Краткий Оксфордский музыкальный словарь МАЙКЛ КЕННЕДИ и ДЖОЙС БОРН

Внутри децибела и почему это важно

Значительная часть того, что мы делаем, измеряется в децибелах, т.е.грамм. «Поднимите этот вокал на дБ или около того». Если мы вырезаем частоту, мы говорим об этом в децибелах: например, на 2 дБ при 650 Гц.

Но задумывались ли вы когда-нибудь о , откуда децибел, , почему децибел, и , что такое децибел?

Знакомство с децибелами полезно, так как они вездесущи в нашем бизнесе. В этой статье мы расскажем об истории децибела, о том, что это такое и как оно применяется к звукорежиссерам и продюсерам.Итак, давайте погрузимся в децибел, начнем с его истории:

Забавный факт: в целом можно предположить, что ваша любимая аудиотехнология была изобретена для военных целей, связи или связи для военных.

Компрессор? Первоначально он использовался, чтобы гарантировать, что никакие радиокоманды войскам не будут не слышны. Радио? То же самое: он передавал сообщения солдатам без необходимости использования телеграфных линий.Телеграф? И британский королевский флот, и российский император были вовлечены в самые ранние практически осуществимые проекты. И так далее.

История децибел связана с коммуникациями, особенно с кабелями, по которым передаются телефонные звонки. Инженеры сразу заметили, что в ранних телефонных звонках сила сигнала снижалась с увеличением расстояния: чем дальше им приходилось путешествовать, тем слабее сигнал. Чтобы исправить ситуацию, инженерам в первую очередь понадобился метод количественной оценки этой потери. Им нужно было измерение, чтобы определить количество сигнала, потерянного, скажем, на милю стандартного кабеля.

Фактически, «мили стандартного кабеля» — MSC — были, вероятно, первым измерением, уступив место блоку передачи Bell Lab — TU — в 1924 году.

Капитализм, будучи капитализмом, ряд мер был предложен конкурирующими субъектами. Стандартизации не было — компании и страны имели свои собственные системы измерения, что делало сравнения чрезвычайно сложными. Все прояснилось примерно в 1928 году, когда конференция под названием CCIF в конечном итоге приняла решение о стандартизации TU.

Они также проголосовали за изменение названия.Так родился «Бел», названный в честь пионера телефона Александра Грэхема Белла. Вы заметите, что в слове «Бел» отсутствует ровно одна буква «L». Вероятно, это было сделано для того, чтобы название компании не использовалось без их согласия. Капитализм снова бьет!

Но держите трубку: мы используем децибелы, а не бел. Как это произошло?

Полный ответ на этот вопрос утомил бы вас до слез — он включает в себя конкурентные измерения, соперничающие за превосходство, и математические термины, такие как «логарифмы Напериана.«Не так весело, а?

Я оставлю вас с этим: когда все было выяснено, Бел был определен слишком большим, чтобы его можно было использовать. Было решено, что вместо этого будет использоваться децибел (меньшая единица).

Децибел — это единица измерения, которая выражает отношение между одним значением и вторым ранее определенным значением, где рассматриваемое значение имеет электрический, акустический или цифровой звуковой характер, а масштаб измерения является логарифмическим.

Интенсивность звука в децибелах можно выразить следующей формулой, в которой S1 и S2 — интенсивность звука и эталонная интенсивность соответственно:

дБ = 10 log10 (S1 / S2)

Ого, ты это понял? Если нет, давайте проясним!

Есть три основных момента, которые вы должны знать о децибелах.

1. В децибелах используется логарифмическая шкала, а не линейная.

Чтобы понять разницу, давайте посмотрим на линейный рост на графике.

Как видите, значение равномерно растет по мере перемещения по графику.

В логарифмической шкале значения меняются совершенно иначе. Обратите внимание на разницу — вот как выглядит рост в логарифмической шкале:

Обратите внимание на то, что линия не прямая — сначала она сильно изгибается, а затем выравнивается по мере увеличения значений. Это очень полезно для измерений звука, и вот пример того, как это сделать:

Если бы вы увеличили звук в 10 раз, вы бы измерили увеличение на 10 дБ.В 100 раз мощнее будет разница в 20 дБ. Увеличьте звук, чтобы он стал в 1000 раз мощнее, чем был изначально, и это будет 30 дБ.

