Hladiny hluku v decibeloch: prijateľné limity. Čo je decibel

Ak sa opýtate svojich priateľov a známych: "Čo je to decibel?", Potom s najväčšou pravdepodobnosťou budete počuť odpovede súvisiace so zvukom. Odpovedia, že ide o akustický výkon alebo akustický výkon. Tieto odpovede nie sú ďaleko od pravdy, no v skutočnosti je decibel bezrozmerná veličina.

Decibel ukazuje, koľkokrát je niečoho viac alebo menej ako niečoho iného. Napríklad, ak máte vo vrecku 1000 rubľov a váš kolega ich má 10, potom môžeme povedať, že máte 100-krát viac peňazí, alebo môžeme povedať, že máte o 20 decibelov viac peňazí. Obidve tvrdenia sú správne.

V optických komunikačných linkách je decibel neoddeliteľne spojený so silou optického žiarenia.

Vzorec nebudeme uvádzať, pretože väčšina čitateľov mu nebude rozumieť. Poskytneme vám tabuľku, podľa ktorej sa môžete rýchlo orientovať.

Rozdiel, zložiť

Horný riadok ukazuje, koľkokrát je jedna hodnota väčšia ako druhá, a v spodnom riadku môžete zistiť, aká hodnota v decibeloch zodpovedá tomuto rozdielu.

Aby to bolo jasnejšie, uvedieme niekoľko príkladov týkajúcich sa optických komunikačných liniek.

Na optických konektoroch sa signál stráca, strata 0,2 decibelu sa považuje za normu pre optický konektor. V "časoch" sa rovná 1,047, to znamená, že optický konektor dáva straty až 4,7%

Rozpočet optického transceivera MT-P-3124-L2C je 17 decibelov. V „časoch“ sa rovná 50. To znamená, že svetlo, ktoré prejde linkou, môže byť zoslabené 50-krát a modul ho normálne vníma.

Mnoho čitateľov sa bude čudovať, prečo nie je možné merať všetko v „časoch“ alebo v prírodných hodnotách (výkonové jednotky) a prečo plot decibely? Dojem, že decibel je nepohodlný, je mylný, v skutočnosti sú to decibely, ktoré sa najčastejšie používajú oveľa pohodlnejšie.

Ukážeme si to v praxi. Vyriešme rovnaký problém týkajúci sa optických komunikačných liniek dvoma spôsobmi.

Optická komunikačná linka s dĺžkou 3 kilometre je „ukončená“ v optickom rozvádzači. Straty optického vlákna nepresahujú 0,25 dB na kilometer, konektory majú straty do 0,2 dB, straty ohybom a spojom nepresiahnu 0,3 dB v každom ráme.	Optická komunikačná linka s dĺžkou 3 kilometre je „ukončená“ v optickom rozvádzači. Straty optického vlákna nepresahujú 6% na kilometer, konektory majú straty do 5%, straty ohybom a spájaním nepresahujú 7% v každom ráme.
Celkový útlm linky = 3 x 0,25 (0,25 dB na kilometer) + 4 x 0,2 (celkom v rade 4 konektorov) + 2 x 0,3 (0,3 dB v každom kríži) Odpoveď: 2,15 decibelu sme si z hlavy vypočítali aj bez kalkulačky.	Celkový útlm linky = 1,06 3 + 1,05 4 + 1,07 2

Najväčšou výhodou použitia decibelov je, že sa dajú pridávať a uberať. Ak sú na linke prvky v sérii, ktoré zavádzajú zoslabenie alebo zosilnenie, ich parametre možno jednoducho navzájom sčítať alebo odčítať, bez použitia operácií násobenia alebo zvýšenia na výkon.

Aké hodnoty útlmu a rozpočtov (o rozpočte optického modulu si povieme v niektorom z našich ďalších článkov) sú typické pre zariadenia Modultech?

V nasledujúcej tabuľke uvádzame, ktoré hodnoty útlmu sú typické pre rôzne prvky optických komunikačných liniek.

