Pa (63 dB). Konser rock mencapai 2 Pa (100 dB)—tekanan 100× lebih tinggi tetapi secara persepsi hanya 6× lebih keras.

Daya akustik per satuan luas

Intensitas suara mengukur aliran energi akustik melalui permukaan, dalam watt per meter persegi. Ini terkait dengan tekanan² dan merupakan dasar dalam menghitung daya suara. Ambang batas pendengaran adalah 10⁻¹² W/m², sedangkan mesin jet menghasilkan 1 W/m² dari jarak dekat.

Contoh: Bisikan memiliki intensitas 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). Ambang batas rasa sakit adalah 1 W/m² (120 dB)—satu triliun kali lebih intens.

Fonograf Ditemukan

Thomas Edison menemukan fonograf, memungkinkan rekaman dan pemutaran suara pertama, memicu minat dalam mengukur tingkat audio.

Desibel Diperkenalkan

Laboratorium Telepon Bell memperkenalkan desibel untuk mengukur kehilangan transmisi pada kabel telepon. Dinamai menurut Alexander Graham Bell, unit ini dengan cepat menjadi standar untuk pengukuran audio.

Kurva Fletcher-Munson

Harvey Fletcher dan Wilden A. Munson menerbitkan kontur kenyaringan yang sama yang menunjukkan sensitivitas pendengaran yang bergantung pada frekuensi, meletakkan dasar untuk pembobotan A dan skala phon.

Pengukur Tingkat Suara

Pengukur tingkat suara komersial pertama dikembangkan, menstandarisasi pengukuran kebisingan untuk aplikasi industri dan lingkungan.

Skala Sone Distandarisasi

Stanley Smith Stevens meresmikan skala sone (ISO 532), menyediakan ukuran linier kenyaringan yang dirasakan di mana penggandaan sone = penggandaan kenyaringan yang dirasakan.

Standar OSHA

Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Kerja AS (OSHA) menetapkan batas paparan kebisingan (85-90 dB TWA), membuat pengukuran suara menjadi sangat penting untuk keselamatan di tempat kerja.

Revisi ISO 226

Kontur kenyaringan yang sama diperbarui berdasarkan penelitian modern, menyempurnakan pengukuran phon dan akurasi pembobotan A di seluruh frekuensi.

Standar Audio Digital

LUFS (Unit Kenyaringan relatif terhadap Skala Penuh) distandarisasi untuk siaran dan streaming, menggantikan pengukuran puncak saja dengan pengukuran kenyaringan berbasis persepsi.

• **+3 dB = menggandakan daya** (nyaris tidak terlihat oleh sebagian besar orang)
• **+6 dB = menggandakan tekanan** (hukum kuadrat terbalik, mengurangi jarak menjadi setengah)
• **+10 dB ≈ 2× lebih keras** (kenyaringan yang dirasakan berlipat ganda)
• **+20 dB = 10× tekanan** (dua dekade pada skala logaritmik)
• **60 dB SPL ≈ percakapan normal** (pada jarak 1 meter)
• **85 dB = batas 8 jam OSHA** (ambang batas pelindung pendengaran)
• **120 dB = ambang batas rasa sakit** (ketidaknyamanan langsung)

• **Sumber yang sama:** 80 dB + 80 dB = 83 dB (bukan 160!)
• **Terpisah 10 dB:** 90 dB + 80 dB ≈ 90.4 dB (sumber yang lebih tenang hampir tidak berpengaruh)
• **Terpisah 20 dB:** 90 dB + 70 dB ≈ 90.04 dB (kontribusi yang dapat diabaikan)
• **Menggandakan sumber:** N sumber yang sama = asli + 10×log₁₀(N) dB
• **10 sumber 80 dB yang sama = 90 dB total** (bukan 800 dB!)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = ambang batas pendengaran
• **20 dB** = bisikan, perpustakaan yang tenang
• **60 dB** = percakapan normal, kantor
• **85 dB** = lalu lintas padat, risiko pendengaran
• **100 dB** = klub malam, gergaji mesin
• **120 dB** = konser rock, guntur
• **140 dB** = tembakan, mesin jet di dekatnya
• **194 dB** = maksimum teoretis di atmosfer