Это первая причина, по которой децибел так полезен для нас: мы можем быстро вычислять, автоматизировать, перемещать или перескакивать через значения, которые чрезвычайно широки по диапазону, таким образом, чтобы их было легче усвоить. Логарифмическая шкала лучше коррелирует с тем, как мы воспринимаем изменения в SPL (уровне звукового давления) в реальном мире.

Теперь важно уточнить, что линейная и логарифмическая шкалы выражают один и тот же диапазон от минимума до максимума и одинаковое количество значений.Однако линейная шкала видит эти значения равномерно распределенными, тогда как логарифмическая шкала имеет более точное разрешение при перемещении вверх по шкале.

Это чрезвычайно полезно с практической точки зрения, например, для фейдера уровня. Гораздо важнее иметь более высокое разрешение от -1 дБ до -2 дБ, чем разрешение от -60 до -61 дБ.

2. Децибел

Мы используем децибелы, чтобы выразить и упростить отношения между напряжением, током, сопротивлением и другими переменными в зависимости от рассматриваемого измерения. Без децибел нам пришлось бы отслеживать сразу несколько переменных.

Вот где децибел приходит, чтобы упростить задачу: мы прикрепляем букву к концу дБ — дБу, дБ УЗД и т. Д. — и внезапно у нас появляется сокращенная запись, содержащая расчет, который мы сделали с учетом переменных, которые мы знаем. .

Следить за тем, чтобы мы не ударились головой о цифровой потолок (дБFS и децибелы в цифровом аудио)

В аналоговой системе сигнал может быть сильнее, чем точка искажения, и даже пройти ее.Цифровые системы отличаются тем, что есть установленный потолок, выше которого ничего не может быть. Как сказал Боб Кац на своем сайте, «по определению нет ничего выше». Это называется «полной шкалой», и мы называем измерение децибел относительно полной шкалы «дБFS».

Что это на самом деле означает с точки зрения звука? В 24-битной системе любая запись со значением выше 0 dBFS будет регистрироваться как аккуратно обрезанная прямоугольная волна на время. Мы часто говорим, что сигнал действительно громкий, если он достигает -1.0 dBFS, потому что 0 — точка невозврата.

Итак, в цифровом мире наш общий доступный динамический диапазон простирается от минимального уровня шума до 0 dBFS. Однако этот динамический диапазон определяется битовой глубиной нашей записи. 16-битный диапазон дает нам гораздо меньший диапазон — 96 дБ, чем 24-битный — 144 дБ.

Помните, что эти числа относятся к максимальному динамическому диапазону цифрового звука, а не к динамическому диапазону конкретной записи (разница между наивысшим пиком и минимальным уровнем шума записи).

Измерение уровня звука в вашей комнате

Когда вы устанавливаете уровень мониторов в своей комнате, вы работаете по шкале дБ SPL — децибелам, описывающим уровень звукового давления. Уровень звукового давления измеряет уровень относительно эталонного уровня давления в 20 микропаскалей. Этот эталонный уровень примерно соответствует порогу слышимости человека.

Итак, когда мы говорим, что вы должны микшировать где-то между 79 и 83 дБ SPL, в зависимости от вашей комнаты, мы на самом деле имеем в виду «настройте ваши мониторы на уровень, который оказывает на 79-83 дБ большее давление, чем эталонное давление в 20 микропаскалей.”

Посмотрите, почему так проще сказать 83 дБ SPL?

Измерение динамического диапазона вашего снаряжения

Мы часто говорим о динамическом диапазоне интерфейса, компрессора, эквалайзера или предусилителя. Что это значит? На одном конце шкалы у вас есть минимальный уровень шума — уровень, при котором шум неотличим от сигнала. С другой стороны, вы доводите устройство до явного искажения или клиппирования.

Когда вы видите число, описывающее динамический диапазон части шестерни, это означает разницу между уровнем, на котором она фиксируется, и минимальным уровнем шума.Конкретный децибел, который вы здесь видите, часто равен dBu.

Так что же такое dBu?

Проще говоря, это относится к соотношению между взаимозависимыми переменными: 0 дБн = 0,775 В переменного тока на незавершенную нагрузку.

Что это значит?