Vráťme sa k zvuku. Mnohí čitatelia nerozumejú: ak sa vzájomný pomer veličín meria v decibeloch, ako potom môže táto veličina určiť silu zvuku?

V skutočnosti nemáme na mysli akustický výkon, ale akustický tlak – amplitúdu zvukovej vlny. Existuje pojem „prah počutia“. Táto prahová hodnota je 20 uPa (mikropascal) a berie sa ako referenčná hodnota na porovnanie. V decibeloch sa vyjadruje rozdiel medzi akustickým tlakom a referenčným tlakom. To znamená, že zvuk s úrovňou 20 dB je 100-krát hlasnejší ako zvukový prah; zvuk s úrovňou 30 dB - respektíve 1000 krát hlasnejší.

Veľmi často sa využíva meranie fyzikálnych veličín v decibeloch vo vzťahu k vopred stanovenej hladine. Takže v optických komunikačných linkách sa na vyjadrenie absolútnych hodnôt používa dBm (decibel-miliwatt). Táto hodnota ukazuje, koľkokrát je náš signál väčší alebo menší ako referenčný signál 1 mW.

V rádiových a káblových televíznych sieťach sa často používa dBμV (decibel-mikrovolt). Táto hodnota sa používa na vyjadrenie elektrického napätia v porovnaní s referenčnou hodnotou 1μV.

Dúfame, že náš príbeh uľahčí pochopenie hlavných technických charakteristík optických sieťových zariadení a slovo „decibel“ bude o niečo bližšie.

Čoskoro vám prezradíme, čo je to optický rozpočet a na čo treba myslieť pri výbere optoelektronického zariadenia.

Meraciu jednotku s názvom Bel prvýkrát použili inžinieri zámorskej telefónnej spoločnosti Bell. 1 dB - desatina Bel 1 dB = 0,1 Bels... V praxi sa však rozšíril práve decibel.

Ak sa pokúšame vysvetliť akúkoľvek zmenu, hovoríme, že sa stala dvakrát hlasnejšou alebo prúd sa desaťnásobne znížil. V tomto prípade používame určitý referenčný prah, vzhľadom na ktorý sú zmeny viditeľné. Pomocou decibelov sa zaznamenávajú aj tieto zmeny, len v logaritmickej forme.

Napríklad zmena o jeden dB zodpovedá zmene akejkoľvek hodnoty energie 1,26-krát. Zmena o tri dB - dvakrát. Ale prečo také ťažkosti, povie začiatočník. Ale stále existujú dôvody na používanie decibelov a navyše sú dosť významné.

Vráťme sa k pravidlám Weber-Fechner. Ide o empirický psychofyziologický zákon založený na skutočných získaných experimentálnych výsledkoch a nie na teórii. Jeho podstata spočíva v tom, že absolútne akékoľvek zmeny v akýchkoľvek množstvách (hlasitosť, hmotnosť, rýchlosť) sú pociťované iba vtedy, ak sú logaritmickej povahy.

Takže citlivosť ľudského ucha klesá so zvyšujúcou sa úrovňou hlasitosti, preto pri výbere premenlivého odporu, ktorý sa plánuje vložiť do ovládania hlasitosti domáceho ULF, by sa mal používať s dobrou exponenciálnou závislosťou odporu od uhol natočenia gombíka odporu. Až potom, keď otočíte gombíkom, úroveň hlasitosti sa bude zvyšovať plynulo a postupne. Ovládanie hlasitosti bude striktne lineárne, pretože exponenciálna závislosť úrovne hlasitosti kompenzuje logaritmickú závislosť nášho sluchu. Na obrázku nižšie je znázornená závislosť odporu premenného odporu od uhla natočenia posúvača regulátora (A-lineárny, B-logaritmický, B-exponenciálny).

