Unit logaritma yang mengukur tahap tekanan bunyi

dB SPL (Tahap Tekanan Bunyi) mengukur tekanan bunyi berbanding 20 µPa, ambang pendengaran manusia. Skala logaritma bermakna +10 dB = peningkatan tekanan 10×, +20 dB = peningkatan tekanan 100×, tetapi hanya 2× kenyaringan yang dirasakan disebabkan oleh ketidaklinearan pendengaran manusia.

Contoh: Perbualan pada 60 dB mempunyai tekanan 1000× lebih besar daripada ambang pendengaran pada 0 dB, tetapi hanya kedengaran 16× lebih kuat secara subjektif.

Daya fizikal per unit luas yang dikenakan oleh gelombang bunyi

Tekanan bunyi ialah variasi tekanan serta-merta yang disebabkan oleh gelombang bunyi, diukur dalam pascal (Pa). Ia berbeza dari 20 µPa (hampir tidak boleh didengar) hingga 200 Pa (sangat kuat hingga menyakitkan). Tekanan RMS (punca min kuasa dua) biasanya dilaporkan untuk bunyi berterusan.

Contoh: Pertuturan biasa menghasilkan 0.02 Pa (63 dB). Konsert rock mencapai 2 Pa (100 dB)—tekanan 100× lebih tinggi tetapi hanya 6× lebih kuat secara persepsi.

Kuasa akustik per unit luas

Keamatan bunyi mengukur aliran tenaga akustik melalui permukaan, dalam watt per meter persegi. Ia berkaitan dengan tekanan² dan asas dalam mengira kuasa bunyi. Ambang pendengaran ialah 10⁻¹² W/m², manakala enjin jet menghasilkan 1 W/m² pada jarak dekat.

Contoh: Bisikan mempunyai keamatan 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). Ambang kesakitan ialah 1 W/m² (120 dB)—satu trilion kali lebih kuat.

Fonograf Dicipta

Thomas Edison mencipta fonograf, membolehkan rakaman dan main balik bunyi pertama, mencetuskan minat dalam mengukur tahap audio.

Desibel Diperkenalkan

Makmal Telefon Bell memperkenalkan desibel untuk mengukur kehilangan transmisi dalam kabel telefon. Dinamakan sempena Alexander Graham Bell, ia dengan cepat menjadi standard untuk pengukuran audio.

Lengkung Fletcher-Munson

Harvey Fletcher dan Wilden A. Munson menerbitkan kontur kenyaringan yang sama yang menunjukkan kepekaan pendengaran yang bergantung pada frekuensi, meletakkan asas untuk pemberat A dan skala fon.

Meter Aras Bunyi

Meter aras bunyi komersial pertama dibangunkan, menstandardkan pengukuran bunyi untuk aplikasi industri dan alam sekitar.

Skala Son Distandardkan

Stanley Smith Stevens memformalkan skala son (ISO 532), menyediakan ukuran linear kenyaringan yang dirasakan di mana penggandaan son = penggandaan kenyaringan yang dirasakan.

Piawaian OSHA

Pentadbiran Keselamatan dan Kesihatan Pekerjaan AS (OSHA) menetapkan had pendedahan bunyi (85-90 dB TWA), menjadikan pengukuran bunyi kritikal untuk keselamatan tempat kerja.

Semakan ISO 226

Kontur kenyaringan yang sama yang dikemas kini berdasarkan penyelidikan moden, memperhalusi ukuran fon dan ketepatan pemberat A merentasi frekuensi.

Piawaian Audio Digital

LUFS (Unit Kenyaringan relatif kepada Skala Penuh) distandardkan untuk penyiaran dan penstriman, menggantikan ukuran puncak sahaja dengan pemeteran kenyaringan berasaskan persepsi.