• **Jangan pernah menjumlahkan dB secara aritmatika** — gunakan rumus penjumlahan logaritmik
• **dBA ≠ dB SPL** — Pembobotan A mengurangi bass, tidak ada konversi langsung yang memungkinkan
• **Menggandakan jarak** ≠ setengah level (ini -6 dB, bukan -50%)
• **3 dB nyaris tidak terlihat,** bukan 3× lebih keras — persepsi bersifat logaritmik
• **0 dB ≠ keheningan** — ini adalah titik referensi (20 µPa), bisa negatif
• **phon ≠ dB** kecuali pada 1 kHz — kenyaringan yang sama bergantung pada frekuensi

Tiga alasan membuat pengukuran logaritmik penting:

• Persepsi manusia: Telinga merespons secara logaritmik—menggandakan tekanan terdengar seperti +6 dB, bukan 2×
• Kompresi rentang: 0-140 dB vs 20 µPa - 200 Pa (tidak praktis untuk penggunaan sehari-hari)
• Perkalian menjadi penjumlahan: Menggabungkan sumber suara menggunakan penjumlahan sederhana
• Penskalaan alami: Faktor 10 menjadi langkah yang sama (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

Skala logaritmik tidak intuitif. Hindari kesalahan ini:

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (bukan 120 dB!) — penjumlahan logaritmik
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB perbedaan—kurangi nilai, lalu antilog
• Menggandakan jarak mengurangi level sebesar 6 dB (bukan 50%)
• Mengurangi daya menjadi setengah = -3 dB (bukan -50%)
• Peningkatan 3 dB = 2× daya (nyaris tidak terlihat), 10 dB = 2× kenyaringan (terdengar jelas)

Persamaan inti untuk perhitungan tingkat suara:

• Tekanan: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• Intensitas: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• Daya: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• Menggabungkan sumber yang sama: L_total = L + 10×log₁₀(n), di mana n = jumlah sumber
• Hukum jarak: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) untuk sumber titik

Anda tidak bisa menjumlahkan desibel secara aritmatika. Gunakan penjumlahan logaritmik:

• Dua sumber yang sama: L_total = L_single + 3 dB (misalnya, 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Sepuluh sumber yang sama: L_total = L_single + 10 dB
• Level yang berbeda: Konversi ke linier, jumlahkan, konversi kembali (rumit)
• Aturan praktis: Menambahkan sumber yang terpisah 10+ dB hampir tidak meningkatkan total (<0.5 dB)
• Contoh: mesin 90 dB + latar belakang 70 dB = 90.04 dB (nyaris tidak terlihat)

Unit tingkat kenyaringan yang direferensikan ke 1 kHz

Nilai phon mengikuti kontur kenyaringan yang sama (ISO 226:2003). Suara pada N phon memiliki kenyaringan yang dirasakan sama dengan N dB SPL pada 1 kHz. Pada 1 kHz, phon = dB SPL persis. Pada frekuensi lain, mereka berbeda secara dramatis karena sensitivitas telinga.

• Referensi 1 kHz: 60 phon = 60 dB SPL @ 1 kHz (menurut definisi)
• 100 Hz: 60 phon ≈ 70 dB SPL (+10 dB diperlukan untuk kenyaringan yang sama)
• 50 Hz: 60 phon ≈ 80 dB SPL (+20 dB diperlukan—bass terdengar lebih tenang)
• 4 kHz: 60 phon ≈ 55 dB SPL (-5 dB—puncak sensitivitas telinga)
• Aplikasi: Ekualisasi audio, kalibrasi alat bantu dengar, penilaian kualitas suara
• Batasan: Bergantung pada frekuensi; membutuhkan nada murni atau analisis spektrum

Unit linier kenyaringan subjektif

Sone mengukur kenyaringan yang dirasakan secara linier: 2 sone terdengar dua kali lebih keras dari 1 sone. Didefinisikan oleh hukum pangkat Stevens, 1 sone = 40 phon. Menggandakan sone = +10 phon = +10 dB pada 1 kHz.