Ako viete, ľudské ucho je schopné počuť zvuky, ktorých sila sa líši o obrovské množstvo 10 000 000 000 000 krát! Preto sa najhlasnejší zvuk líši od najtichšieho o 130 dB (10 000 000 000 000-krát). Súhlasíte, je to oveľa jednoduchšie, ak používate malé čísla ako. Ďalším plusom decibelov je fakt, že sa dajú jednoducho zložiť. Ak by matematické výpočty prebiehali občas, potom by sa čísla museli vynásobiť. Povedzme 30 dB + 30 dB = 60 dB (v časoch: 1 000 * 1 000 = 1 000 000). Myslím, že myšlienkový pochod je jasný. Okrem iného sú decibely veľmi vhodné na vykreslenie všetkých možných závislostí.

DB sa považuje za bezrozmernú jednotku. Pretože decibel v skutočnosti zobrazuje, koľkokrát sa energetická hodnota (prúd, napätie, výkon) zvýšila alebo znížila. Rozdiel medzi decibelmi a časom je len v tom, že sa to všetko vykonáva podľa logaritmického zákona. Aby sa to dalo nejako označiť a pripísať dB pri hodnotení sa dá prejsť z decibelov do časov. Absolútne akékoľvek jednotky merania možno porovnávať pomocou decibelov, pretože toto relatívne a bezrozmerné množstvo.

Ak znak „ mínus", napríklad -1 dB, potom sa hodnota nameranej hodnoty znížila 1,26-krát. Ak pred decibelmi nie je žiadny znak, potom hovoria o zvýšení, zvýšení akejkoľvek energetickej hodnoty. Toto treba mať na pamäti. V niektorých zdrojoch technickej literatúry namiesto znaku “-” hovoriť o útlme alebo znížení zisku.

Môžeme teda povedať, že decibel ukazuje logaritmus pomeru úrovne jedného signálu k druhému a používa sa na porovnanie dvoch signálov. Mimochodom, zo vzorca je jasne vidieť, že decibely možno porovnať s takmer akýmkoľvek signálom (a nielen akustickým výkonom), pretože táto hodnota je bezrozmerná.

Takže sme si uvedomili, že decibely sú pomerom dvoch veličín vyjadrených na logaritmickej stupnici. V tomto prípade má pomer veľkosti prúdu a napätia koeficient rovný 20

a pomer výkonu je desaťnásobný.

Ak máme napätie 1V, 10V, 100V, 1000V, potom je každé napätie o 20 dB vyššie ako predchádzajúce. Nie každý si dokáže v hlave preložiť časy na decibely, existujú však dve jednoduchšie výnimky. Dvojnásobné a desaťnásobné zvýšenie zodpovedá okrúhlym hodnotám v decibeloch, ľahko sa učia a stredné možnosti sa vypočítajú približne. Okrem toho existujú špeciálne tabuľky. Nižšie sú uvedené tabuľky prevodu z decibelov na časy Ľavá tabuľka pre útlm signálu (modrá), pravá pre zosilnenie (zelená)

prevodná tabuľka z decibelov na časy

Pri pohľade na tabuľku vyššie môžeme povedať, že decibel je len pohodlné technické riešenie, ktoré bolo zavedené ako výsledok dlhých praktických meraní a výhod z jeho používania.

Angličtina decibel, dB) - psychofyzikálna jednotka intenzity podnetu, jedna desatina bielej: 1 bel = lg (I / Ithr), kde / je intenzita daného podnetu (napr. fyzikálny jas svetla alebo intenzita zvuku), I / Ithr je intenzita prahového stimulu (hodnota absolútneho prahu). Na jednej strane D. škála umožňuje adekvátnejšie posúdiť subjektívnu silu rôznych podnetov (v súlade s Fechnerovým zákonom); na druhej strane, ak poznáme vlastnosti logaritmov, je ľahké odhadnúť pomer fyzikálnych charakteristík. Stupnica D. umožňuje aj priamejšie krížové porovnania intenzít podnetov (napríklad intenzita zvuku aj jas svetla rovnajúci sa 130-140 dB sú poburujúce a fyzicky nebezpečné pre zmyslové orgány, zatiaľ čo 60-70 dB je priemerná úroveň hlasitosti a jasu stimulov). St Sluch, pozadie. (B. M.)