Чтобы объяснить, мы должны перейти к напряжению, току и сопротивлению. Это доходит до самой сути того, как звук работает при преобразовании в электричество. Подробное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки этой статьи, но вы можете ознакомиться с этой частью, чтобы глубже изучить dBu.

Как инженеры, мы полагаемся на децибелы при оценке характеристик микрофонов, компрессоров и аудиоинтерфейсов. Эти характеристики говорят нам кое-что еще до того, как мы когда-либо услышим это оборудование в действии.

Помимо технических документов, мы измеряем способность динамика передавать звук в наши уши. Мы оцениваем, насколько сильно можно управлять предусилителем до того, как он вызовет искажения. Мы делаем это не только для достижения лучшего звучания, но и для большей согласованности: никогда не знаешь, когда придется вернуться к проекту и вспомнить настройки!

Мы также калибруем наше снаряжение.Мастеринг-инженеры калибруют свои преобразователи с помощью аналогового оборудования, чтобы обеспечить необходимый запас по месту. Однако вам не обязательно быть мастеринг-инженером, чтобы выполнять простые калибровки. Если вы когда-либо использовали измеритель звукового давления или даже iPhone, чтобы измерить постоянный уровень мониторинга, вы откалибровали свои мониторы для своей комнаты.

Несомненно, мы могли бы перейти к другим типам децибел. Мы могли бы покрыть истинный пик — dBTP — или VU — dB VU — и некоторые другие.Мы могли бы также более глубоко осветить науку, а также восприятие — как, в зависимости от того, что мы измеряем, 3 дБ, 6 дБ или 10 дБ могут регистрироваться как , удваивая исходное значение!

Это тема для учебника, а не для блога. Вместо этого я хотел бы объяснить, почему так важно вообще знать, как работают децибелы, — почему вы должны считать себя удачливым, что добрались до заключения здесь. Проще говоря:

Когда вы работаете в боксе, вы увидите свои фейдеры, вы увидите, как усиление эквалайзера в децибелах, ваши измерители GR, и вы будете работать соответственно.Вы будете перемещать фейдер вверх и вниз, перемещать фильтры и сжимать треки.

Но вы будете работать неточно и с определенным количеством предположений — во всяком случае, пока ваше ухо не будет хорошо натренировано — если вы не испытываете глубокого уважения к тому, как работает децибел.

Если вы вспомните его логарифмический аспект, вы поймете, как перемещение фейдера вызывает различные изменения уровня в зависимости от того, где вы находитесь на фейдере. Если вы помните соотношение сторон — и если вы изучите, какие точки отсчета для данного вида децибел — вам не придется гадать, когда вы измеряете запас по уровню на предусилителе.

В некотором смысле это немного похоже на путешествие в пункт назначения. Вы бы предпочли карту, чтобы знать, куда вы собираетесь? Или вы бы предпочли нащупать свой путь? Если это только для вас и просто для удовольствия, непременно прочувствуйте свой путь. Но если вы везете чей-то ценный груз — скажем, пластинку артиста или микс инженера — хорошо знать, куда вы собираетесь и как туда добраться.

децибел | IOPSpark

Звуковая волна

Свет, звук и волны

децибел

Повествование о физике для 11–14

Сложное объяснение децибела, включенное здесь, поскольку его может быть трудно найти в другом месте

Белл был изобретен телефонными инженерами и назван в честь изобретателя телефона Александра Грэхема Белла.

Единица бел (децибел — одна десятая бела) получается путем сравнения мощности одного звука с другим:

количество ремней = бревно ( P ₁ P ₀ )

, где P ₁ и P ₀ — мощность в ваттах (для звука — энергия, поступающая в ухо в секунду), а P ₀ — это эталонное значение мощности, при котором P ₁ сравнивается.

Логарифмическая шкала сжимает диапазон значений громкости. Вместо шкалы громкости, которая простирается от порога слышимости до значения, которое в миллиард раз больше, шкала децибел изменяется от 0 дБ до 140 дБ.

число децибел = 10 × log ( P ₁ P ₀ )

Для звука нам нужна согласованная интенсивность в качестве эталонного значения. Интенсивность — это мощность на квадратный метр: это позволяет не беспокоиться о размере уха.Согласованная эталонная интенсивность составляет 1 × 10 ^-12 ватт-метр ^-2 при 1000 Гц. Таким образом, каждый второй уровень звука сравнивается с этим по шкале децибел. Это эталонное значение составляет 0 дБ.