• **+3 dB = menggandakan kuasa** (hampir tidak ketara kepada kebanyakan orang)
• **+6 dB = menggandakan tekanan** (undang-undang songsang kuasa dua, mengurangkan jarak kepada separuh)
• **+10 dB ≈ 2× lebih kuat** (kenyaringan yang dirasakan berganda)
• **+20 dB = 10× tekanan** (dua dekad pada skala logaritma)
• **60 dB SPL ≈ perbualan biasa** (pada jarak 1 meter)
• **85 dB = had 8 jam OSHA** (ambang perlindungan pendengaran)
• **120 dB = ambang kesakitan** (ketidakselesaan serta-merta)

• **Sumber yang sama:** 80 dB + 80 dB = 83 dB (bukan 160!)
• **Berjarak 10 dB:** 90 dB + 80 dB ≈ 90.4 dB (sumber yang lebih senyap hampir tidak penting)
• **Berjarak 20 dB:** 90 dB + 70 dB ≈ 90.04 dB (sumbangan yang boleh diabaikan)
• **Menggandakan sumber:** N sumber yang sama = asal + 10×log₁₀(N) dB
• **10 sumber 80 dB yang sama = 90 dB jumlah** (bukan 800 dB!)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = ambang pendengaran
• **20 dB** = bisikan, perpustakaan yang sunyi
• **60 dB** = perbualan biasa, pejabat
• **85 dB** = lalu lintas sesak, risiko pendengaran
• **100 dB** = kelab malam, gergaji rantai
• **120 dB** = konsert rock, guruh
• **140 dB** = tembakan, enjin jet berdekatan
• **194 dB** = maksimum teoretikal di atmosfera

• **Jangan sekali-kali menambah dB secara aritmetik** — gunakan formula penambahan logaritma
• **dBA ≠ dB SPL** — Pemberat A mengurangkan bes, tiada penukaran terus yang mungkin
• **Menggandakan jarak** ≠ separuh aras (ia adalah -6 dB, bukan -50%)
• **3 dB hampir tidak ketara,** bukan 3× lebih kuat — persepsi adalah logaritma
• **0 dB ≠ kesunyian** — ia adalah titik rujukan (20 µPa), boleh menjadi negatif
• **fon ≠ dB** kecuali pada 1 kHz — kenyaringan yang sama bergantung pada frekuensi

Tiga sebab menjadikan pengukuran logaritma penting:

• Persepsi manusia: Telinga bertindak balas secara logaritma—menggandakan tekanan berbunyi seperti +6 dB, bukan 2×
• Pemampatan julat: 0-140 dB vs 20 µPa - 200 Pa (tidak praktikal untuk kegunaan harian)
• Pendaraban menjadi penambahan: Menggabungkan sumber bunyi menggunakan penambahan mudah
• Penskalaan semula jadi: Faktor 10 menjadi langkah yang sama (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

Skala logaritma tidak intuitif. Elakkan kesilapan ini:

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (bukan 120 dB!) — penambahan logaritma
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB perbezaan—tolak nilai, kemudian antilog
• Menggandakan jarak mengurangkan aras sebanyak 6 dB (bukan 50%)
• Mengurangkan kuasa kepada separuh = -3 dB (bukan -50%)
• Peningkatan 3 dB = 2× kuasa (hampir tidak ketara), 10 dB = 2× kenyaringan (boleh didengar dengan jelas)

Persamaan teras untuk pengiraan aras bunyi:

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

Anda tidak boleh menambah desibel secara aritmetik. Gunakan penambahan logaritma:

• Dua sumber yang sama: L_total = L_single + 3 dB (contohnya, 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Sepuluh sumber yang sama: L_total = L_single + 10 dB
• Aras yang berbeza: Tukar ke linear, tambah, tukar semula (rumit)
• Peraturan praktikal: Menambah sumber yang berjarak 10+ dB hampir tidak meningkatkan jumlah (<0.5 dB)
• Contoh: mesin 90 dB + latar belakang 70 dB = 90.04 dB (hampir tidak ketara)

Unit tahap kenyaringan yang dirujuk kepada 1 kHz

Nilai fon mengikut kontur kenyaringan yang sama (ISO 226:2003). Bunyi pada N fon mempunyai kenyaringan yang dirasakan sama seperti N dB SPL pada 1 kHz. Pada 1 kHz, fon = dB SPL tepat. Pada frekuensi lain, ia berbeza secara dramatik kerana kepekaan telinga.