DB (DB)

Jednotka merania bežne používaná na vyjadrenie intenzity zvuku. Vždy vyjadruje pomer dvoch meraní tlaku (fyzikálnych síl). Malo by sa definovať štandardné používanie tohto pojmu. Konvenčný systém používa na meranie zvuku 0,0002 dyna / cm2; to zodpovedá približne priemernému ľudskému prahu pre tón 1 000 Hz. Intenzita akéhokoľvek daného tónu je teda vyjadrená v dB = 10log, 10I1, / I2, kde I1 je príslušná intenzita a I2 je štandard. Keďže vzťah je logaritmický, nárast decibelov je sprevádzaný geometrickým nárastom intenzity. Vo vzdialenosti 5 stôp (cca 1,5 metra) je ľudský šepot približne 20 dB, bežná reč je 60 dB, zvuk zbíjačky je približne 100 dB a za hranicou bolesti sa budú ozývať širokospektrálne zvuky (napr. rocková hudba) približne 120 dB. Upozorňujeme však, že decibel nie je len meradlom intenzity zvuku. Doslova decibel je 1/10 bel, jednotka niekedy používaná na meranie elektrického napätia a svetla. Keďže tento rozmer je pomerom dvoch energií, nie je logicky obmedzený akustickým tlakom a možno ho použiť v iných fyzikálnych kontinuách.

Decibel (dB)

Štandardná jednotka merania intenzity alebo amplitúdy zvuku. Zodpovedá jednej desatine bel a jeden bel je dekadický logaritmus pomeru energií (alebo intenzít). Na výpočet intenzity v decibeloch sa často používa vzorec:

Ndb = 20 logPe / Pr,

kde Ndb je počet decibelov, Pe je akustický tlak, ktorý musí byť vyjadrený v decibeloch, Pr je štandardný tlak, s ktorým sa porovnáva nameraný tlak a ktorý je 0,0002 dyn / cm2. Akustický tlak, ktorý musí byť vyjadrený v decibeloch (Pe), sa porovnáva s určitým štandardným tlakom, ktorý sa svojou hodnotou blíži k prahu citlivosti ľudského sluchu (pre zvuk s frekvenciou 1000 Hz).

Položte si otázku ... koľko hudobníkovv skutočnostipochopiť, čo to jedecibel ?

Nie veľmi, však? A to nie je prekvapujúce.

Pretože decibely sú vlastne zložitý pojem.

Dobrou správou však je, že pri nahrávaní zvuku potrebujete vedieť len niekoľko základných vecí.

A v dnešnom príspevku pokryjem KĽÚČOVÉ veci, ktoré by mal každý hudobník vedieť o decibeloch.

Dúfam, že vám to pomôže.

Najprv rozptýlime štandardný mýtus.:

FAKT: decibel NIE JE mernou jednotkou hlasitosti

Toto vôbec nie je jednotka. Toto je RATIO. Porovnáva jedno číslo s druhým.

A hoci v týchto číslachzvyčajnemeria sa hladina zvuku, nie je to vždy tak. V hudbe sa decibely používajú aj na meranie napätia a výkonu zariadení.

VIAC FAKTOV: decibel je NELINEÁRNE meranie

Väčšina merných jednotiek je lineárna. Napríklad 2 palce sú 2-krát dlhšie ako 1 palec a 4 palce sú 2-krát dlhšie ako 2 palce. Ak z týchto čísel vytvoríte graf, budú spojené priamkou.

Ale to nebude fungovať s decibelmi. Decibely sú LOGARITMICKÉ jednotky. Ak si nepamätáte logaritmy zo stredoškolskej matematiky, tu je veľmi krátke vysvetlenie:

Keď sa zaoberáme logaritmami, každá nasledujúca jednotka zvyšuje číslo exponenciálne. Napríklad:

• +3 dB = výkon x2
• +10 dB = výkon x10
• +60 dB = výkon x1000000

Mám to? Dobre. To je dôvod, prečo to musíte vedieť.:

Ako sa decibely dajú použiť na hudbu a zvuky

Decibely v hudbe sú dimenzioupri rovnýs zvukovýd avlenia (SPL)... Keď povieme, že reproduktory na rockovom koncerte hrajú pri 110 dB, myslíme tým, že hrajú pri 110 dB SPL.

