Logaritmische eenheid die het geluidsdrukniveau meet

dB SPL (Geluidsdrukniveau) meet de geluidsdruk ten opzichte van 20 µPa, de drempel van het menselijk gehoor. De logaritmische schaal betekent +10 dB = 10× drukstijging, +20 dB = 100× drukstijging, maar slechts 2× waargenomen luidheid vanwege de niet-lineariteit van het menselijk gehoor.

Voorbeeld: Een gesprek op 60 dB heeft 1000× meer druk dan de gehoordrempel op 0 dB, maar klinkt subjectief slechts 16× luider.

Fysieke kracht per oppervlakte-eenheid uitgeoefend door geluidsgolven

Geluidsdruk is de ogenblikkelijke drukvariatie veroorzaakt door een geluidsgolf, gemeten in pascal (Pa). Het varieert van 20 µPa (nauwelijks hoorbaar) tot 200 Pa (pijnlijk luid). De RMS-druk (wortel van het gemiddelde van de kwadraten) wordt doorgaans gerapporteerd voor continue geluiden.

Voorbeeld: Normale spraak creëert 0,02 Pa (63 dB). Een rockconcert bereikt 2 Pa (100 dB) — 100× hogere druk maar slechts 6× luider waargenomen.

Akoestisch vermogen per oppervlakte-eenheid

Geluidsintensiteit meet de stroom van akoestische energie door een oppervlak, in watt per vierkante meter. Het is gerelateerd aan druk² en is fundamenteel bij het berekenen van het geluidsvermogen. De gehoordrempel is 10⁻¹² W/m², terwijl een straalmotor op korte afstand 1 W/m² produceert.

Voorbeeld: Een gefluister heeft een intensiteit van 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). De pijngrens is 1 W/m² (120 dB) — een biljoen keer intenser.

Fonograaf Uitgevonden

Thomas Edison vindt de fonograaf uit, wat de eerste opnames en weergave van geluid mogelijk maakt en interesse wekt in het kwantificeren van audioniveaus.

Decibel Geïntroduceerd

Bell Telephone Laboratories introduceert de decibel voor het meten van transmissieverlies in telefoonkabels. Vernoemd naar Alexander Graham Bell, wordt het snel de standaard voor audiometing.

Fletcher-Munson Curven

Harvey Fletcher en Wilden A. Munson publiceren contouren van gelijke luidheid die frequentie-afhankelijke gehoorgevoeligheid aantonen, wat de basis legt voor A-weging en de fon-schaal.

Geluidsniveaumeter

De eerste commerciële geluidsniveaumeter wordt ontwikkeld, waardoor geluidsmeting voor industriële en milieutoepassingen wordt gestandaardiseerd.

Son-schaal Gestandaardiseerd

Stanley Smith Stevens formaliseert de son-schaal (ISO 532), die een lineaire maat voor waargenomen luidheid biedt waarbij een verdubbeling van sonen een verdubbeling van waargenomen luidheid betekent.

OSHA-normen

De Amerikaanse Occupational Safety and Health Administration stelt grenswaarden voor blootstelling aan lawaai vast (85-90 dB TWA), waardoor geluidsmeting cruciaal wordt voor de veiligheid op de werkplek.

ISO 226 Revisie

Bijgewerkte contouren van gelijke luidheid op basis van modern onderzoek, waardoor fon-metingen en de nauwkeurigheid van A-weging over frequenties worden verfijnd.

Digitale Audionormen

LUFS (Loudness Units relative to Full Scale) wordt gestandaardiseerd voor uitzending en streaming, ter vervanging van metingen die alleen op pieken zijn gebaseerd door perceptueel gebaseerde luidheidsmeting.