Мы начали описывать громкость вибраций в терминах амплитуд, а теперь мы говорим в терминах интенсивностей — энергии, приходящей на квадратный метр в секунду. Есть промежуточный этап: энергия, связанная с вибрацией, зависит от амплитуды.

Таким образом, связь между движением динамика вперед и назад и измерением громкости в децибелах включает несколько этапов.Информация об этих шагах будет для вас интересна, и, конечно, не для подавляющего большинства учеников в этом возрасте.

дБА в App Store

Это приложение превращает ваше устройство iOS в профессиональный измеритель уровня звука, обнаруживает вредные шумы окружающей среды и помогает защитить ваш слух и здоровье.

«Decibel X» — ведущее приложение для измерения шума на рынке, которое обеспечивает высоконадежные, предварительно откалиброванные измерения и поддерживает дБА, дБА.Наш успех лежит на стыке опыта в области звуковой коммуникации, прислушивания к мнению наших уважаемых пользователей и нашего видения создания отличного продукта. Наше приложение превращает ваше устройство iOS в профессиональный измеритель уровня звука, точно измеряет уровень звукового давления (SPL) вокруг вас. Хотя этот профессиональный инструмент в основном помогает экспертам в области звука или работникам, склонным к шуму, он также может добавить больше удовольствия и защитить ваш слух. Вы когда-нибудь задумывались, насколько тихо ваше окружение или насколько громко звучит рок-концерт или футбольный матч? «Децибел Х» поможет вам ответить на все эти вопросы.

ЧТО ДЕЛАЕТ ЭТО ПРЕИМУЩЕСТВО И ОТЛИЧИТЕЛЬНО ОТ ДРУГИХ ПРИЛОЖЕНИЙ:

— Надежная точность: приложение протестировано и предварительно откалибровано для всех устройств Apple. Точность соответствует реальным устройствам SPL.
— Поддержка Apple Watch: смотрите уровень шума прямо с вашего запястья.
— Интеграция приложения Health: экспортируйте уровни шума непосредственно в приложение Health.
— Фильтры частотного взвешивания: ITU-R 468, A, B, C, Z
— Мощное интеллектуальное управление данными истории:
+ Запись данных может быть сохранена в списке записей истории для будущего доступа и анализа
+ Каждая запись может быть экспортированы как график PNG высокого разрешения или текст CSV через службы обмена
+ поддержка iCloud, которые синхронизируют все записи истории на ваших устройствах Apple
+ полноэкранный режим для обзора всей истории записи
— Дозиметр с NIOSH, стандартами OSHA
— Графики FFT и BAR для отображения FFT в реальном времени.Они очень полезны для частотного анализа и музыкальных тестов. Также отображается преобладающая частота в реальном времени.
— WAVE-график с 2 режимами отображения: Rolling и Buffer
— InstaDecibel для захвата вашего отчета в дБ, наложенного на фотографии и легко передаваемого через популярные социальные сети (Facebook, Instagram, сообщения и т. Д.).
— Поддержка портретной и альбомной ориентации
— Красивый, интуитивно понятный и тщательно продуманный дизайн пользовательского интерфейса
— Оптимизирован для iOS 11

ДРУГИЕ БОЛЬШИЕ ВОЗМОЖНОСТИ:

— Стандартные временные веса (Время отклика): МЕДЛЕННО (500 миллисекунд) и БЫСТРО (200 миллисекунд)
— Калибровка триммера от -15 дБ до 15 дБ
— Стандартный диапазон измерений от 30 дБА до 130 дБА
— График HISTO для построения истории записанных значений
— График уровня шкалы в реальном времени
— Отображение текущего, среднего / Значения Leq и Max с красивыми и четкими цифровыми и аналоговыми макетами.
— Краткий справочный текст, который поможет вам сравнить с реальными примерами.
— Опция «Keep Device Stay Awake» для длительной записи
— Сброс и очистка текущей записи в любой момент время
— Нажмите на максимальное значение для сброса в любое время.
— Пауза / возобновление работы инструмента в любое время.