Keďže decibely sú len pomer, 110 dB je vlastne porovnanie s iným číslom: 0 SPL.

0 SPL - normálny tlak vzduchu v atmosfére (20 MPa). Toto sa považuje za dolný prah sluchu a referenčný bod pre všetky zvuky.

Teraz ... k praktickým veciam.

Užitočné príklady úrovní decibelov zo skutočného života

Najjednoduchší spôsob, ako pochopiť, čo je decibel, je merať zvuky, s ktorými sa neustále stretávame. Tu sú príklady zvukov, ktoré všetci poznáme:

• Dýchanie: 10 dB
• Šepot: 20 dB
• Normálny rozhovor hlučnosť: 40 dB
• Hluk v pozadí v reštaurácii hlučnosť: 60 dB
• Hlasitosť rádia / TV hlučnosť: 70 dB
• Smetiarske auto: 80 dB
• Zbíjačka hlučnosť: 100 dB
• Prah bolesti hlučnosť: 130 dB
• Prúdový motor hlučnosť: 150 dB

Ako decibely ovplyvňujú vnímanú hlasitosť

Pre úplné pochopenie pojmu decibely je potrebné intuitívne pochopiť, ako zmeny v decibeloch súvisia so zmenami vhlasitosť.

Budem úprimný... z matematiky vás bolí hlava. Tu sú jednoduché príklady, použite ich ako cheat:

• +10 dB = hlasitosť x2
• +20 dB = hlasitosť x4
• +40 dB = hlasitosť x16

Varovanie: Aj keď tieto čísla môžu byť užitočné, nie sú „dokonalé“. Rovnakú úroveň decibelov je možné počuť pri rôznych hlasitostiach.

Tu je postup:

Ako frekvenčná rovnováha ovplyvňuje hlasitosť

Keď uvažujete o 60 dB SPL, predstavíte si jednu úroveň hlasitosti.

Ukazuje sa, že to tak nie je. Úroveň hlasitosti vnímaná naším mozgom závisí aj od frekvencií prenášaných zvukom.

Pri rovnakých úrovniach decibelov sú stredné frekvencie (1–4 kHz) vnímané ako „hlasnejšie“ ako basy a výšky.

Tento jav, známy ako Fletcher-Mansonova krivka, bude skúmaný v inom článku.

Ďalšia položka:

Ako vzdialenosť ovplyvňuje hlasitosť

Je menej zrejmé, koľko. Výpočty sú opäť veľmi zložité.

Preto, zjednodušene povedané, uvádzame 2 jednoduché príklady:

• vzdialenosť х2 = -6 dB
• vzdialenosť х10 = -20 dB

Teraz, keď intuitívne chápete, ako decibely merajú hladinu zvuku, je potrebné sa naučiť jednu vec:

Ako sa používajú decibely v nahrávacom zariadení

Častejšie v nahrávacom štúdiu narazíte na decibelyhladinomery …

Ktoré možno nájsť v mnohých zariadeniach: a iní.

V hornej časti meracieho prístroja si všimnete značku 0 dBf (0 dBFS). Toto je najvyššia úroveň signálu, ktorú môže toto zariadenie dosiahnuť pred orezaním alebo skreslením signálu.

Nižšie sú záporné hodnoty dBps až po -∞ dBps.

V závislosti od toho, koho sa spýtate, ľudia povedia, že nastavili svoje zariadenie na nahrávanie medzi -15 a -6 dB. Myslím, že -10 dB je dobrý kompromis.

Decibel sa používa na meranie zvuku.

