Что такое децибел?

Дмитрий Малышев (БезУ)

В большинстве случаев измерений, встречающихся в работе звукорежиссера, приходится сталкиваться с очень интересным эффектом: все изменяется не на сколько-то единиц, а во сколько-то раз. Скажем, диапазону в одну октаву соответствует изменение частоты в два раза (см. рисунок). То же самое можно сказать и об уровнях звука.

Определение громкости звука основано на психофизическом законе, установленном в 1846 году Э.-Г. Вебером, который заложил основы "психометрии", т.е. количественных измерений ощущений. Поскольку ощущение является субъективным процессом, то абсолютные измерения силы ощущений невозможны, и Вебер перенес проблему в область измерения относительных величин и искал минимальные различия в ощущениях, которые можно зафиксировать.

Суть закона Вебера заключается в том, что чувствительность уха человека к звуку меняется, как логарифм интенсивности звука. Аналогичные соотношения были установлены Э.-Г. Вебером и Г.-Т. Фехнером и для других ощущений, даваемых органами чувств человека, - осязания и зрения (Фехнеру принадлежит большое количество работ по "психофизике", которую он определял, как "точную науку о функциональных зависимостях между телом и душой, общее - между материальным и духовным, физическим и психическим миром").

Децибел – это некая относительная величина. В принципе, с помощью децибела можно изменять что угодно. Скажем, Михаил Чернецкий в своей статье в журнале «Звукорежиссер» приводит такой пример: «Так как децибел - величина относительная, то с его помощью можно измерять все, что угодно - хоть музыкальные интервалы. Действительно, в одной октаве содержится шесть нотных интервалов, а изменению напряжений в два раза (как бы, "на октаву") соответствует изменение уровня на 6 дБ, т.е. музыкальный звуковысотный интервал в один тон соответствует одному децибелу. Причём значения совпадают с точностью 0,0004». Ну а для расчета этой хитрой единицы применяются следующие формулы:

N=20*lg(U2/U1)

Где U1 - опорное напряжение; U2 - измеряемое напряжение; N - их соотношение в децибелах.

Существуют различные опорные напряжения, чтобы не было путаницы, обычно указывается, что именно имеется ввиду. Опорная величина должна указываться после букв дБ. В английском языке приняты две основные величины: обозначению dBu (русское дБ) - соответствует опорное напряжение 0,775 В; обозначению dBV (русское дБв) - соответствует опорное напряжение 1В; встречается и обозначение dBm (дБм), для него опорный уровень - также 0,775В.

Если сравниваются мощности, то принято использовать формулу

N=10*lg(P2/P1)

Где P1 и P2 – опорная и измеряемая мощности соответственно.
Если полученная величина окажется отрицательной, то это означает, что измеряемая величина меньше опорной.
При измерении динамического диапазона (разница между максимальным и минимально возможными уровнями инструмента или какого-либо устройства) используется формула

D = 20lg(Pmax/Pmin)

Где Pmax и Pmin — максимальное и минимальное звуковые давления.

В практических целях при определении динамического диапазона источника звука используют уровни звукового давления, вычисляя их разность. Например, так как максимальный уровень звучания рояля составляет 80 дБ, а минимальный — 35 дБ, то говорят, что его динамический диапазон составляет 80 – 35 = 45 дБ. При этом 80 дБ и 35 дБ — это уровни звукового давления относительно условного нулевого акустического уровня (порога слышимости). В таблице приведены параметры, характеризующие динамический диапазон некоторых источников звука. Более подробно об измерениях в звукотехнике можно узнать из уже упоминавшихся статей Михаила Чернецкого в журнале «Звукорежиссер». Почитать их можно здесь (часть1) и здесь (часть2).