ПРИМЕЧАНИЯ:

— Пожалуйста, не ожидайте, что показание в тихой комнате будет 0 дБА.Диапазон 30–130 дБА является стандартным используемым диапазоном, а средняя тихая комната составляет около 30 дБА.
— Хотя все устройства предварительно откалиброваны, пользовательская калибровка рекомендуется для серьезных целей, требующих более высокой точности и точности. Вам понадобится реальное внешнее устройство или откалиброванный шумомер в качестве эталона, а затем отрегулируйте калибровку подстройки до тех пор, пока показания не совпадут с эталоном.

* Выберите один из различных вариантов подписки. Наши стандартные варианты подписки:
Подписка на 1 месяц
Подписка на 1 год

* Плата за подписку будет снята с вашей учетной записи iTunes при подтверждении вашей покупки и в начале каждого срока продления.Подписка с бесплатным пробным периодом автоматически обновляется до платной. Вы можете отменить подписку или бесплатную пробную версию в настройках iTunes как минимум за 24 часа до окончания бесплатного пробного периода. Отмена вступит в силу на следующий день после последнего дня текущего периода подписки, и вы будете переведены на бесплатную услугу.
* Обратите внимание: любая неиспользованная часть бесплатного пробного периода (если предлагается) будет аннулирована при покупке премиальной подписки в течение бесплатного пробного периода.

* Политика конфиденциальности: http://www.skypaw.com/decibelx/privacy_policy.html
* EULA: http://www.skypaw.com/decibelx/terms.html

Что такое децибел? | Институт слуха Heuser

Децибелы важны, когда речь идет об измерении способности слышать (или ее отсутствия). Прежде чем вы сможете понять информацию, представленную на аудиограмме после проверки слуха, важно знать, что такое децибел и как он используется в кабинете аудиолога.

Децибел Измерение интенсивности звука

Звуковая энергия распространяется волнами, которые могут быть измеряется по частоте и амплитуде.Частота относится к количеству звуковые колебания в секунду и измеряются в Герцах (Гц). Амплитуда мера сила звуковых волн и выражается в децибелах (дБ). Чем больше чем амплитуда звука, тем он громче.

Шкала децибел скорее логарифмическая, чем линейный. Это означает, что если два звука имеют разницу в 10 дБ, тем громче звук на самом деле в 10 раз громче, чем более тихий звук, и разница составляет 20 дБ означает, что более громкий звук в 100 раз громче, чем более тихий.

децибел и слух

По оценкам Национального института глухоты и других коммуникативных расстройств, около 15 процентов американцев в возрасте от 20 до 69 лет страдают потерей слуха из-за воздействия опасного уровня шума. Любой звук выше 85 дБ со временем может привести к необратимому повреждению. Для справки, вот выходы в децибелах обычных звуков:

• Обычный разговор: 60 дБ
• Городской трафик: 85 дБ
• Газонокосилка: 90 дБ
• Наушники при максимальной громкости: 105 дБ
• Аварийные сирены: 120 дБ
• Концерты: 120 дБ
• Спортивные мероприятия: 105- 130 дБ
• Огнестрельное оружие: 150 дБ

Слух Защита

Если вы работаете в шумной обстановке, например, на стройке, концертном зале или в аэропорту, или если вам нравится хобби, связанное с громкими звуками, например, музыка или стрельба из огнестрельного оружия, особенно важно принять меры для защиты вашего слуха.К счастью, существует множество эффективных стратегий предотвращения потери слуха, вызванной шумом.

Носить Беруши

Беруши можно найти не дорого аптеки. Беруши из пеноматериала одноразовые и соответствуют форме уха. в то время как резиновые или силиконовые беруши можно мыть и использовать повторно. Беруши из аптеки может помочь предотвратить повреждение, но не может защитить от чрезмерно шумного ситуация.

Покупка Наушники на заказ

Индивидуальные ушные вкладыши рекомендуются людям, подвергающимся звучит регулярно.Оттиски ушей снимаются у сурдолога. офисные и по спецзаказу. Их можно использовать для изготовления вилок музыкантов и пробки охотника, которые обеспечивают безопасный уровень звука с идеальной четкостью при блокирование небезопасных звуков.

Для получения дополнительной информации об индуцированном шуме потеря слуха или запись на прием для проверки слуха или ушного вкладыша впечатлений, звоните в Heuser Hearing Институт сегодня!