• 1 sone = 40 phon = 40 dB SPL @ 1 kHz (definisi)
• Menggandakan: 2 sone = 50 phon, 4 sone = 60 phon, 8 sone = 70 phon
• Hukum Stevens: Kenyaringan yang dirasakan ∝ (intensitas)^0.3 untuk suara tingkat menengah
• Dunia nyata: Percakapan (1 sone), penyedot debu (4 sone), gergaji mesin (64 sone)
• Aplikasi: Peringkat kebisingan produk, perbandingan peralatan, penilaian subjektif
• Keuntungan: Intuitif—4 sone secara harfiah terdengar 4× lebih keras dari 1 sone

Audio profesional menggunakan dB secara ekstensif untuk tingkat sinyal, mixing, dan mastering:

• 0 dBFS (Skala Penuh): Tingkat digital maksimum sebelum kliping
• Mixing: Target puncak -6 hingga -3 dBFS, RMS -12 hingga -9 dBFS untuk headroom
• Mastering: -14 LUFS (unit kenyaringan) untuk streaming, -9 LUFS untuk radio
• Rasio sinyal-ke-kebisingan: >90 dB untuk peralatan profesional, >100 dB untuk audiophile
• Rentang dinamis: Musik klasik 60+ dB, musik pop 6-12 dB (perang kenyaringan)
• Akustik ruangan: Waktu gema RT60, titik roll-off -3 dB vs -6 dB

Batas paparan kebisingan di tempat kerja mencegah kehilangan pendengaran:

• OSHA: 85 dB = tingkat tindakan TWA 8 jam (rata-rata berbobot waktu)
• 90 dB: paparan maksimal 8 jam tanpa pelindung
• 95 dB: maksimal 4 jam, 100 dB: 2 jam, 105 dB: 1 jam (aturan setengah)
• 115 dB: maksimal 15 menit tanpa pelindung
• 140 dB: Bahaya langsung—pelindung pendengaran wajib
• Dosimetri: Melacak paparan kumulatif menggunakan dosimeter kebisingan

Peraturan lingkungan melindungi kesehatan masyarakat dan kualitas hidup:

• Pedoman WHO: <55 dB siang hari, <40 dB malam hari di luar ruangan
• EPA: Ldn (rata-rata siang-malam) <70 dB untuk mencegah kehilangan pendengaran
• Pesawat: FAA memerlukan kontur kebisingan untuk bandara (batas 65 dB DNL)
• Konstruksi: Batas lokal biasanya 80-90 dB di batas properti
• Lalu lintas: Penghalang kebisingan jalan raya menargetkan pengurangan 10-15 dB
• Pengukuran: Pembobotan dBA mendekati respons gangguan manusia

Desain akustik memerlukan kontrol tingkat suara yang tepat:

• Kejelasan ucapan: Target 65-70 dB di pendengar, <35 dB latar belakang
• Gedung konser: puncak 80-95 dB, waktu gema 2-2,5 detik
• Studio rekaman: NC 15-20 (kurva kriteria kebisingan), <25 dB ambien
• Ruang kelas: <35 dB latar belakang, rasio ucapan-ke-kebisingan 15+ dB
• Peringkat STC: Kelas Transmisi Suara (kinerja isolasi dinding)
• NRC: Koefisien Pengurangan Kebisingan untuk bahan penyerap

