Decibel

Decibel (dB), en tiondels bel (B), är ett logaritmiskt, jämförande mått som brukar användas för att ange och mäta signal- och ljudnivå. Ett normalt samtal brukar ha en ljudstyrkenivå inom 60 till 70 dB.

Bel är en ”teoretisk” enhet, som nästan aldrig används utan prefixet deci-. Ofta används dock bel för att beskriva ljudeffektnivå, det vill säga en ljudkällas avgivna ljudeffekt. En ljudkälla som avger en ljudeffektnivå (betecknad Lw) om 6,1 B motsvaras således av 61 dB. Syftet med att särredovisa ljudeffektnivå som bel är att den inte skall förväxlas med ljudtrycksnivå eller ljudnivå vars nivå också beror på mätavstånd och rumsegenskaper.

Matematiskt uttryck

Nivån för effektstorheter (som ljudintensitet) uttrycks matematiskt som

<math>L_I = 10 \log_{10} {P \over P_0}\mbox{ dB}

</math>, där <math>P</math> är effektstorheten och <math>P_0</math> är referensvärdet.

Om signal eller fältstorhet används (exempelvis ljudtryck) så gäller istället

<math>L_p=10\, \log_{10}\left(\frac{{p}^2}{{p_0}^2}\right) =20\, \log_{10}\left(\frac{p}{p_0}\right)\mbox{ dB}

</math> där <math>p</math> är effektivvärde (rms - root-mean-square) av signal eller fältstorhet och <math>p_0</math> är referensvärdet (för ljud <math>p_0=2\cdot10^{-5}</math> Pa).

Olika typer av decibel

Vad som är viktigt att skilja på är att man mäter ljudtryck (SPL, Sound Pressure Level) och signalnivå (dBV/dBu/dBv/dBm) olika:

Akustiskt ljudtryck

Mall:Huvudartikel Ljud är små tryckförändringar i luft eller annat medium. Ett ljuds ljudnivå är dess styrka uttryckt i decibel (dB). Ljudets styrka kan uttryckas i olika fysikaliska storheter, så som ljudtryck och ljudintensitet. Man talar därför om ljudtrycksnivå och ljudintensitetsnivå, etc.

Den akustiska ljudtrycksnivån (SPL, Lp, dB) ökar med 6 dB om ljudtrycket fördubblas och 3 dB om ljudintensiteten eller ljudeffekten fördubblas. För att den upplevda ljudstyrkan skall fördubblas krävs dock att ljudtrycksnivån ökar med 9 till 11 dB. Örat kan uppfatta små förändringar av ljudtrycksnivån; 1 dB är en tydlig förändring.

• 194 dB – Maximala ljudtrycksnivån i luft (vid högre tryck blir det chockvågor)
• 180 dB – Kanonskott, trumhinnan spricker
• 120–130 dB – Smärttröskeln
• 105–125 dB – Typiskt högljudd rockkonsert
• 90–115 dB – Typiskt disko
• 85–90 dB – Ofta rekommenderad lyssningsvolym vid musikmixning
• 80–100 dB – Lågmält mindre liveband
• 50–70 dB – Konversation, lyssnarens öra
• 50–60 dB – Restaurangsorl, bakgrundsmusik
• 15–30 dB – Tyst inspelningsstudio, ingen aktivitet
• 0 dB – Hörtröskeln; ett genomsnittsligt barns känslighet är vid 1000 Hz.
• −20 dB – Det lägsta ljudtryck som en hund kan höra

Vid varje fördubbling av avståndet till ljudkällan i fritt fält (utomhus) minskar ljudtrycksnivån Lp med 6 dB om källan är en punktkälla (monopol) och 3 dB vid linjekällor och cylindrisk vågutbredning. Ett exempel på en linjekälla är en hårt trafikerad väg eller järnväg, medan små stillastående ljudkällor ofta kan approximeras som punktkällor. Notera att i båda dessa fall antar man att källan är sigulär (punkt respektive linjeformad), varför approximationen inte gäller nära källan utan endast en bit bort. Därför tenderar beskrivning av en ljudkälla genom mätning av ljudtrycksnivå dB att bli poänglös utan avståndsreferens. Oftast refererar dock en mätning av ljudtrycksnivå i dB till en mätning gjord vid 1 meters (vanligt till exempel vid mätning på högtalare) avstånd från ljudkällan.

Elektriska signalstyrkor

Förändringar i elektrisk signalstyrka, den elektriska signalnivån, fördubblas när den ökar med 3 dB. Dessutom mäts signalnivåer oftast i negativa värden (till exempel −12 dBu). De olika referenserna dBV/u/v/m är angivelser för signalnivåer:

• dBu relaterar till spänning, mätt i volt. 0 dBu anger 0,775 volt spänning. Standard för professionell ljudutrustning.
• dBm relaterar till effekt, mätt i watt. 0 dBm anger 1 milliwatt; 0,775 volt över 600 ohms belastning. Tidigare industristandard, numera ersatt av dBu. Används fortfarande ofta i radiosammanhang för beräkna bla länkbudget eller beskriva sändningseffekt.
• dBV relaterar till spänning, mätt i volt. 0 dBV anger 1 volt. Används av hi-fi-tillverkare, inte mycket av modern professionell utrustning.
• dBv relaterar till spänning, mätt i volt. I likhet med dBu anger 0 dBv 0,775 volt. Ersätts av dBu.

Skillnaden mellan dBV och dBu/dBv är 2,2 dB. Om dBV-utrustning visar 0 dB, kommer dBu/dBv-utrustning att visa 2,2 dB.

Effekt ger ljudtryck

När man pratar om förstärkning till ljudsystem (effekt) blir det krångligare. Här innebär en ökning med 3 dBSPL att effekten måste fördubblas. För att fördubbla volymen (ljudtrycket, dBSPL) måste effekten tiodubblas:

Om 1 W ger 10 dBSPL och man vill öka till 20 dBSPL måste effekten ökas till 10 W. Om 1 W ger 10 dBSPL och man ökar till 2 W kommer ljudtrycket öka till 13 dBSPL.

Smärta vid hörsel

Mall:Huvudartikel Hörslens smärtgränsen ligger mellan 115 och 130 dB(SPL), beroende på ljudets frekvens. Vid de frekvenser där örat är som mest känsligt kan 115 dB räcka för att man ska uppleva stark smärta, medan frekvenser som örat är mindre känsligt för kräver något högre ljudtryck för att ge samma smärtupplevelse.

Se även

• Ljud
• Hörsel
• Rymdmåttar:ديسيبل