Unidade logarítmica que mede o nível de pressão sonora

dB SPL (Nível de Pressão Sonora) mede a pressão sonora em relação a 20 µPa, o limiar da audição humana. A escala logarítmica significa que +10 dB = aumento de pressão de 10×, +20 dB = aumento de pressão de 100×, mas apenas 2× a sonoridade percebida devido à não linearidade da audição humana.

Exemplo: Uma conversa a 60 dB tem 1000× mais pressão do que o limiar de audição a 0 dB, mas soa apenas 16× mais alto subjetivamente.

Força física por área exercida por ondas sonoras

A pressão sonora é a variação instantânea de pressão causada por uma onda sonora, medida em pascals (Pa). Varia de 20 µPa (quase inaudível) a 200 Pa (dolorosamente alto). A pressão RMS (raiz quadrada média) é tipicamente relatada para sons contínuos.

Exemplo: A fala normal cria 0,02 Pa (63 dB). Um concerto de rock atinge 2 Pa (100 dB) — pressão 100× maior, mas apenas 6× mais alto percetualmente.

Potência acústica por unidade de área

A intensidade sonora mede o fluxo de energia acústica através de uma superfície, em watts por metro quadrado. Está relacionada com a pressão² e é fundamental no cálculo da potência sonora. O limiar de audição é de 10⁻¹² W/m², enquanto um motor a jato produz 1 W/m² a curta distância.

Exemplo: Um sussurro tem uma intensidade de 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). O limiar da dor é de 1 W/m² (120 dB) — um trilião de vezes mais intenso.

Invenção do Fonógrafo

Thomas Edison inventa o fonógrafo, permitindo as primeiras gravações e reproduções de som, despertando o interesse na quantificação dos níveis de áudio.

Introdução do Decibel

Os Laboratórios da Bell Telephone introduzem o decibel para medir a perda de transmissão em cabos telefónicos. Com o nome de Alexander Graham Bell, tornou-se rapidamente o padrão para a medição de áudio.

Curvas de Fletcher-Munson

Harvey Fletcher e Wilden A. Munson publicam contornos de igual sonoridade que mostram a sensibilidade auditiva dependente da frequência, estabelecendo as bases para a ponderação A e a escala de fon.

Medidor de Nível de Som

Desenvolvido o primeiro medidor de nível de som comercial, padronizando a medição de ruído para aplicações industriais e ambientais.

Estandardização da Escala de Son

Stanley Smith Stevens formaliza a escala de son (ISO 532), fornecendo uma medida linear da sonoridade percebida onde a duplicação de sones = duplicação da sonoridade percebida.

Normas da OSHA

A Administração de Segurança e Saúde Ocupacional dos EUA (OSHA) estabelece limites de exposição ao ruído (85-90 dB TWA), tornando a medição do som crítica para a segurança no local de trabalho.

Revisão da ISO 226

Atualização dos contornos de igual sonoridade com base em pesquisas modernas, refinando as medições de fon e a precisão da ponderação A em todas as frequências.

Normas de Áudio Digital

LUFS (Unidades de Sonoridade relativas à Escala Completa) são padronizadas para transmissão e streaming, substituindo medições apenas de pico por medição de sonoridade baseada na perceção.

• **+3 dB = duplicação da potência** (quase impercetível para a maioria das pessoas)
• **+6 dB = duplicação da pressão** (lei do inverso do quadrado, metade da distância)
• **+10 dB ≈ 2× mais alto** (a sonoridade percebida duplica)
• **+20 dB = 10× a pressão** (duas décadas na escala logarítmica)
• **60 dB SPL ≈ conversa normal** (a 1 metro de distância)
• **85 dB = limite de 8 horas da OSHA** (limiar de proteção auditiva)
• **120 dB = limiar da dor** (desconforto imediato)

• **Fontes iguais:** 80 dB + 80 dB = 83 dB (não 160!)
• **Com 10 dB de diferença:** 90 dB + 80 dB ≈ 90,4 dB (a fonte mais silenciosa quase não importa)
• **Com 20 dB de diferença:** 90 dB + 70 dB ≈ 90,04 dB (contribuição negligenciável)
• **Duplicação de fontes:** N fontes iguais = original + 10×log₁₀(N) dB
• **10 fontes iguais de 80 dB = 90 dB no total** (não 800 dB!)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = limiar de audição
• **20 dB** = sussurro, biblioteca silenciosa
• **60 dB** = conversa normal, escritório
• **85 dB** = tráfego intenso, risco auditivo
• **100 dB** = discoteca, motosserra
• **120 dB** = concerto de rock, trovão
• **140 dB** = tiro de arma, motor a jato próximo
• **194 dB** = máximo teórico na atmosfera