• **+3 dB = verdubbeling van vermogen** (voor de meeste mensen nauwelijks merkbaar)
• **+6 dB = verdubbeling van druk** (omgekeerde kwadratenwet, halvering van de afstand)
• **+10 dB ≈ 2× luider** (waargenomen luidheid verdubbelt)
• **+20 dB = 10× druk** (twee decennia op een logaritmische schaal)
• **60 dB SPL ≈ normaal gesprek** (op 1 meter afstand)
• **85 dB = OSHA 8-uurs limiet** (drempel voor gehoorbescherming)
• **120 dB = pijngrens** (onmiddellijk ongemak)

• **Gelijke bronnen:** 80 dB + 80 dB = 83 dB (niet 160!)
• **10 dB uit elkaar:** 90 dB + 80 dB ≈ 90,4 dB (stillere bron is nauwelijks van belang)
• **20 dB uit elkaar:** 90 dB + 70 dB ≈ 90,04 dB (verwaarloosbare bijdrage)
• **Verdubbeling van bronnen:** N gelijke bronnen = origineel + 10×log₁₀(N) dB
• **10 gelijke 80 dB bronnen = 90 dB totaal** (niet 800 dB!)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = gehoordrempel
• **20 dB** = gefluister, stille bibliotheek
• **60 dB** = normaal gesprek, kantoor
• **85 dB** = druk verkeer, gehoorrisico
• **100 dB** = nachtclub, kettingzaag
• **120 dB** = rockconcert, onweer
• **140 dB** = geweerschot, nabije straalmotor
• **194 dB** = theoretisch maximum in de atmosfeer

• **Tel dB nooit rekenkundig op** — gebruik logaritmische optelformules
• **dBA ≠ dB SPL** — A-weging vermindert de bas, geen directe omzetting mogelijk
• **Verdubbeling van de afstand** ≠ de helft van het niveau (het is -6 dB, niet -50%)
• **3 dB is nauwelijks merkbaar,** niet 3× luider — waarneming is logaritmisch
• **0 dB ≠ stilte** — het is het referentiepunt (20 µPa), kan negatief zijn
• **fon ≠ dB** behalve bij 1 kHz — frequentie-afhankelijke gelijke luidheid

Drie redenen maken logaritmische meting essentieel:

• Menselijke waarneming: Oren reageren logaritmisch — verdubbeling van de druk klinkt als +6 dB, niet 2×
• Bereikcompressie: 0-140 dB versus 20 µPa - 200 Pa (onpraktisch voor dagelijks gebruik)
• Vermenigvuldiging wordt optellen: Het combineren van geluidsbronnen maakt gebruik van eenvoudige optelling
• Natuurlijke schaalverdeling: Factoren van 10 worden gelijke stappen (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

De logaritmische schaal is contra-intuïtief. Vermijd deze fouten:

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (niet 120 dB!) — logaritmische optelling
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB verschil — trek waarden af en neem dan de antilogaritme
• Verdubbeling van de afstand vermindert het niveau met 6 dB (niet met 50%)
• Halvering van het vermogen = -3 dB (niet -50%)
• 3 dB toename = 2× vermogen (nauwelijks merkbaar), 10 dB = 2× luidheid (duidelijk hoorbaar)

Kernvergelijkingen voor berekeningen van het geluidsniveau:

• Druk: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• Intensiteit: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• Vermogen: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• Combineren van gelijke bronnen: L_total = L + 10×log₁₀(n), waar n = aantal bronnen
• Afstandswet: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) voor puntbronnen

Je kunt decibels niet rekenkundig optellen. Gebruik logaritmische optelling:

• Twee gelijke bronnen: L_total = L_single + 3 dB (bijv. 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Tien gelijke bronnen: L_total = L_single + 10 dB
• Verschillende niveaus: Converteer naar lineair, tel op, converteer terug (complex)
• Vuistregel: Het toevoegen van bronnen die 10+ dB uit elkaar liggen, verhoogt het totaal nauwelijks (<0,5 dB)
• Voorbeeld: 90 dB machine + 70 dB achtergrond = 90,04 dB (nauwelijks merkbaar)

Eenheid van luidheidsniveau gerefereerd aan 1 kHz

Fon-waarden volgen de contouren van gelijke luidheid (ISO 226:2003). Een geluid van N fon heeft dezelfde waargenomen luidheid als N dB SPL bij 1 kHz. Bij 1 kHz is fon = dB SPL exact. Bij andere frequenties verschillen ze dramatisch vanwege de gevoeligheid van het oor.