Что такое децибел? | Специалисты по слуху в Аризоне

Когда вы пройдете проверку слуха, аудиолог покажет вам результаты на аудиограмме, которая представляет собой диаграмму, которая показывает точные характеристики вашей потери слуха.Эта информация включает в себя самый тихий звук, который вы все еще можете слышать, который измеряется в децибелах.

Что такое децибел?

Децибелы измеряют громкость звуков. Другими словами, они измеряют амплитуду звуковых волн. Чем больше амплитуда звука, тем он громче и тем выше рейтинг децибел. Децибелы обычно обозначаются как дБ.

Шкала децибел скорее логарифмическая, чем линейная. Это означает, что на каждые 10 дБ увеличения по шкале децибел происходит 10-кратное увеличение громкости.Следовательно, звук с уровнем 80 дБ в 10 раз громче, чем звук с уровнем 70 дБ.

Какой уровень звуков безопасен?

Любой звук громче 85 дБ со временем может вызвать повреждение слуха. Чем громче звук, тем быстрее он может повредить ваш слух. Городское движение на уровне 85 дБ может повредить ваш слух после восьми и более часов воздействия, в то время как звук 100 дБ, подобный звуку двигателя мотоцикла, может вызвать повреждение всего за 15 минут.

Вот некоторые повседневные звуки и их выходы в децибелах для справки:

• 20 дБ — шелест листьев
• 30 дБ — шепот
• 40 дБ — тихая библиотека
• 50 дБ — умеренные осадки
• 60 дБ — нормальный разговор
• 70 дБ — пылесос
• 80 дБ — интенсивное движение
• 90 дБ — электроинструмент
• 100 дБ — MP3-плееры на полную громкость
• 110 дБ — живой концерт
• 120 дБ — реактивный самолет на взлете
• 130 дБ — отбойный молоток
• 140 дБ — фейерверк / выстрел

Как защитить слух

Потеря слуха, вызванная воздействием шума, также называемая потерей слуха из-за шума, в большинстве случаев можно предотвратить.Если вы работаете в шумной обстановке или занимаетесь хобби, связанными с воздействием шума, важно вложить средства в средства защиты органов слуха… а затем на самом деле их носить.

Если вы работаете на строительной площадке, ваш работодатель должен предоставить вам средства защиты органов слуха. Управление по охране труда и здоровья (OSHA) внедрило Программу сохранения слуха, в которой содержится информация о безопасности на рабочем месте и правах сотрудников.

Для работы в саду и других обычных занятий (при которых вы не слышите очень громких звуков, таких как взрывы или отбойные молотки), беруши недороги и доступны в большинстве аптек.Существуют одноразовые модели из пеноматериала для комфорта и моющиеся модели из резины и силикона для долговечности.

Нестандартные беруши — лучший вариант защиты от небезопасных уровней децибел. Они приданы форме вашего уха в кабинете сурдолога и являются лучшим выбором с точки зрения комфорта и защиты. Вилки для музыкантов и охотников пропускают безопасные уровни шума с кристальной четкостью, блокируя очень громкие и небезопасные уровни громкости.

Чтобы запланировать проверку слуха или заказать беруши, позвоните специалистам по слуху в штате Аризона сегодня же!

Подробнее о потере слуха

Что такое децибелы? Полное руководство по дБ для аудио и звука — мой новый микрофон

Децибел — довольно запутанная концепция, которую нельзя полностью понять в мире звука.Кажется, что когда мы начинаем понимать децибелы, мы узнаем о них еще кое-что, что сбивает нас с толку даже больше, чем мы были раньше. Не бойтесь, в этой статье есть все подробности, которые вам понадобятся, чтобы полностью понять децибелы.

Что такое децибелы? Децибел (дБ) — десятая часть бел («децибел»). Это относительная единица измерения, используемая для выражения отношения одной величины к другой в логарифмической шкале. Децибелы обычно используются в аудио для определения усиления, уровня звукового давления (дБ SPL), уровня сигнала (дБв, дБн, дБFS) и даже мощности (дБм).

В этой статье я разберу децибелы и определю их таким образом, чтобы они были совершенно ясны. Я надеюсь, что, прочитав эту статью, вы получите полное представление о децибелах и их роли в аудио. Я также надеюсь, что это станет для вас справочником, который вы сможете перечитать для уточнения подробностей о децибелах в будущем. Давай займемся этим.