• **Nunca some dB aritmeticamente** — use fórmulas de adição logarítmica
• **dBA ≠ dB SPL** — A ponderação A reduz os graves, não é possível uma conversão direta
• **Duplicação da distância** ≠ metade do nível (é -6 dB, não -50%)
• **3 dB quase impercetível,** não 3× mais alto — a perceção é logarítmica
• **0 dB ≠ silêncio** — é o ponto de referência (20 µPa), pode ser negativo
• **fon ≠ dB** exceto a 1 kHz — igual sonoridade dependente da frequência

Três razões tornam a medição logarítmica essencial:

• Perceção humana: Os ouvidos respondem logaritmicamente — a duplicação da pressão soa como +6 dB, não 2×
• Compressão da gama: 0-140 dB vs 20 µPa - 200 Pa (impraticável para uso diário)
• A multiplicação torna-se adição: A combinação de fontes sonoras usa adição simples
• Escala natural: Fatores de 10 tornam-se passos iguais (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

A escala logarítmica é contraintuitiva. Evite estes erros:

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (não 120 dB!) — adição logarítmica
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB de diferença — subtraia os valores, depois antilogaritmo
• A duplicação da distância reduz o nível em 6 dB (não 50%)
• A metade da potência = -3 dB (não -50%)
• Aumento de 3 dB = 2× a potência (quase impercetível), 10 dB = 2× a sonoridade (claramente audível)

Equações centrais para cálculos de nível de som:

• Pressão: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• Intensidade: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• Potência: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• Combinação de fontes iguais: L_total = L + 10×log₁₀(n), onde n = número de fontes
• Lei da distância: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) para fontes pontuais

Não se pode adicionar decibéis aritmeticamente. Use adição logarítmica:

• Duas fontes iguais: L_total = L_single + 3 dB (por exemplo, 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Dez fontes iguais: L_total = L_single + 10 dB
• Níveis diferentes: Converta para linear, adicione, converta de volta (complexo)
• Regra geral: Adicionar fontes com 10+ dB de diferença quase não aumenta o total (<0,5 dB)
• Exemplo: máquina de 90 dB + fundo de 70 dB = 90,04 dB (quase impercetível)

Unidade de nível de sonoridade referenciada a 1 kHz

Os valores de fon seguem contornos de igual sonoridade (ISO 226:2003). Um som a N fons tem a mesma sonoridade percebida que N dB SPL a 1 kHz. A 1 kHz, fon = dB SPL exatamente. Noutras frequências, diferem drasticamente devido à sensibilidade do ouvido.

• Referência de 1 kHz: 60 fon = 60 dB SPL a 1 kHz (por definição)
• 100 Hz: 60 fon ≈ 70 dB SPL (+10 dB necessários para igual sonoridade)
• 50 Hz: 60 fon ≈ 80 dB SPL (+20 dB necessários — os graves soam mais silenciosos)
• 4 kHz: 60 fon ≈ 55 dB SPL (-5 dB — pico de sensibilidade do ouvido)
• Aplicação: Equalização de áudio, calibração de aparelhos auditivos, avaliação da qualidade do som
• Limitação: Dependente da frequência; requer tons puros ou análise de espetro

Unidade linear de sonoridade subjetiva

Os sones quantificam a sonoridade percebida de forma linear: 2 sones soam duas vezes mais alto do que 1 son. Definido pela lei da potência de Stevens, 1 son = 40 fon. A duplicação de sones = +10 fon = +10 dB a 1 kHz.

• 1 son = 40 fon = 40 dB SPL a 1 kHz (definição)
• Duplicação: 2 sones = 50 fon, 4 sones = 60 fon, 8 sones = 70 fon
• Lei de Stevens: Sonoridade percebida ∝ (intensidade)^0,3 para sons de nível médio
• Mundo real: Conversa (1 son), aspirador (4 sones), motosserra (64 sones)
• Aplicação: Classificações de ruído de produtos, comparações de eletrodomésticos, avaliação subjetiva
• Vantagem: Intuitivo — 4 sones soam literalmente 4× mais alto do que 1 son

O áudio profissional usa extensivamente o dB para níveis de sinal, mistura e masterização:

• 0 dBFS (Escala Completa): Nível digital máximo antes de clipping
• Mistura: Alvo de -6 a -3 dBFS de pico, -12 a -9 dBFS RMS para headroom
• Masterização: -14 LUFS (unidades de sonoridade) para streaming, -9 LUFS para rádio
• Relação sinal-ruído: >90 dB para equipamento profissional, >100 dB para audiófilos
• Gama dinâmica: Música clássica 60+ dB, música pop 6-12 dB (guerra da sonoridade)
• Acústica de salas: Tempo de reverberação RT60, pontos de roll-off de -3 dB vs -6 dB

Os limites de exposição ao ruído no local de trabalho previnem a perda de audição:

• OSHA: 85 dB = nível de ação de 8 horas TWA (média ponderada no tempo)
• 90 dB: 8 horas de exposição máxima sem proteção
• 95 dB: 4 horas máx., 100 dB: 2 horas, 105 dB: 1 hora (regra da metade)
• 115 dB: 15 minutos máx. sem proteção
• 140 dB: Perigo imediato — proteção auditiva obrigatória
• Dosimetria: Rastreamento da exposição cumulativa usando dosímetros de ruído

As regulamentações ambientais protegem a saúde pública e a qualidade de vida:

• Diretrizes da OMS: <55 dB durante o dia, <40 dB durante a noite ao ar livre
• EPA: Ldn (média dia-noite) <70 dB para prevenir a perda de audição
• Aeronaves: A FAA exige contornos de ruído para aeroportos (limite de 65 dB DNL)
• Construção: Os limites locais são tipicamente de 80-90 dB na linha da propriedade
• Tráfego: As barreiras de ruído de autoestradas visam uma redução de 10-15 dB
• Medição: A ponderação dBA aproxima a resposta humana ao incómodo

O design acústico requer um controlo preciso do nível de som:

• Inteligibilidade da fala: Alvo de 65-70 dB no ouvinte, <35 dB de fundo
• Salas de concerto: 80-95 dB de pico, 2-2,5s de tempo de reverberação
• Estúdios de gravação: NC 15-20 (curvas de critério de ruído), <25 dB de ambiente
• Salas de aula: <35 dB de fundo, 15+ dB de relação fala-ruído
• Classificações STC: Classe de Transmissão de Som (desempenho de isolamento de paredes)
• NRC: Coeficiente de Redução de Ruído para materiais de absorção

• Use medidores de nível de som de Classe 1 ou Classe 2 calibrados (IEC 61672)
• Calibre antes de cada sessão com um calibrador acústico (94 ou 114 dB)
• Posicione o microfone longe de superfícies refletoras (altura típica de 1,2-1,5m)
• Use resposta lenta (1s) para sons estáveis, rápida (125ms) para flutuantes
• Aplique um para-brisas no exterior (o ruído do vento começa a 12 mph / 5 m/s)
• Grave por mais de 15 minutos para capturar variações temporais

• Ponderação A (dBA): Uso geral, ruído ambiental, ocupacional
• Ponderação C (dBC): Medições de pico, avaliação de baixa frequência
• Ponderação Z (dBZ): Resposta plana para análise de espetro completo
• Nunca converta dBA ↔ dBC — dependente do conteúdo de frequência
• A ponderação A aproxima o contorno de 40 fon (sonoridade moderada)
• Use análise de banda de oitava para informações detalhadas de frequência

• Especifique sempre: dB SPL, dBA, dBC, dBZ (nunca apenas 'dB')
• Relate a ponderação de tempo: Rápida, Lenta, Impulso
• Inclua distância, altura de medição e orientação
• Note os níveis de ruído de fundo separadamente
• Relate o Leq (nível contínuo equivalente) para sons variáveis
• Inclua a incerteza da medição (tipicamente ±1-2 dB)

• 85 dB: Considere proteção para exposição prolongada (>8 horas)
• 90 dB: Proteção obrigatória após 8 horas (OSHA)
• 100 dB: Use proteção após 2 horas
• 110 dB: Proteja após 30 minutos, dupla proteção acima de 115 dB
• Tampões de ouvido: redução de 15-30 dB, protetores auriculares: 20-35 dB
• Nunca exceda 140 dB mesmo com proteção — risco de trauma físico

As baleias azuis produzem chamadas até 188 dB SPL debaixo de água — o som biológico mais alto da Terra. Estas chamadas de baixa frequência (15-20 Hz) podem viajar centenas de milhas através do oceano, permitindo a comunicação das baleias em vastas distâncias.