• 1 kHz referentie: 60 fon = 60 dB SPL bij 1 kHz (per definitie)
• 100 Hz: 60 fon ≈ 70 dB SPL (+10 dB nodig voor gelijke luidheid)
• 50 Hz: 60 fon ≈ 80 dB SPL (+20 dB nodig — bas klinkt zachter)
• 4 kHz: 60 fon ≈ 55 dB SPL (-5 dB — piek gevoeligheid van het oor)
• Toepassing: Audio-egalisatie, kalibratie van hoortoestellen, beoordeling van geluidskwaliteit
• Beperking: Frequentie-afhankelijk; vereist zuivere tonen of spectrumanalyse

Lineaire eenheid van subjectieve luidheid

Sonen kwantificeren de waargenomen luidheid lineair: 2 son klinkt twee keer zo luid als 1 son. Gedefinieerd door de machtswet van Stevens, 1 son = 40 fon. Verdubbeling van sonen = +10 fon = +10 dB bij 1 kHz.

• 1 son = 40 fon = 40 dB SPL bij 1 kHz (definitie)
• Verdubbeling: 2 son = 50 fon, 4 son = 60 fon, 8 son = 70 fon
• Wet van Stevens: Waargenomen luidheid ∝ (intensiteit)^0.3 voor geluiden van gemiddeld niveau
• Echte wereld: Gesprek (1 son), stofzuiger (4 son), kettingzaag (64 son)
• Toepassing: Productgeluidsclassificaties, apparaatvergelijkingen, subjectieve beoordeling
• Voordeel: Intuïtief — 4 son klinkt letterlijk 4× luider dan 1 son

Professionele audio maakt uitgebreid gebruik van dB voor signaalniveaus, mixen en masteren:

• 0 dBFS (Full Scale): Maximaal digitaal niveau voor clipping
• Mixen: Doel -6 tot -3 dBFS piek, -12 tot -9 dBFS RMS voor headroom
• Masteren: -14 LUFS (luidheidseenheden) voor streaming, -9 LUFS voor radio
• Signaal-ruisverhouding: >90 dB voor professionele apparatuur, >100 dB voor audiofielen
• Dynamisch bereik: Klassieke muziek 60+ dB, popmuziek 6-12 dB (luidheidsoorlog)
• Ruimteakoestiek: RT60 nagalmtijd, -3 dB versus -6 dB afrolpunten

Grenswaarden voor blootstelling aan lawaai op de werkplek voorkomen gehoorverlies:

• OSHA: 85 dB = 8-uurs TWA (tijdgewogen gemiddelde) actieniveau
• 90 dB: 8 uur maximale blootstelling zonder bescherming
• 95 dB: 4 uur max, 100 dB: 2 uur, 105 dB: 1 uur (halveringsregel)
• 115 dB: 15 minuten max zonder bescherming
• 140 dB: Onmiddellijk gevaar — gehoorbescherming verplicht
• Dosimetrie: Cumulatieve blootstelling bijhouden met geluidsdosimeters

Milieuregelgeving beschermt de volksgezondheid en de levenskwaliteit:

• WHO-richtlijnen: <55 dB overdag, <40 dB 's nachts buiten
• EPA: Ldn (dag-nacht gemiddelde) <70 dB om gehoorverlies te voorkomen
• Vliegtuigen: FAA vereist geluidscontouren voor luchthavens (65 dB DNL-limiet)
• Bouw: Lokale limieten doorgaans 80-90 dB aan de perceelgrens
• Verkeer: Geluidsschermen langs snelwegen streven naar een reductie van 10-15 dB
• Meting: dBA-weging benadert de menselijke hinderreactie

Akoestisch ontwerp vereist nauwkeurige controle van het geluidsniveau:

• Spraakverstaanbaarheid: Doel 65-70 dB bij de luisteraar, <35 dB achtergrondgeluid
• Concertzalen: 80-95 dB piek, 2-2,5 s nagalmtijd
• Opnamestudio's: NC 15-20 (geluidscriteriumcurven), <25 dB omgevingsgeluid
• Klaslokalen: <35 dB achtergrondgeluid, 15+ dB spraak-ruisverhouding
• STC-classificaties: Geluidsoverdrachtsklasse (isolatieprestaties van muren)
• NRC: Geluidsreductiecoëfficiënt voor absorptiematerialen

• Gebruik gekalibreerde Klasse 1 of Klasse 2 geluidsniveaumeters (IEC 61672)
• Kalibreer voor elke sessie met een akoestische kalibrator (94 of 114 dB)
• Plaats de microfoon uit de buurt van reflecterende oppervlakken (typische hoogte 1,2-1,5 m)
• Gebruik een trage respons (1s) voor stabiele geluiden, snel (125ms) voor fluctuerende
• Breng een windscherm aan buiten (windgeruis begint bij 12 mph / 5 m/s)
• Neem 15+ minuten op om temporele variaties vast te leggen

• A-weging (dBA): Algemeen doel, omgevings-, beroepsgeluid
• C-weging (dBC): Piekmetingen, beoordeling van lage frequenties
• Z-weging (dBZ): Vlakke respons voor analyse van het volledige spectrum
• Converteer nooit dBA ↔ dBC—afhankelijk van de frequentie-inhoud
• A-weging benadert de 40-fon-contour (matige luidheid)
• Gebruik octaafbandanalyse voor gedetailleerde frequentie-informatie

• Specificeer altijd: dB SPL, dBA, dBC, dBZ (nooit alleen 'dB')
• Rapporteer tijdsweging: Snel, Langzaam, Impuls
• Vermeld afstand, meethoogte en oriëntatie
• Noteer achtergrondgeluidsniveaus afzonderlijk
• Rapporteer Leq (equivalent continu niveau) voor variërende geluiden
• Vermeld meetonzekerheid (typisch ±1-2 dB)

• 85 dB: Overweeg bescherming bij langdurige blootstelling (>8 uur)
• 90 dB: Verplichte bescherming na 8 uur (OSHA)
• 100 dB: Gebruik bescherming na 2 uur
• 110 dB: Bescherm na 30 minuten, dubbele bescherming boven 115 dB
• Oordoppen: 15-30 dB reductie, oorkappen: 20-35 dB
• Overschrijd nooit 140 dB, zelfs niet met bescherming—risico op fysiek trauma

Blauwe vinvissen produceren geluiden tot 188 dB SPL onder water—het luidste biologische geluid op aarde. Deze laagfrequente geluiden (15-20 Hz) kunnen honderden kilometers door de oceaan reizen, waardoor walvissen over grote afstanden kunnen communiceren.

De stilste kamer ter wereld (Microsoft, Redmond) meet -20,6 dB SPL—stiller dan de gehoordrempel. Mensen kunnen hun eigen hartslag, bloedsomloop en zelfs maagborrelingen horen. Niemand is langer dan 45 minuten gebleven vanwege desoriëntatie.

Het luidste geluid in de geregistreerde geschiedenis: 310 dB SPL aan de bron, gehoord op 3.000 mijl afstand. De drukgolf cirkelde 4 keer om de aarde. Zeelieden op 40 mijl afstand leden aan gescheurde trommelvliezen. Een dergelijke intensiteit kan niet bestaan in de normale atmosfeer—het creëert schokgolven.

194 dB SPL is het theoretische maximum in de aardatmosfeer op zeeniveau—daarboven creëer je een schokgolf (explosie), geen geluidsgolf. Bij 194 dB is de verdunning gelijk aan vacuüm (0 Pa), dus wordt het geluid discontinu.

