Unitate logaritmică ce măsoară nivelul de presiune sonoră

dB SPL (Nivelul Presiunii Sonore) măsoară presiunea sonoră relativ la 20 µPa, pragul auzului uman. Scara logaritmică înseamnă că +10 dB = creștere de 10× a presiunii, +20 dB = creștere de 100× a presiunii, dar doar de 2× a tăriei sonore percepute datorită non-linearității auzului uman.

Exemplu: O conversație la 60 dB are o presiune de 1000× mai mare decât pragul de audibilitate la 0 dB, dar sună doar de 16× mai tare subiectiv.

Forța fizică pe unitate de suprafață exercitată de undele sonore

Presiunea sonoră este variația instantanee a presiunii cauzată de o undă sonoră, măsurată în pascali (Pa). Variază de la 20 µPa (abia audibil) la 200 Pa (dureros de tare). Presiunea RMS (medie pătratică) este de obicei raportată pentru sunete continue.

Exemplu: Vorbirea normală creează 0,02 Pa (63 dB). Un concert rock atinge 2 Pa (100 dB) — presiune de 100× mai mare, dar doar de 6× mai tare perceptiv.

Putere acustică pe unitate de suprafață

Intensitatea sonoră măsoară fluxul de energie acustică printr-o suprafață, în wați pe metru pătrat. Este legată de presiune² și este fundamentală în calcularea puterii sonore. Pragul de audibilitate este de 10⁻¹² W/m², în timp ce un motor de avion produce 1 W/m² de la o distanță mică.

Exemplu: O șoaptă are o intensitate de 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). Pragul durerii este de 1 W/m² (120 dB) — de un trilion de ori mai intens.

Fonograful Inventat

Thomas Edison inventează fonograful, permițând primele înregistrări și redări de sunet, stârnind interesul pentru cuantificarea nivelurilor audio.

Decibelul Introdus

Laboratoarele Bell Telephone introduc decibelul pentru măsurarea pierderilor de transmisie în cablurile telefonice. Numit după Alexander Graham Bell, acesta devine rapid standardul pentru măsurarea audio.

Curbele Fletcher-Munson

Harvey Fletcher și Wilden A. Munson publică contururi de egală tărie sonoră care arată sensibilitatea auditivă dependentă de frecvență, punând bazele pentru ponderarea A și scala fon.

Sonometrul

Primul sonometru comercial dezvoltat, standardizând măsurarea zgomotului pentru aplicații industriale și de mediu.

Scala Son Standardizată

Stanley Smith Stevens oficializează scala son (ISO 532), oferind o măsură liniară a tăriei sonore percepute, unde dublarea sonilor = dublarea tăriei sonore percepute.

Standardele OSHA

Administrația pentru Sănătate și Siguranță Ocupațională din SUA (OSHA) stabilește limite de expunere la zgomot (85-90 dB TWA), făcând măsurarea sunetului critică pentru siguranța la locul de muncă.

Revizuirea ISO 226

Contururi de egală tărie sonoră actualizate pe baza cercetărilor moderne, rafinând măsurătorile în foni și acuratețea ponderării A pe diferite frecvențe.

Standarde Audio Digitale

LUFS (Unități de Tărie Sonoră relative la Scara Completă) standardizate pentru transmisiuni și streaming, înlocuind măsurătorile bazate doar pe vârfuri cu măsurarea tăriei sonore bazată pe percepție.

• **+3 dB = dublarea puterii** (abia perceptibil pentru majoritatea oamenilor)
• **+6 dB = dublarea presiunii** (legea pătratului invers, înjumătățirea distanței)
• **+10 dB ≈ de 2× mai tare** (tăria sonoră percepută se dublează)
• **+20 dB = presiune de 10×** (două decade pe scara logaritmică)
• **60 dB SPL ≈ conversație normală** (la o distanță de 1 metru)
• **85 dB = limita OSHA pe 8 ore** (pragul pentru protecție auditivă)
• **120 dB = pragul durerii** (disconfort imediat)

• **Surse egale:** 80 dB + 80 dB = 83 dB (nu 160!)
• **Diferență de 10 dB:** 90 dB + 80 dB ≈ 90,4 dB (sursa mai silențioasă abia contează)
• **Diferență de 20 dB:** 90 dB + 70 dB ≈ 90,04 dB (contribuție neglijabilă)
• **Dublarea surselor:** N surse egale = original + 10×log₁₀(N) dB
• **10 surse egale de 80 dB = 90 dB total** (nu 800 dB!)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = pragul de audibilitate
• **20 dB** = șoaptă, bibliotecă liniștită
• **60 dB** = conversație normală, birou
• **85 dB** = trafic intens, risc auditiv
• **100 dB** = club de noapte, drujbă
• **120 dB** = concert rock, tunet
• **140 dB** = foc de armă, motor de avion în apropiere
• **194 dB** = maxim teoretic în atmosferă