Je to relatívna logaritmická jednotka merania pre veličiny spojené s intenzitou zvuku (výkon, amplitúda, napätie alebo prúd signálu, zosilnenie/útlm atď.). Citlivosť sluchu má logaritmickú povahu – zvýšenie intenzity vo forme výkonovej funkcie ucho vníma ako lineárny nárast hlasitosti, preto je v niektorých prípadoch vhodnejšie použiť skôr logaritmické ako lineárne jednotky. Desatinný logaritmus pomeru určitej veličiny k jej referenčnej hodnote je lg ( X/X E) - nazývaný biely (B) a jeho desiata časť - lg ( X/X E) / 10 - decibel (dB). Meranie v decibeloch je vhodné aj preto, že ľudské ucho rozlišuje relatívnu zmenu intenzity asi 1 dB.

Pri meraní absolútnej intenzity zvuku (W / m 2) sa úroveň prahu počutia pre sínusový signál s frekvenciou 1 kHz - 10 až po výkon –12 (10 – 12) W / m 2 berie ako referenčná hodnota. V tomto prípade je prah sluchu určený intenzitou 0 dB a intenzita, pri ktorej začína bolesť (prah bolesti), je asi 140 dB. Intenzita tichého šepotu je cca 35 dB, hlasitého hlasu cca 95 dB, forte fortissimo orchester - asi 100 dB, orchestrálne tutti (zvuk všetkých nástrojov) - asi 120 dB.

Pri meraní veličín, s ktorými je intenzita spojená kvadratickou závislosťou - napätie, prúd a akustický tlak - sa vo vyjadrení pre decibel mení faktor 10 o 20 (z logaritmu pomeru druhých mocnín sa odoberá dvojka) .

Pri meraní relatívnych veličín sa ako referenčná úroveň berie akákoľvek hodnota veličiny. Napríklad pri vyhodnocovaní zisku sa predpokladá, že jednotkový zisk (prenos signálu bez zmeny) sa rovná 0 dB. V tomto prípade 60 dB zodpovedá 1000-násobnému zosilneniu (60 = 20 lg 1000) a –20 dB zodpovedá 10-násobnému zoslabeniu. Na popis charakteristík zosilňovačov a filtrov sa používa aj jednotka „decibel na oktávu“ (dB / oct), ktorá ukazuje zmenu zisku pri polovičnej zmene frekvencie.

V akustike je zvykom merať hlasitosť v dB SPL(Úroveň akustického tlaku). Zdvojnásobenie intenzity zvuku zvýši úroveň intenzity o 3 dB.

Pri vyjadrení hladiny akustického tlaku v decibeloch nezabúdajte, že pri zdvojnásobení tlaku sa pridá 6 dB.

Existujú typy meraní: dBA,dB,dB,dBD- referenčné úrovne sa vyberajú podľa frekvenčných charakteristík "závažných filtrov" v súlade s krivkami rovnakej hlasitosti.

Decibelová akustika

Jednotka merania hladiny hluku s filtrom aplikovaným na merač, berúc do úvahy zvláštnosť vnímania hluku ľudským načúvacím prístrojom (nelinearita frekvenčnej odozvy ucha). Hodnota dBA je hladina akustického tlaku nameraná v dB pomocou zvukomeru s korekčným obvodom, ktorý znižuje citlivosť zariadenia pri nízkych a veľmi vysokých frekvenciách, aby sa presnejšie simulovala citlivosť ľudského ucha a aby sa získali údaje, ktoré poskytujú náznaky hlasitosti, nepríjemnej akcie alebo prijateľnosti zvuku. Hodnota dBA je zvyčajne o 10 jednotiek vyššia ako ekvivalentný index normalizácie hluku pre daný zvuk.

Pri digitálnom spracovaní sa pojem dB počíta od nuly smerom nadol do oblasti záporných hodnôt. Nula je maximálna úroveň reprezentovaná digitálnymi obvodmi.

V dBFS(Plná škála- "plný rozsah") - referenčné napätie zodpovedá plnému rozsahu zariadenia; napríklad „úroveň nahrávania je -6 dBFS". V prípade lineárneho digitálneho kódu každá číslica zodpovedá 6 dB a maximálna možná úroveň záznamu je 0 dBFS.