Содержание

Децибел — это логарифмическое отношение

Прежде всего, мы должны понимать, что децибел не является линейным соотношением.Скорее, логарифмический.

Например, усиление сигнала (усиление по напряжению) аудиоусилителя можно рассчитать как отношение выходного напряжения / уровня сигнала к входному напряжению / уровню сигнала.

Итак, если выходной сигнал усилителя в 100 раз сильнее входного сигнала (его амплитуда напряжения в 10 раз больше входного), то можно сказать, что коэффициент усиления усилителя составляет 10: 1 (или просто «10»). Это линейно.

Тем не менее, коэффициент усиления 10: 1 будет считаться, говоря об уровне сигнал / напряжение, только 20 дБ усиления.

Отношение децибел для двух номинальных значений напряжения определяется следующим образом:

Усиление (в дБ) = 20 • log ₁₀ (В _{на выходе} / В _на )

Мы рассмотрим объяснение приведенной выше формулы и других формул, касающихся децибел, в следующем разделе «Мощность, корневая мощность и воспринимаемые величины».

А пока давайте остановимся на том факте, что децибел — это относительная единица измерения (отношение) в логарифмической шкале.

Что такое коэффициент?

Отношение в математике — это безразмерная относительная величина, показывающая, сколько раз одно число содержит другое число.

Коэффициент всегда сравнивает одно значение с другим значением.

В аудио и звуке мы используем коэффициенты для множества вещей, включая, но не ограничиваясь:

• Усиление (как упоминалось ранее): отношение между напряжением / силой выходного сигнала и входным сигналом / силой напряжения.
• Шум: отношение между предполагаемой мощностью / напряжением сигнала и силой / напряжением непреднамеренного шумового сигнала.
• Уровень звукового давления: отношение между пиковым изменением давления, вызванным звуковой волной, и точкой, в которой мы регистрируем изменение давления как звук.

Статья по теме: В чем разница между звуком и звуком?

Что такое логарифм?

В математике логарифм — это функция, обратная экспоненте.

Другими словами, логарифм данного числа x — это показатель степени, до которого необходимо возвести базовое число b , чтобы получить число x .

В обозначениях это будет выглядеть так:

журнал _b ( x ) = y сохраняется, когда b ^y = x

Другие факторы, которые должны быть верными:

Для большинства расчетов в децибелах звука мы используем «десятичный логарифм», где b = 10.

Что такое логарифмическая шкала?

Логарифмическая шкала — это метод компактного отображения числовых данных в широком диапазоне значений. Логарифмические шкалы очень полезны, когда значения в данных варьируются в несколько порядков. Например, логарифмическая шкала подходит для набора значений, где наибольшие числа — сотни, тысячи, десятки тысяч и т. Д. Больше, чем наименьшие числа.

Итак, в каких диапазонах звука и звука наблюдаются такие вариации? Что ж, давайте еще раз перечислим наши примеры из раздела Что такое соотношение?

• Усиление: слабый микрофонный сигнал может иметь силу около 1 мВ (1 x 10 ^-3 вольт), в то время как большой громкоговоритель может потребовать 100 В (1 x 10 ² ).
• Шум: Отношение сигнал / шум «чистого» аудиооборудования может составлять 100 дБ или больше. Это означает, что предполагаемая мощность сигнала (измеренная в вольтах) в 100 000 раз выше, чем мощность непреднамеренного шумового «сигнала».
• Уровень звукового давления: SPL также имеет широкий диапазон. Например, порог слышимости здорового человека обычно составляет 0,000,02 Па (2 x 10 ^-5 Па), а порог боли (при немедленном повреждении слуха) обычно принимается равным 200 Па.Это разница в 10 ⁷ или в 10 000 000 раз! Обычно мы говорим, что это разница в 140 дБ.

И снова мы вскоре обсудим уравнения, которые мы используем для определения оценок в децибелах!

Резюме

Итак, чтобы резюмировать наши новые знания, децибел — это относительная единица измерения, используемая для выражения отношения одного значения к другому в логарифмической шкале.

Итак, децибел выражает отношение одного значения к другому и особенно полезен, когда диапазон упомянутых значений очень велик.