• **Nu adunați niciodată dB aritmetic** — folosiți formule de adunare logaritmică
• **dBA ≠ dB SPL** — Ponderarea A reduce basul, nicio conversie directă posibilă
• **Dublarea distanței** ≠ jumătate din nivel (este -6 dB, nu -50%)
• **3 dB abia perceptibil,** nu de 3× mai tare — percepția este logaritmică
• **0 dB ≠ liniște** — este punctul de referință (20 µPa), poate fi negativ
• **fon ≠ dB** cu excepția la 1 kHz — tărie sonoră egală dependentă de frecvență

Trei motive fac măsurarea logaritmică esențială:

• Percepția umană: Urechile răspund logaritmic — dublarea presiunii sună ca +6 dB, nu ca 2×
• Compresia gamei: 0-140 dB vs 20 µPa - 200 Pa (nepractic pentru uz zilnic)
• Înmulțirea devine adunare: Combinarea surselor de sunet folosește adunarea simplă
• Scalare naturală: Factorii de 10 devin pași egali (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

Scara logaritmică este contraintuitivă. Evitați aceste erori:

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (nu 120 dB!) — adunare logaritmică
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB diferență — scădeți valorile, apoi antilogaritm
• Dublarea distanței reduce nivelul cu 6 dB (nu cu 50%)
• Înjumătățirea puterii = -3 dB (nu -50%)
• Creștere de 3 dB = 2× putere (abia perceptibil), 10 dB = 2× tărie sonoră (clar audibil)

Ecuații de bază pentru calculul nivelului sonor:

• Presiune: dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• Intensitate: dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• Putere: dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• Combinarea surselor egale: L_total = L + 10×log₁₀(n), unde n = numărul de surse
• Legea distanței: L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) pentru surse punctiforme

Nu puteți aduna decibelii aritmetic. Folosiți adunarea logaritmică:

• Două surse egale: L_total = L_unic + 3 dB (de ex., 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Zece surse egale: L_total = L_unic + 10 dB
• Niveluri diferite: Convertiți la scară liniară, adunați, convertiți înapoi (complex)
• Regulă generală: Adunarea surselor cu o diferență de 10+ dB abia crește totalul (<0,5 dB)
• Exemplu: mașină de 90 dB + zgomot de fond de 70 dB = 90,04 dB (abia perceptibil)

Unitate de nivel de tărie sonoră referită la 1 kHz

Valorile în foni urmează contururile de egală tărie sonoră (ISO 226:2003). Un sunet la N foni are aceeași tărie sonoră percepută ca N dB SPL la 1 kHz. La 1 kHz, fon = dB SPL exact. La alte frecvențe, ele diferă dramatic datorită sensibilității urechii.

• Referință de 1 kHz: 60 foni = 60 dB SPL la 1 kHz (prin definiție)
• 100 Hz: 60 foni ≈ 70 dB SPL (+10 dB necesari pentru tărie sonoră egală)
• 50 Hz: 60 foni ≈ 80 dB SPL (+20 dB necesari — basul sună mai slab)
• 4 kHz: 60 foni ≈ 55 dB SPL (-5 dB — sensibilitate maximă a urechii)
• Aplicație: Egalizare audio, calibrarea aparatelor auditive, evaluarea calității sunetului
• Limitare: Dependent de frecvență; necesită tonuri pure sau analiză spectrală

Unitate liniară de tărie sonoră subiectivă

Sonii cuantifică liniar tăria sonoră percepută: 2 soni sună de două ori mai tare decât 1 son. Definit de legea puterii a lui Stevens, 1 son = 40 foni. Dublarea sonilor = +10 foni = +10 dB la 1 kHz.

• 1 son = 40 foni = 40 dB SPL la 1 kHz (definiție)
• Dublare: 2 soni = 50 foni, 4 soni = 60 foni, 8 soni = 70 foni
• Legea lui Stevens: Tăria sonoră percepută ∝ (intensitate)^0,3 pentru sunete de nivel mediu
• Lumea reală: Conversație (1 son), aspirator (4 soni), drujbă (64 soni)
• Aplicație: Evaluări de zgomot ale produselor, comparații de aparate, evaluare subiectivă
• Avantaj: Intuitiv — 4 soni sună literalmente de 4× mai tare decât 1 son

Audio profesional folosește extensiv dB pentru niveluri de semnal, mixaj și masterizare:

• 0 dBFS (Scară Completă): Nivel digital maxim înainte de tăiere (clipping)
• Mixaj: Țintă de vârf -6 până la -3 dBFS, RMS -12 până la -9 dBFS pentru spațiu de manevră (headroom)
• Masterizare: -14 LUFS (unități de tărie sonoră) pentru streaming, -9 LUFS pentru radio
• Raport semnal-zgomot: >90 dB pentru echipamente profesionale, >100 dB pentru audiofili
• Gamă dinamică: Muzică clasică 60+ dB, muzică pop 6-12 dB (războiul tăriei sonore)
• Acustica camerei: Timp de reverberație RT60, puncte de atenuare -3 dB vs -6 dB

Limitele de expunere la zgomot la locul de muncă previn pierderea auzului:

• OSHA: 85 dB = nivel de acțiune TWA (medie ponderată în timp) pe 8 ore
• 90 dB: maxim 8 ore de expunere fără protecție
• 95 dB: maxim 4 ore, 100 dB: maxim 2 ore, 105 dB: maxim 1 oră (regula înjumătățirii)
• 115 dB: maxim 15 minute fără protecție
• 140 dB: Pericol imediat — protecție auditivă obligatorie
• Dozimetrie: Urmărirea expunerii cumulative folosind dozimetre de zgomot

Reglementările de mediu protejează sănătatea publică și calitatea vieții:

• Ghiduri OMS: <55 dB în timpul zilei, <40 dB în timpul nopții în aer liber
• EPA: Ldn (medie zi-noapte) <70 dB pentru a preveni pierderea auzului
• Aeronave: FAA necesită contururi de zgomot pentru aeroporturi (limită DNL de 65 dB)
• Construcții: Limitele locale sunt de obicei 80-90 dB la linia de proprietate
• Trafic: Barierele de zgomot pentru autostrăzi vizează o reducere de 10-15 dB
• Măsurare: Ponderarea dBA aproximează răspunsul uman la disconfort

Designul acustic necesită un control precis al nivelului sonor:

• Inteligibilitatea vorbirii: Țintă 65-70 dB la ascultător, <35 dB zgomot de fond
• Săli de concert: vârf 80-95 dB, timp de reverberație 2-2,5s
• Studiouri de înregistrare: NC 15-20 (curbe de criteriu de zgomot), <25 dB ambiental
• Săli de clasă: <35 dB zgomot de fond, raport vorbire-zgomot de 15+ dB
• Clasificări STC: Clasa de Transmisie a Sunetului (performanța de izolare a pereților)
• NRC: Coeficient de Reducere a Zgomotului pentru materiale absorbante

• Utilizați sonometre calibrate de Clasa 1 sau Clasa 2 (IEC 61672)
• Calibrați înainte de fiecare sesiune cu un calibrator acustic (94 sau 114 dB)
• Poziționați microfonul departe de suprafețe reflectorizante (înălțime tipică de 1,2-1,5m)
• Folosiți răspuns lent (1s) pentru sunete constante, rapid (125ms) pentru cele fluctuante
• Aplicați un paravânt în aer liber (zgomotul vântului începe la 12 mph / 5 m/s)
• Înregistrați timp de 15+ minute pentru a surprinde variațiile temporale

• Ponderare A (dBA): Uz general, zgomot ambiental, ocupațional
• Ponderare C (dBC): Măsurători de vârf, evaluare la frecvențe joase
• Ponderare Z (dBZ): Răspuns plat pentru analiză spectrală completă
• Nu convertiți niciodată dBA ↔ dBC — depinde de conținutul de frecvență
• Ponderarea A aproximează conturul de 40 de foni (tărie sonoră moderată)
• Utilizați analiza în benzi de octavă pentru informații detaliate despre frecvență

• Specificați întotdeauna: dB SPL, dBA, dBC, dBZ (niciodată doar 'dB')
• Raportați ponderarea în timp: Fast, Slow, Impulse
• Includeți distanța, înălțimea de măsurare și orientarea
• Notați nivelurile de zgomot de fond separat
• Raportați Leq (nivel continuu echivalent) pentru sunete variabile
• Includeți incertitudinea de măsurare (tipic ±1-2 dB)

• 85 dB: Luați în considerare protecția pentru expunere prelungită (>8 ore)
• 90 dB: Protecție obligatorie după 8 ore (OSHA)
• 100 dB: Folosiți protecție după 2 ore
• 110 dB: Protejați după 30 de minute, protecție dublă peste 115 dB
• Dopuri de urechi: reducere de 15-30 dB, căști antifonice: 20-35 dB
• Nu depășiți niciodată 140 dB chiar și cu protecție — risc de traumă fizică

Balenele albastre produc sunete de până la 188 dB SPL sub apă — cel mai puternic sunet biologic de pe Pământ. Aceste sunete de joasă frecvență (15-20 Hz) pot călători sute de mile prin ocean, permițând comunicarea balenelor pe distanțe vaste.

