Логаритамска единица која го мери нивото на звучен притисок

dB SPL (Ниво на звучен притисок) го мери звучниот притисок во однос на 20 µPa, прагот на човечкиот слух. Логаритамската скала значи +10 dB = 10× зголемување на притисокот, +20 dB = 100× зголемување на притисокот, но само 2× перципирана гласност поради нелинеарноста на човечкиот слух.

Пример: Разговор на 60 dB има 1000× поголем притисок од прагот на слухот на 0 dB, но субјективно звучи само 16× погласно.

Физичка сила по единица површина што ја вршат звучните бранови

Звучниот притисок е моментална промена на притисокот предизвикана од звучен бран, мерена во паскали (Pa). Варира од 20 µPa (едва чујно) до 200 Pa (болно гласно). За континуирани звуци обично се известува RMS (средна квадратна вредност) притисокот.

Пример: Нормален говор создава 0,02 Pa (63 dB). Рок концерт достигнува 2 Pa (100 dB) — 100× повисок притисок, но само 6× погласно перципирано.

Акустична моќност по единица површина

Јачината на звукот го мери протокот на акустична енергија низ површина, во вати по квадратен метар. Таа е поврзана со притисокот² и е фундаментална во пресметувањето на звучната моќност. Прагот на слухот е 10⁻¹² W/m², додека млазен мотор произведува 1 W/m² од блиско растојание.

Пример: Шепотот има јачина од 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). Прагот на болката е 1 W/m² (120 dB) — трилион пати поинтензивен.

Изум на фонографот

Томас Едисон го измисли фонографот, овозможувајќи ги првите снимки и репродукција на звук, што го поттикна интересот за квантифицирање на аудио нивоата.

Воведување на децибелот

Лабораториите на Bell Telephone го воведуваат децибелот за мерење на загубата при пренос во телефонските кабли. Наречен по Александар Греам Бел, брзо станува стандард за мерење на звук.

Криви на Флечер-Мансон

Харви Флечер и Вајлден А. Мансон објавуваат контури на еднаква гласност кои ја покажуваат чувствителноста на слухот зависна од фреквенцијата, поставувајќи ги темелите за А-пондерирањето и скалата на фон.

Мерач на ниво на звук

Развиен е првиот комерцијален мерач на ниво на звук, стандардизирајќи го мерењето на бучавата за индустриски и еколошки примени.

Стандардизација на скалата на сон

Стенли Смит Стивенс ја формализира скалата на сон (ISO 532), обезбедувајќи линеарна мерка на перципираната гласност каде удвојувањето на сонови = удвојување на перципираната гласност.

Стандарди на OSHA

Американската Управа за безбедност и здравје при работа (OSHA) воспоставува граници на изложеност на бучава (85-90 dB TWA), правејќи го мерењето на звукот клучно за безбедноста на работното место.

Ревизија на ISO 226

Ажурирани контури на еднаква гласност засновани на современи истражувања, усовршувајќи ги мерењата на фон и точноста на А-пондерирањето на различни фреквенции.

Стандарди за дигитално аудио

LUFS (Единици за гласност во однос на целосната скала) се стандардизирани за емитување и стриминг, заменувајќи ги мерењата само на врвни вредности со мерење на гласноста засновано на перцепција.

• **+3 dB = удвојување на моќноста** (едва забележливо за повеќето луѓе)
• **+6 dB = удвојување на притисокот** (закон на инверзен квадрат, преполовување на растојанието)
• **+10 dB ≈ 2× погласно** (перципираната гласност се удвојува)
• **+20 dB = 10× притисок** (две декади на логаритамска скала)
• **60 dB SPL ≈ нормален разговор** (на растојание од 1 метар)
• **85 dB = OSHA 8-часовно ограничување** (праг за заштита на слухот)
• **120 dB = праг на болка** (моментална непријатност)

• **Еднакви извори:** 80 dB + 80 dB = 83 dB (не 160!)
• **Разлика од 10 dB:** 90 dB + 80 dB ≈ 90,4 dB (потивкиот извор едвај е важен)
• **Разлика од 20 dB:** 90 dB + 70 dB ≈ 90,04 dB (незначителен придонес)
• **Удвојување на изворите:** N еднакви извори = оригинал + 10×log₁₀(N) dB
• **10 еднакви извори од 80 dB = 90 dB вкупно** (не 800 dB!)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = праг на слушање
• **20 dB** = шепот, тивка библиотека
• **60 dB** = нормален разговор, канцеларија
• **85 dB** = густ сообраќај, ризик за слухот
• **100 dB** = ноќен клуб, моторна пила
• **120 dB** = рок концерт, грмотевици
• **140 dB** = истрел, млазен мотор во близина
• **194 dB** = теоретски максимум во атмосферата