• Rujukan 1 kHz: 60 fon = 60 dB SPL @ 1 kHz (mengikut definisi)
• 100 Hz: 60 fon ≈ 70 dB SPL (+10 dB diperlukan untuk kenyaringan yang sama)
• 50 Hz: 60 fon ≈ 80 dB SPL (+20 dB diperlukan—bes berbunyi lebih senyap)
• 4 kHz: 60 fon ≈ 55 dB SPL (-5 dB—puncak kepekaan telinga)
• Aplikasi: Penyamaan audio, penentukuran alat bantu dengar, penilaian kualiti bunyi
• Batasan: Bergantung pada frekuensi; memerlukan nada tulen atau analisis spektrum

Unit linear kenyaringan subjektif

Son mengukur kenyaringan yang dirasakan secara linear: 2 son berbunyi dua kali lebih kuat daripada 1 son. Ditakrifkan oleh hukum kuasa Stevens, 1 son = 40 fon. Menggandakan son = +10 fon = +10 dB pada 1 kHz.

• 1 son = 40 fon = 40 dB SPL @ 1 kHz (definisi)
• Menggandakan: 2 son = 50 fon, 4 son = 60 fon, 8 son = 70 fon
• Hukum Stevens: Kenyaringan yang dirasakan ∝ (keamatan)^0.3 untuk bunyi tahap pertengahan
• Dunia nyata: Perbualan (1 son), penyedut habuk (4 son), gergaji rantai (64 son)
• Aplikasi: Penarafan bunyi produk, perbandingan peralatan, penilaian subjektif
• Kelebihan: Intuitif—4 son secara harfiah berbunyi 4× lebih kuat daripada 1 son

Audio profesional menggunakan dB secara meluas untuk tahap isyarat, adunan, dan mastering:

• 0 dBFS (Skala Penuh): Tahap digital maksimum sebelum keratan
• Adunan: Sasaran puncak -6 hingga -3 dBFS, RMS -12 hingga -9 dBFS untuk ruang kepala
• Mastering: -14 LUFS (unit kenyaringan) untuk penstriman, -9 LUFS untuk radio
• Nisbah isyarat-ke-bising: >90 dB untuk peralatan profesional, >100 dB untuk audiophile
• Julat dinamik: Muzik klasik 60+ dB, muzik pop 6-12 dB (perang kenyaringan)
• Akustik bilik: Masa gema RT60, titik roll-off -3 dB vs -6 dB

Had pendedahan bunyi di tempat kerja menghalang kehilangan pendengaran:

• OSHA: 85 dB = tahap tindakan TWA 8 jam (purata berwajaran masa)
• 90 dB: pendedahan maksimum 8 jam tanpa perlindungan
• 95 dB: maksimum 4 jam, 100 dB: 2 jam, 105 dB: 1 jam (peraturan separuh)
• 115 dB: maksimum 15 minit tanpa perlindungan
• 140 dB: Bahaya serta-merta—perlindungan pendengaran wajib
• Dosimetri: Menjejaki pendedahan kumulatif menggunakan dosimeter bunyi

Peraturan persekitaran melindungi kesihatan awam dan kualiti hidup:

• Garis panduan WHO: <55 dB siang hari, <40 dB malam hari di luar
• EPA: Ldn (purata siang-malam) <70 dB untuk mencegah kehilangan pendengaran
• Pesawat: FAA memerlukan kontur bunyi untuk lapangan terbang (had 65 dB DNL)
• Pembinaan: Had tempatan biasanya 80-90 dB di garisan hartanah
• Lalu lintas: Penghalang bunyi lebuh raya menyasarkan pengurangan 10-15 dB
• Pengukuran: Pemberat dBA menghampiri tindak balas gangguan manusia

Reka bentuk akustik memerlukan kawalan aras bunyi yang tepat:

• Keterbacaan pertuturan: Sasaran 65-70 dB di pendengar, <35 dB latar belakang
• Dewan konsert: puncak 80-95 dB, masa gema 2-2.5s
• Studio rakaman: NC 15-20 (lengkung kriteria bunyi), <25 dB ambien
• Bilik darjah: <35 dB latar belakang, nisbah pertuturan-ke-bising 15+ dB
• Penarafan STC: Kelas Penghantaran Bunyi (prestasi penebat dinding)
• NRC: Pekali Pengurangan Bunyi untuk bahan penyerapan

• Gunakan meter aras bunyi Kelas 1 atau Kelas 2 yang ditentukur (IEC 61672)
• Tentukur sebelum setiap sesi dengan penentukur akustik (94 atau 114 dB)
• Letakkan mikrofon jauh dari permukaan pemantul (ketinggian biasa 1.2-1.5m)
• Gunakan tindak balas perlahan (1s) untuk bunyi yang stabil, cepat (125ms) untuk yang berubah-ubah
• Gunakan pelindung angin di luar (bunyi angin bermula pada 12 mph / 5 m/s)
• Rakam selama 15+ minit untuk menangkap variasi masa

• Pemberat A (dBA): Tujuan umum, bunyi persekitaran, pekerjaan
• Pemberat C (dBC): Pengukuran puncak, penilaian frekuensi rendah
• Pemberat Z (dBZ): Tindak balas rata untuk analisis spektrum penuh
• Jangan sekali-kali menukar dBA ↔ dBC—bergantung pada kandungan frekuensi
• Pemberat A menghampiri kontur 40-fon (kenyaringan sederhana)
• Gunakan analisis jalur oktaf untuk maklumat frekuensi terperinci

• Sentiasa nyatakan: dB SPL, dBA, dBC, dBZ (jangan hanya 'dB')
• Laporkan pemberat masa: Cepat, Perlahan, Impuls
• Sertakan jarak, ketinggian pengukuran, dan orientasi
• Catatkan aras bunyi latar secara berasingan
• Laporkan Leq (aras berterusan setara) untuk bunyi yang berubah-ubah
• Sertakan ketidakpastian pengukuran (biasanya ±1-2 dB)

• 85 dB: Pertimbangkan perlindungan untuk pendedahan berpanjangan (>8 jam)
• 90 dB: Perlindungan wajib selepas 8 jam (OSHA)
• 100 dB: Gunakan perlindungan selepas 2 jam
• 110 dB: Lindungi selepas 30 minit, perlindungan berganda di atas 115 dB
• Penyumbat telinga: pengurangan 15-30 dB, penutup telinga: 20-35 dB
• Jangan sekali-kali melebihi 140 dB walaupun dengan perlindungan—risiko trauma fizikal

Paus biru menghasilkan panggilan hingga 188 dB SPL di bawah air—bunyi biologi paling kuat di Bumi. Panggilan frekuensi rendah ini (15-20 Hz) boleh menempuh jarak beratus-ratus batu melalui lautan, membolehkan paus berkomunikasi di jarak yang sangat jauh.

Bilik paling senyap di dunia (Microsoft, Redmond) mengukur -20.6 dB SPL—lebih senyap daripada ambang pendengaran. Orang boleh mendengar degupan jantung mereka sendiri, peredaran darah, dan juga perut berbunyi. Tiada siapa yang bertahan lebih dari 45 minit kerana disorientasi.

Bunyi paling kuat dalam sejarah yang tercatat: 310 dB SPL di sumbernya, terdengar sejauh 3,000 batu. Gelombang tekanan mengelilingi Bumi 4 kali. Pelaut sejauh 40 batu menderita gegendang telinga pecah. Keamatan seperti itu tidak boleh wujud di atmosfera biasa—ia mencipta gelombang kejutan.

194 dB SPL adalah maksimum teoretikal di atmosfera Bumi di aras laut—di luar ini, anda mencipta gelombang kejutan (letupan), bukan gelombang bunyi. Pada 194 dB, rarefaksi sama dengan vakum (0 Pa), jadi bunyi menjadi tidak berterusan.