Cea mai liniștită cameră din lume (Microsoft, Redmond) măsoară -20,6 dB SPL — mai silențioasă decât pragul de audibilitate. Oamenii își pot auzi bătăile inimii, circulația sângelui și chiar bolboroselile stomacului. Nimeni nu a stat mai mult de 45 de minute din cauza dezorientării.

Cel mai puternic sunet din istoria înregistrată: 310 dB SPL la sursă, auzit la 3.000 de mile distanță. Unda de presiune a înconjurat Pământul de 4 ori. Marinarii aflați la 40 de mile distanță au suferit rupturi de timpan. O astfel de intensitate nu poate exista în atmosfera normală — creează unde de șoc.

194 dB SPL este maximul teoretic în atmosfera Pământului la nivelul mării — dincolo de acest punct, se creează o undă de șoc (explozie), nu o undă sonoră. La 194 dB, rarefierea este egală cu vidul (0 Pa), astfel încât sunetul devine discontinuu.

Câinii aud între 67-45.000 Hz (față de oameni 20-20.000 Hz) și detectează sunete de 4 ori mai departe. Sensibilitatea lor auditivă atinge un vârf în jurul a 8 kHz — cu 10 dB mai sensibilă decât a oamenilor. De aceea funcționează fluierele pentru câini: 23-54 kHz, inaudibile pentru oameni.

Cinematografele vizează o medie de 85 dB SPL (Leq) cu vârfuri de 105 dB (specificații Dolby). Acesta este cu 20 dB mai tare decât vizionarea acasă. Răspunsul extins la frecvențe joase: subwooferele de 20 Hz permit explozii și impacturi realiste — sistemele de acasă se opresc de obicei la 40-50 Hz.

dBA aplică o ponderare dependentă de frecvență care atenuează frecvențele joase. Un ton de 100 Hz la 80 dB SPL măsoară ~70 dBA (ponderare -10 dB), în timp ce 1 kHz la 80 dB SPL măsoară 80 dBA (fără ponderare). Fără a cunoaște spectrul de frecvență, conversia este imposibilă. Ar fi necesară o analiză FFT și aplicarea curbei inverse de ponderare A.

+3 dB = dublarea puterii sau intensității, dar doar o creștere de 1,4× a presiunii. Percepția umană urmează un răspuns logaritmic: o creștere de 10 dB sună aproximativ de 2× mai tare. 3 dB este cea mai mică schimbare pe care majoritatea oamenilor o detectează în condiții controlate; în medii reale, este necesară o schimbare de 5+ dB.

Nu puteți aduna decibelii aritmetic. Pentru niveluri egale: L_total = L + 3 dB. Pentru niveluri diferite: Convertiți la scară liniară (10^(dB/10)), adunați, convertiți înapoi (10×log₁₀). Exemplu: 80 dB + 80 dB = 83 dB (nu 160 dB!). Regulă generală: o sursă cu 10+ dB mai slabă contribuie cu <0,5 dB la total.

dB SPL: Nivel de presiune sonoră neponderat. dBA: Ponderare A (aproximează auzul uman, atenuează basul). dBC: Ponderare C (aproape plat, filtrare minimă). Folosiți dBA pentru zgomot general, ambiental, ocupațional. Folosiți dBC pentru măsurători de vârf și evaluarea frecvențelor joase. Măsoară același sunet în mod diferit — nu există conversie directă.

Sunetul urmează legea pătratului invers: dublarea distanței reduce intensitatea la ¼ (nu la ½). În dB: fiecare dublare a distanței = -6 dB. Exemplu: 90 dB la 1m devine 84 dB la 2m, 78 dB la 4m, 72 dB la 8m. Acest lucru presupune o sursă punctiformă în câmp liber — camerele au reflexii care complică acest lucru.

Da! 0 dB SPL este punctul de referință (20 µPa), nu liniștea. dB negativ înseamnă mai slab decât referința. Exemplu: -10 dB SPL = 6,3 µPa. Camerele anecoice măsoară până la -20 dB. Totuși, zgomotul termic (mișcarea moleculară) stabilește o limită absolută în jur de -23 dB la temperatura camerei.

Precizie și calibrare. Aparatele de Clasa 1 respectă IEC 61672 (±0,7 dB, 10 Hz-20 kHz). Aparatele ieftine: eroare de ±2-5 dB, răspuns slab la frecvențe joase/înalte, fără calibrare. Utilizarea profesională necesită calibrare trasabilă, înregistrare, analiză în octave și durabilitate. Conformitatea legală/OSHA necesită echipament certificat.

La 1 kHz: fon = dB SPL exact (prin definiție). La alte frecvențe: ele diverg din cauza sensibilității urechii. Exemplu: 60 foni necesită 60 dB la 1 kHz, dar 70 dB la 100 Hz (+10 dB) și 55 dB la 4 kHz (-5 dB). Fonul ține cont de contururile de egală tărie sonoră, dB nu.