• Gunakan pengukur tingkat suara Kelas 1 atau Kelas 2 yang terkalibrasi (IEC 61672)
• Kalibrasi sebelum setiap sesi dengan kalibrator akustik (94 atau 114 dB)
• Posisikan mikrofon jauh dari permukaan reflektif (ketinggian tipikal 1,2-1,5m)
• Gunakan respons lambat (1s) untuk suara stabil, cepat (125ms) untuk yang berfluktuasi
• Gunakan pelindung angin di luar ruangan (kebisingan angin dimulai pada 12 mph / 5 m/s)
• Rekam selama 15+ menit untuk menangkap variasi temporal

• Pembobotan A (dBA): Tujuan umum, kebisingan lingkungan, pekerjaan
• Pembobotan C (dBC): Pengukuran puncak, penilaian frekuensi rendah
• Pembobotan Z (dBZ): Respons datar untuk analisis spektrum penuh
• Jangan pernah mengonversi dBA ↔ dBC—bergantung pada konten frekuensi
• Pembobotan A mendekati kontur 40-phon (kenyaringan sedang)
• Gunakan analisis pita oktaf untuk informasi frekuensi terperinci

• Selalu sebutkan: dB SPL, dBA, dBC, dBZ (jangan hanya 'dB')
• Laporkan pembobotan waktu: Cepat, Lambat, Impuls
• Sertakan jarak, ketinggian pengukuran, dan orientasi
• Catat tingkat kebisingan latar belakang secara terpisah
• Laporkan Leq (tingkat kontinu ekuivalen) untuk suara yang bervariasi
• Sertakan ketidakpastian pengukuran (biasanya ±1-2 dB)

• 85 dB: Pertimbangkan pelindung untuk paparan yang lama (>8 jam)
• 90 dB: Pelindung wajib setelah 8 jam (OSHA)
• 100 dB: Gunakan pelindung setelah 2 jam
• 110 dB: Lindungi setelah 30 menit, pelindung ganda di atas 115 dB
• Sumbat telinga: pengurangan 15-30 dB, penutup telinga: 20-35 dB
• Jangan pernah melebihi 140 dB bahkan dengan pelindung—risiko trauma fisik

Paus biru menghasilkan panggilan hingga 188 dB SPL di bawah air—suara biologis paling keras di Bumi. Panggilan frekuensi rendah ini (15-20 Hz) dapat menempuh jarak ratusan mil melalui lautan, memungkinkan komunikasi paus di jarak yang sangat jauh.

Ruangan paling tenang di dunia (Microsoft, Redmond) mengukur -20,6 dB SPL—lebih tenang dari ambang batas pendengaran. Orang dapat mendengar detak jantung mereka sendiri, sirkulasi darah, dan bahkan perut keroncongan. Tidak ada yang bertahan lebih dari 45 menit karena disorientasi.

Suara paling keras dalam sejarah yang tercatat: 310 dB SPL di sumbernya, terdengar sejauh 3.000 mil. Gelombang tekanan mengelilingi Bumi 4 kali. Pelaut sejauh 40 mil menderita gendang telinga pecah. Intensitas seperti itu tidak dapat ada di atmosfer normal—ia menciptakan gelombang kejut.

194 dB SPL adalah maksimum teoretis di atmosfer Bumi di permukaan laut—di luar ini, Anda menciptakan gelombang kejut (ledakan), bukan gelombang suara. Pada 194 dB, rarefaksi sama dengan vakum (0 Pa), sehingga suara menjadi tidak kontinu.

Anjing mendengar 67-45.000 Hz (vs manusia 20-20.000 Hz) dan mendeteksi suara 4× lebih jauh. Sensitivitas pendengaran mereka mencapai puncaknya sekitar 8 kHz—10 dB lebih sensitif daripada manusia. Inilah mengapa peluit anjing bekerja: 23-54 kHz, tidak terdengar oleh manusia.