A sala mais silenciosa do mundo (Microsoft, Redmond) mede -20,6 dB SPL — mais silenciosa do que o limiar de audição. As pessoas podem ouvir o seu próprio batimento cardíaco, a circulação sanguínea e até o borbulhar do estômago. Ninguém permaneceu mais de 45 minutos devido à desorientação.

O som mais alto da história registada: 310 dB SPL na fonte, ouvido a 3.000 milhas de distância. A onda de pressão circulou a Terra 4 vezes. Marinheiros a 40 milhas de distância sofreram rutura de tímpanos. Tal intensidade não pode existir na atmosfera normal — cria ondas de choque.

194 dB SPL é o máximo teórico na atmosfera da Terra ao nível do mar — para além disto, cria-se uma onda de choque (explosão), não uma onda sonora. A 194 dB, a rarefação é igual ao vácuo (0 Pa), pelo que o som se torna descontínuo.

Os cães ouvem 67-45.000 Hz (vs humanos 20-20.000 Hz) e detetam sons 4× mais longe. A sua sensibilidade auditiva atinge o pico por volta de 8 kHz — 10 dB mais sensível do que os humanos. É por isso que os apitos para cães funcionam: 23-54 kHz, inaudíveis para os humanos.

As salas de cinema visam 85 dB SPL de média (Leq) com picos de 105 dB (especificação da Dolby). Isto é 20 dB mais alto do que a visualização em casa. A resposta estendida de baixa frequência: subwoofers de 20 Hz permitem explosões e impactos realistas — os sistemas domésticos normalmente cortam a 40-50 Hz.

O dBA aplica uma ponderação dependente da frequência que atenua as baixas frequências. Um tom de 100 Hz a 80 dB SPL mede ~70 dBA (ponderação de -10 dB), enquanto 1 kHz a 80 dB SPL mede 80 dBA (sem ponderação). Sem conhecer o espetro de frequência, a conversão é impossível. Seria necessária uma análise FFT e a aplicação da curva de ponderação A inversa.

+3 dB = duplicação da potência ou intensidade, mas apenas um aumento de pressão de 1,4×. A perceção humana segue uma resposta logarítmica: um aumento de 10 dB soa aproximadamente 2× mais alto. 3 dB é a menor mudança que a maioria das pessoas deteta em condições controladas; em ambientes reais, são necessários 5+ dB.

Não se pode adicionar decibéis aritmeticamente. Para níveis iguais: L_total = L + 3 dB. Para níveis diferentes: Converta para linear (10^(dB/10)), adicione, converta de volta (10×log₁₀). Exemplo: 80 dB + 80 dB = 83 dB (não 160 dB!). Regra geral: uma fonte 10+ dB mais silenciosa contribui com <0,5 dB para o total.

dB SPL: Nível de pressão sonora não ponderado. dBA: Ponderado A (aproxima a audição humana, atenua os graves). dBC: Ponderado C (quase plano, filtragem mínima). Use dBA para ruído geral, ambiental, ocupacional. Use dBC para medições de pico e avaliação de baixa frequência. Eles medem o mesmo som de forma diferente — não há conversão direta.

O som segue a lei do inverso do quadrado: a duplicação da distância reduz a intensidade em ¼ (não ½). Em dB: cada duplicação da distância = -6 dB. Exemplo: 90 dB a 1m torna-se 84 dB a 2m, 78 dB a 4m, 72 dB a 8m. Isto assume uma fonte pontual em campo livre — as salas têm reflexos que complicam isto.

Sim! 0 dB SPL é o ponto de referência (20 µPa), não o silêncio. dB negativo significa mais silencioso do que a referência. Exemplo: -10 dB SPL = 6,3 µPa. As câmaras anecoicas medem até -20 dB. No entanto, o ruído térmico (movimento molecular) estabelece um limite absoluto em torno de -23 dB à temperatura ambiente.

Precisão e calibração. Os medidores de Classe 1 cumprem a norma IEC 61672 (±0,7 dB, 10 Hz-20 kHz). Medidores baratos: erro de ±2-5 dB, resposta fraca a baixas/altas frequências, sem calibração. O uso profissional requer calibração rastreável, registo, análise de oitava e durabilidade. A conformidade legal/OSHA exige equipamento certificado.

A 1 kHz: fon = dB SPL exatamente (por definição). Noutras frequências: eles divergem devido à sensibilidade do ouvido. Exemplo: 60 fon requerem 60 dB a 1 kHz, mas 70 dB a 100 Hz (+10 dB) e 55 dB a 4 kHz (-5 dB). O fon tem em conta os contornos de igual sonoridade, o dB não.