• **Никогаш не собирајте dB аритметички** — користете логаритамски формули за собирање
• **dBA ≠ dB SPL** — А-пондерирањето ги намалува басовите, директна конверзија не е можна
• **Удвојување на растојанието** ≠ половина од нивото (тоа е -6 dB, не -50%)
• **3 dB е едвај забележливо,** не 3× погласно — перцепцијата е логаритамска
• **0 dB ≠ тишина** — тоа е референтна точка (20 µPa), може да биде негативна
• **фон ≠ dB** освен на 1 kHz — еднаква гласност зависна од фреквенцијата

Три причини го прават логаритамското мерење клучно:

• Човечка перцепција: Ушите реагираат логаритамски — удвојувањето на притисокот звучи како +6 dB, а не 2×
• Компресија на опсегот: 0-140 dB наспроти 20 µPa - 200 Pa (непрактично за секојдневна употреба)
• Множењето станува собирање: Комбинирањето на извори на звук користи едноставно собирање
• Природно скалирање: Факторите од 10 стануваат еднакви чекори (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

Логаритамската скала е контраинтуитивна. Избегнувајте ги овие грешки:

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (не 120 dB!) — логаритамско собирање
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB разлика — одземете ги вредностите, потоа антилогаритам
• Удвојувањето на растојанието го намалува нивото за 6 dB (не за 50%)
• Преполовувањето на моќноста = -3 dB (не -50%)
• Зголемување од 3 dB = 2× моќност (едвај забележливо), 10 dB = 2× гласност (јасно чујно)

Основни равенки за пресметки на нивото на звук:

• Притисок: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• Јачина: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• Моќност: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• Комбинирање на еднакви извори: L_total = L + 10×log₁₀(n), каде n = број на извори
• Закон за растојанието: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) за точкасти извори

Не можете да собирате децибели аритметички. Користете логаритамско собирање:

• Два еднакви извори: L_total = L_single + 3 dB (на пр. 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Десет еднакви извори: L_total = L_single + 10 dB
• Различни нивоа: Претворете во линеарна скала, соберете, претворете назад (комплицирано)
• Правило на палецот: Додавањето на извори кои се 10+ dB оддалечени едвај го зголемува вкупниот ниво (<0,5 dB)
• Пример: машина од 90 dB + позадинска бучава од 70 dB = 90,04 dB (едвај забележливо)

Единица за ниво на гласност референцирана на 1 kHz

Вредностите на фон ги следат контурите на еднаква гласност (ISO 226:2003). Звук на N фона има иста перципирана гласност како N dB SPL на 1 kHz. На 1 kHz, фон = dB SPL точно. На други фреквенции, тие драстично се разликуваат поради чувствителноста на увото.

• 1 kHz референца: 60 фона = 60 dB SPL на 1 kHz (по дефиниција)
• 100 Hz: 60 фона ≈ 70 dB SPL (+10 dB потребни за еднаква гласност)
• 50 Hz: 60 фона ≈ 80 dB SPL (+20 dB потребни—басот звучи потивко)
• 4 kHz: 60 фона ≈ 55 dB SPL (-5 dB—врвна чувствителност на увото)
• Примена: Аудио еквилизација, калибрација на слушни апарати, проценка на квалитетот на звукот
• Ограничување: Зависно од фреквенцијата; бара чисти тонови или анализа на спектарот

Линеарна единица на субјективна гласност

Соновите ја квантифицираат перципираната гласност линеарно: 2 сона звучат двојно погласно од 1 сон. Дефинирано со законот за моќност на Стивенс, 1 сон = 40 фона. Удвојувањето на сонови = +10 фона = +10 dB на 1 kHz.

• 1 сон = 40 фона = 40 dB SPL на 1 kHz (дефиниција)
• Удвојување: 2 сона = 50 фона, 4 сона = 60 фона, 8 сона = 70 фона
• Законот на Стивенс: Перципирана гласност ∝ (јачина)^0,3 за звуци од средно ниво
• Реален свет: Разговор (1 сон), правосмукалка (4 сона), моторна пила (64 сона)
• Примена: Оценки на бучавата на производите, споредби на апарати, субјективна проценка
• Предност: Интуитивно—4 сона буквално звучат 4× погласно од 1 сон

Професионалното аудио користи dB екстензивно за нивоа на сигнали, миксање и мастеринг:

• 0 dBFS (целосна скала): Максимално дигитално ниво пред клипинг
• Миксање: Цел -6 до -3 dBFS врвни вредности, -12 до -9 dBFS RMS за простор
• Мастеринг: -14 LUFS (единици за гласност) за стриминг, -9 LUFS за радио
• Однос сигнал-шум: >90 dB за професионална опрема, >100 dB за аудиофили
• Динамички опсег: Класична музика 60+ dB, поп музика 6-12 dB (војна на гласноста)
• Акустика на простории: Време на реверберација RT60, -3 dB наспроти -6 dB точки на пад

Ограничувањата на изложеност на бучава на работното место спречуваат губење на слухот:

• OSHA: 85 dB = 8-часов TWA (временски пондериран просек) ниво на дејство
• 90 dB: 8 часа максимална изложеност без заштита
• 95 dB: 4 часа максимално, 100 dB: 2 часа, 105 dB: 1 час (правило на преполовување)
• 115 dB: 15 минути максимално без заштита
• 140 dB: Непосредна опасност—заштита на слухот е задолжителна
• Дозиметрија: Следење на кумулативната изложеност со помош на дозиметри за бучава

Еколошките прописи го штитат јавното здравје и квалитетот на животот:

• Насоки на СЗО: <55 dB дење, <40 dB ноќе на отворено
• EPA: Ldn (дневно-ноќен просек) <70 dB за спречување на губење на слухот
• Авиони: ФАА бара контури на бучава за аеродромите (65 dB DNL ограничување)
• Градежништво: Локалните ограничувања обично се 80-90 dB на границата на имотот
• Сообраќај: Бариерите против бучава на автопатот целат намалување од 10-15 dB
• Мерење: dBA пондерирањето приближно одговара на човечкиот одговор на вознемиреност

Акустичкиот дизајн бара прецизна контрола на нивото на звук:

• Разбирливост на говорот: Цел 65-70 dB кај слушателот, <35 dB позадина
• Концертни сали: 80-95 dB врвни вредности, 2-2,5 s време на реверберација
• Студија за снимање: NC 15-20 (криви на критериуми за бучава), <25 dB амбиентална бучава
• Училници: <35 dB позадина, 15+ dB однос говор-шум
• STC оценки: Класа на пренос на звук (перформанси на изолација на ѕидови)
• NRC: Коефициент на намалување на бучавата за апсорпциони материјали

• Користете калибрирани мерачи на ниво на звук од класа 1 или класа 2 (IEC 61672)
• Калибрирајте пред секоја сесија со акустичен калибратор (94 или 114 dB)
• Поставете го микрофонот подалеку од рефлектирачки површини (типична висина 1,2-1,5 м)
• Користете бавен одговор (1с) за стабилни звуци, брз (125мс) за флуктуирачки
• Нанесете ветробран на отворено (бучавата од ветрот започнува на 12 mph / 5 m/s)
• Снимајте 15+ минути за да ги снимите временските варијации

• А-пондерирање (dBA): Општа намена, бучава во животната средина, на работното место
• Ц-пондерирање (dBC): Мерење на врвни вредности, проценка на ниски фреквенции
• З-пондерирање (dBZ): Рамен одговор за целосна анализа на спектарот
• Никогаш не претворајте dBA ↔ dBC—зависно од содржината на фреквенцијата
• А-пондерирањето приближно одговара на контурата од 40 фона (умерена гласност)
• Користете анализа на октавни појаси за детални информации за фреквенцијата

• Секогаш наведувајте: dB SPL, dBA, dBC, dBZ (никогаш само 'dB')
• Известете за временското пондерирање: Брзо, Бавно, Импулсно
• Вклучете растојание, висина на мерење и ориентација
• Забележете ги нивоата на позадинска бучава одделно
• Известете за Leq (еквивалентно континуирано ниво) за променливи звуци
• Вклучете ја несигурноста на мерењето (обично ±1-2 dB)

• 85 dB: Размислете за заштита за продолжено изложување (>8 часа)
• 90 dB: Задолжителна заштита по 8 часа (OSHA)
• 100 dB: Користете заштита по 2 часа
• 110 dB: Заштитете по 30 минути, двојна заштита над 115 dB
• Чепчиња за уши: 15-30 dB намалување, штитници за уши: 20-35 dB
• Никогаш не надминувајте 140 dB дури и со заштита — ризик од физичка траума

Сините китови произведуваат повици до 188 dB SPL под вода — најгласниот биолошки звук на Земјата. Овие нискофреквентни повици (15-20 Hz) можат да патуваат стотици милји низ океанот, овозможувајќи комуникација на китовите на огромни растојанија.