Bioskop menargetkan rata-rata 85 dB SPL (Leq) dengan puncak 105 dB (spesifikasi Dolby). Ini 20 dB lebih keras daripada menonton di rumah. Respons frekuensi rendah yang diperluas: subwoofer 20 Hz memungkinkan ledakan dan dampak yang realistis—sistem rumah biasanya memotong pada 40-50 Hz.

dBA menerapkan pembobotan yang bergantung pada frekuensi yang menipiskan frekuensi rendah. Nada 100 Hz pada 80 dB SPL berukuran ~70 dBA (pembobotan -10 dB), sedangkan 1 kHz pada 80 dB SPL berukuran 80 dBA (tanpa pembobotan). Tanpa mengetahui spektrum frekuensi, konversi tidak mungkin dilakukan. Anda memerlukan analisis FFT dan menerapkan kurva pembobotan A terbalik.

+3 dB = menggandakan daya atau intensitas, tetapi hanya peningkatan tekanan 1,4×. Persepsi manusia mengikuti respons logaritmik: peningkatan 10 dB terdengar sekitar 2× lebih keras. 3 dB adalah perubahan terkecil yang dideteksi oleh sebagian besar orang dalam kondisi terkontrol; di lingkungan nyata, diperlukan 5+ dB.

Anda tidak bisa menjumlahkan desibel secara aritmatika. Untuk tingkat yang sama: L_total = L + 3 dB. Untuk tingkat yang berbeda: Konversi ke linier (10^(dB/10)), jumlahkan, konversi kembali (10×log₁₀). Contoh: 80 dB + 80 dB = 83 dB (bukan 160 dB!). Aturan praktis: sumber yang 10+ dB lebih tenang memberikan kontribusi <0,5 dB terhadap total.

dB SPL: Tingkat tekanan suara non-bobot. dBA: Berbobot A (mendekati pendengaran manusia, menipiskan bass). dBC: Berbobot C (hampir datar, penyaringan minimal). Gunakan dBA untuk kebisingan umum, lingkungan, pekerjaan. Gunakan dBC untuk pengukuran puncak dan penilaian frekuensi rendah. Mereka mengukur suara yang sama secara berbeda—tidak ada konversi langsung.

Suara mengikuti hukum kuadrat terbalik: menggandakan jarak mengurangi intensitas sebesar ¼ (bukan ½). Dalam dB: setiap penggandaan jarak = -6 dB. Contoh: 90 dB pada 1m menjadi 84 dB pada 2m, 78 dB pada 4m, 72 dB pada 8m. Ini mengasumsikan sumber titik di medan bebas—ruangan memiliki pantulan yang memperumit hal ini.

Ya! 0 dB SPL adalah titik referensi (20 µPa), bukan keheningan. dB negatif berarti lebih tenang dari referensi. Contoh: -10 dB SPL = 6.3 µPa. Ruang anechoic mengukur hingga -20 dB. Namun, kebisingan termal (gerakan molekuler) menetapkan batas absolut sekitar -23 dB pada suhu kamar.

Akurasi dan kalibrasi. Pengukur Kelas 1 memenuhi IEC 61672 (±0,7 dB, 10 Hz-20 kHz). Pengukur murah: kesalahan ±2-5 dB, respons frekuensi rendah/tinggi yang buruk, tanpa kalibrasi. Penggunaan profesional memerlukan kalibrasi yang dapat dilacak, pencatatan, analisis oktaf, dan daya tahan. Kepatuhan hukum/OSHA memerlukan peralatan bersertifikat.

Pada 1 kHz: phon = dB SPL persis (menurut definisi). Pada frekuensi lain: mereka berbeda karena sensitivitas telinga. Contoh: 60 phon membutuhkan 60 dB pada 1 kHz, tetapi 70 dB pada 100 Hz (+10 dB) dan 55 dB pada 4 kHz (-5 dB). Phon memperhitungkan kontur kenyaringan yang sama, sedangkan dB tidak.