Honden horen 67-45.000 Hz (tegenover 20-20.000 Hz voor mensen) en detecteren geluiden 4× verder weg. Hun gehoorgevoeligheid piekt rond 8 kHz—10 dB gevoeliger dan mensen. Daarom werken hondenfluitjes: 23-54 kHz, onhoorbaar voor mensen.

Bioscopen streven naar een gemiddelde van 85 dB SPL (Leq) met pieken van 105 dB (Dolby-specificatie). Dit is 20 dB luider dan thuis kijken. Uitgebreide laagfrequente respons: 20 Hz subwoofers maken realistische explosies en impacts mogelijk—thuissystemen snijden doorgaans af bij 40-50 Hz.

dBA past een frequentie-afhankelijke weging toe die lage frequenties dempt. Een 100 Hz-toon op 80 dB SPL meet ~70 dBA (-10 dB weging), terwijl 1 kHz op 80 dB SPL 80 dBA meet (geen weging). Zonder het frequentiespectrum te kennen, is conversie onmogelijk. Je zou FFT-analyse nodig hebben en de inverse A-wegingscurve moeten toepassen.

+3 dB = verdubbeling van vermogen of intensiteit, maar slechts een 1,4× drukstijging. Menselijke waarneming volgt een logaritmische respons: een toename van 10 dB klinkt ongeveer 2× luider. 3 dB is de kleinste verandering die de meeste mensen onder gecontroleerde omstandigheden detecteren; in echte omgevingen is 5+ dB nodig.

Je kunt decibels niet rekenkundig optellen. Voor gelijke niveaus: L_total = L + 3 dB. Voor verschillende niveaus: Converteer naar lineair (10^(dB/10)), tel op, converteer terug (10×log₁₀). Voorbeeld: 80 dB + 80 dB = 83 dB (niet 160 dB!). Vuistregel: een bron die 10+ dB stiller is, draagt <0,5 dB bij aan het totaal.

dB SPL: Ongewogen geluidsdrukniveau. dBA: A-gewogen (benadert menselijk gehoor, dempt bas). dBC: C-gewogen (bijna vlak, minimale filtering). Gebruik dBA voor algemeen, omgevings-, beroepsgeluid. Gebruik dBC voor piekmetingen en beoordeling van lage frequenties. Ze meten hetzelfde geluid anders—geen directe conversie.

Geluid volgt de omgekeerde kwadratenwet: verdubbeling van de afstand vermindert de intensiteit met ¼ (niet ½). In dB: elke verdubbeling van de afstand = -6 dB. Voorbeeld: 90 dB op 1 m wordt 84 dB op 2 m, 78 dB op 4 m, 72 dB op 8 m. Dit veronderstelt een puntbron in een vrij veld—kamers hebben reflecties die dit bemoeilijken.

Ja! 0 dB SPL is het referentiepunt (20 µPa), niet stilte. Negatieve dB betekent stiller dan de referentie. Voorbeeld: -10 dB SPL = 6,3 µPa. Anechoïsche kamers meten tot -20 dB. Thermisch geluid (moleculaire beweging) stelt echter een absolute limiet rond -23 dB bij kamertemperatuur.

Nauwkeurigheid en kalibratie. Klasse 1-meters voldoen aan IEC 61672 (±0,7 dB, 10 Hz-20 kHz). Goedkope meters: ±2-5 dB fout, slechte respons op lage/hoge frequenties, geen kalibratie. Professioneel gebruik vereist traceerbare kalibratie, logging, octaafanalyse en duurzaamheid. Wettelijke/OSHA-naleving vereist gecertificeerde apparatuur.

Bij 1 kHz: fon = dB SPL exact (per definitie). Bij andere frequenties: ze wijken af vanwege de gevoeligheid van het oor. Voorbeeld: 60 fon vereist 60 dB bij 1 kHz, maar 70 dB bij 100 Hz (+10 dB) en 55 dB bij 4 kHz (-5 dB). Fon houdt rekening met contouren van gelijke luidheid, dB niet.