Најтивката соба на светот (Microsoft, Редмонд) мери -20,6 dB SPL — потивко од прагот на слухот. Луѓето можат да го слушнат сопствениот срцев ритам, циркулацијата на крвта, па дури и кркорењето на стомакот. Никој не останал повеќе од 45 минути поради дезориентација.

Најгласниот звук во запишаната историја: 310 dB SPL на изворот, слушнат на 3.000 милји оддалеченост. Бранот на притисок ја обиколи Земјата 4 пати. Морнарите на 40 милји оддалеченост претрпеле пукање на тапанчињата. Таква јачина не може да постои во нормална атмосфера — создава ударни бранови.

194 dB SPL е теоретскиот максимум во Земјината атмосфера на ниво на море — над ова, создавате ударен бран (експлозија), а не звучен бран. На 194 dB, разредувањето е еднакво на вакуум (0 Pa), така што звукот станува дисконтинуиран.

Кучињата слушаат 67-45.000 Hz (наспроти луѓето 20-20.000 Hz) и детектираат звуци 4× подалеку. Нивната чувствителност на слухот достигнува врв околу 8 kHz — 10 dB почувствителни од луѓето. Затоа работат свирките за кучиња: 23-54 kHz, нечујни за луѓето.

Киносалите целат 85 dB SPL просечно (Leq) со 105 dB врвни вредности (Dolby спецификација). Ова е 20 dB погласно од домашното гледање. Проширен одговор на ниски фреквенции: 20 Hz сабвуфери овозможуваат реалистични експлозии и удари — домашните системи обично се прекинуваат на 40-50 Hz.

dBA применува пондерирање зависно од фреквенцијата што ги ослабува ниските фреквенции. Тон од 100 Hz на 80 dB SPL мери ~70 dBA (-10 dB пондерирање), додека 1 kHz на 80 dB SPL мери 80 dBA (без пондерирање). Без да го знаете спектарот на фреквенции, конверзијата е невозможна. Ќе ви треба FFT анализа и примена на инверзната крива на А-пондерирањето.

+3 dB = удвојување на моќноста или јачината, но само 1,4× зголемување на притисокот. Човечката перцепција следи логаритамски одговор: зголемувањето од 10 dB звучи приближно 2× погласно. 3 dB е најмалата промена што повеќето луѓе ја детектираат во контролирани услови; во реални средини, потребно е 5+ dB.

Не можете да собирате децибели аритметички. За еднакви нивоа: L_total = L + 3 dB. За различни нивоа: Претворете во линеарна скала (10^(dB/10)), соберете, претворете назад (10×log₁₀). Пример: 80 dB + 80 dB = 83 dB (не 160 dB!). Правило на палецот: извор кој е 10+ dB потивок придонесува со <0,5 dB на вкупниот износ.

dB SPL: Непондерирано ниво на звучен притисок. dBA: А-пондерирано (приближно одговара на човечкиот слух, ги ослабува басовите). dBC: Ц-пондерирано (речиси рамно, минимално филтрирање). Користете dBA за општа бучава, бучава во животната средина, на работното место. Користете dBC за мерење на врвни вредности и проценка на ниски фреквенции. Тие го мерат истиот звук на различен начин — нема директна конверзија.

Звукот го следи законот за инверзен квадрат: удвојувањето на растојанието ја намалува јачината за ¼ (не за ½). Во dB: секое удвојување на растојанието = -6 dB. Пример: 90 dB на 1м станува 84 dB на 2м, 78 dB на 4м, 72 dB на 8м. Ова претпоставува точкаст извор во слободно поле — просториите имаат рефлексии што го комплицираат ова.

Да! 0 dB SPL е референтна точка (20 µPa), а не тишина. Негативните dB значат потивко од референтното. Пример: -10 dB SPL = 6,3 µPa. Безеховите комори мерат до -20 dB. Сепак, топлинскиот шум (молекуларно движење) поставува апсолутен лимит околу -23 dB на собна температура.

Точност и калибрација. Мерачите од класа 1 го задоволуваат IEC 61672 (±0,7 dB, 10 Hz-20 kHz). Евтини мерачи: ±2-5 dB грешка, слаб одговор на ниски/високи фреквенции, без калибрација. Професионалната употреба бара следлива калибрација, евидентирање, анализа на октави и издржливост. Законската/OSHA усогласеност бара сертифицирана опрема.

На 1 kHz: фон = dB SPL точно (по дефиниција). На други фреквенции: тие се разликуваат поради чувствителноста на увото. Пример: 60 фона бараат 60 dB на 1 kHz, но 70 dB на 100 Hz (+10 dB) и 55 dB на 4 kHz (-5 dB). Фонот ги зема предвид контурите на еднаква гласност, dB не.