Anjing mendengar 67-45,000 Hz (berbanding manusia 20-20,000 Hz) dan mengesan bunyi 4× lebih jauh. Kepekaan pendengaran mereka mencapai puncaknya sekitar 8 kHz—10 dB lebih sensitif daripada manusia. Inilah sebabnya wisel anjing berfungsi: 23-54 kHz, tidak boleh didengar oleh manusia.

Pawagam menyasarkan purata 85 dB SPL (Leq) dengan puncak 105 dB (spesifikasi Dolby). Ini 20 dB lebih kuat daripada tontonan di rumah. Respons frekuensi rendah yang diperluas: subwoofer 20 Hz membolehkan letupan dan impak yang realistik—sistem rumah biasanya memotong pada 40-50 Hz.

dBA menggunakan pemberat bergantung pada frekuensi yang menipiskan frekuensi rendah. Nada 100 Hz pada 80 dB SPL berukuran ~70 dBA (pemberat -10 dB), manakala 1 kHz pada 80 dB SPL berukuran 80 dBA (tiada pemberat). Tanpa mengetahui spektrum frekuensi, penukaran tidak mungkin. Anda memerlukan analisis FFT dan menggunakan lengkung pemberat A terbalik.

+3 dB = menggandakan kuasa atau keamatan, tetapi hanya peningkatan tekanan 1.4×. Persepsi manusia mengikut tindak balas logaritma: peningkatan 10 dB berbunyi kira-kira 2× lebih kuat. 3 dB adalah perubahan terkecil yang dikesan oleh kebanyakan orang dalam keadaan terkawal; dalam persekitaran sebenar, 5+ dB diperlukan.

Anda tidak boleh menambah desibel secara aritmetik. Untuk aras yang sama: L_total = L + 3 dB. Untuk aras yang berbeza: Tukar ke linear (10^(dB/10)), tambah, tukar semula (10×log₁₀). Contoh: 80 dB + 80 dB = 83 dB (bukan 160 dB!). Peraturan praktikal: sumber yang 10+ dB lebih senyap menyumbang <0.5 dB kepada jumlah.

dB SPL: Aras tekanan bunyi tanpa wajaran. dBA: Berwajaran A (menghampiri pendengaran manusia, menipiskan bes). dBC: Berwajaran C (hampir rata, penapisan minimum). Gunakan dBA untuk bunyi bising umum, persekitaran, pekerjaan. Gunakan dBC untuk ukuran puncak dan penilaian frekuensi rendah. Mereka mengukur bunyi yang sama secara berbeza—tiada penukaran langsung.

Bunyi mengikut hukum songsang kuasa dua: menggandakan jarak mengurangkan keamatan sebanyak 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 mengandaikan sumber titik di medan bebas—bilik mempunyai pantulan yang merumitkan perkara ini.

Ya! 0 dB SPL adalah titik rujukan (20 µPa), bukan kesunyian. dB negatif bermaksud lebih senyap daripada rujukan. Contoh: -10 dB SPL = 6.3 µPa. Bilik anekoik mengukur hingga -20 dB. Walau bagaimanapun, bunyi terma (pergerakan molekul) menetapkan had mutlak sekitar -23 dB pada suhu bilik.

Ketepatan dan penentukuran. Meter Kelas 1 memenuhi IEC 61672 (±0.7 dB, 10 Hz-20 kHz). Meter murah: ralat ±2-5 dB, tindak balas frekuensi rendah/tinggi yang lemah, tiada penentukuran. Penggunaan profesional memerlukan penentukuran yang boleh dikesan, pembalakan, analisis oktaf, dan ketahanan. Pematuhan undang-undang/OSHA memerlukan peralatan yang diperakui.

Pada 1 kHz: fon = dB SPL tepat (mengikut definisi). Pada frekuensi lain: ia berbeza kerana kepekaan telinga. Contoh: 60 fon memerlukan 60 dB pada 1 kHz, tetapi 70 dB pada 100 Hz (+10 dB) dan 55 dB pada 4 kHz (-5 dB). Fon mengambil kira kontur kenyaringan yang sama, dB tidak.