Чем не являются децибелы

Теперь, когда у нас есть представление о том, что такое децибелы, давайте рассмотрим, что такое децибелы. Децибелы не являются одним из следующих значений:

• Измерение уровня звукового давления
• Измерение воспринимаемой громкости
• Измерение напряжения / амплитуды аудиосигнала
• Измерение электрической или акустической мощности

То есть децибелы не являются абсолютными измерениями. По сути, они ничего не говорят нам об уровне звукового давления, воспринимаемой громкости, напряжении, мощности или любых других величинах, связанных со звуком и звуком.

Скорее, децибелы говорят нам, какая часть данного количества составляет относительно другого количества того же количества. Существует несколько общепринятых ориентиров, которые помогают эффективно использовать децибелы при измерениях звука и количества звука.

Децибел против. Бел

Децибел, как мы уже обсуждали, составляет одну десятую (приставка «деци») бела.

Для получения дополнительной информации о единицах измерения и префиксах, используемых в аудио- и звуковой технологии, ознакомьтесь с моей статьей «Единицы измерения и префиксы в звуке и аудиоэлектронике».

Бел, как и децибел, выражает логарифмическое соотношение между двумя уровнями мощности сигнала, напряжения или тока. Бел сравнивает значения в соотношении 10 к 1.

Это устройство было названо в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона (и жидкостного передатчика «микрофон»).

Александр Грэхем Белл представлен в статье «История микрофона» «История микрофона: кто изобрел каждый тип микрофона и когда»?

С точки зрения простоты использования Bel немного менее практичен, чем децибел, и из-за этого вышел из моды.

В большинстве определений будет указано, что Бел равен десяти децибелам, при этом децибел определяется идеально, а не наоборот, как можно было бы ожидать. Это связано с тем, что в практических измерениях используются децибелы, а в белках [обычно] нет.

Итак, в следующем разделе, когда мы обсудим уравнения децибел и увидим множители 10 в уравнениях, знайте, что это потому, что мы говорим о децибелах, а не о белах!

Вернуться к содержанию.

Сила, основная сила и воспринимаемые величины

Хорошо, вот раздел, в котором мы начнем понимать различные уравнения децибел в аудио и звуковых технологиях.

Во-первых, давайте определим мощность, корневую степень и воспринимаемые величины:

Величины мощности

Величины мощности прямо пропорциональны мощности и энергии.

Величины мощности включают:

• Электроэнергия
• Плотность энергии
• Интенсивность звука
• Сила света

Связанная статья: Полное руководство по мощности и номинальной мощности динамиков

Величины корневой мощности

Корневые величины мощности — это величины, значения которых имеют квадратный корень, пропорциональный мощности.Термин «величина основной мощности» заменил термин «величина поля».

Величины основной мощности включают:

• Звуковое давление
• Напряжение
• Ток
• Напряженность электрического поля
• Скорость
• Плотность заряда

Воспринимаемые величины

Воспринимаемые величины определяются тем, как мы воспринимаем мощность и основные величины мощности.Мы почти всегда воспринимаем меньше, чем уровень мощности или величины корневой мощности.

Воспринимаемая громкость — это психоакустическая воспринимаемая величина, с которой мы сталкиваемся в аудиотехнологиях.

Чтобы по-настоящему оценить децибелы, когда дело доходит до звука и звука, мы должны понимать, что единый рейтинг децибел каким-то образом объединяет различные типы величин в единое соотношение децибел.

Это становится важным при отслеживании уровней при работе с преобразователями энергии.

эффективно преобразуют одну форму энергии в другую. В звуке и аудио наиболее распространены преобразователи:

• Микрофон: преобразует звуковые волны (энергию механических волн) в звуковые сигналы (электрическую энергию).
• Наушники и динамики: преобразуют аудиосигналы (электрическую энергию) в звуковые волны (энергию механических волн).
• Ухо: преобразует звуковые волны (энергию механических волн) в электрические импульсы (электрическую энергию).

Амплитуда звукового сигнала (электрическая энергия) чаще всего измеряется как напряжение (величина коренной мощности) в вольтах, но также может быть измерена как электрическая мощность (величина мощности) в ваттах.

Звуковые волны можно измерить по акустической мощности / интенсивности (величина мощности), но в подавляющем большинстве случаев они измеряются по уровню звукового давления (величина корневой мощности).

Однако то, как мы воспринимаем звуковые волны, не совсем прямо пропорционально уровню звукового давления.Скорее, мы слышим звук как «воспринимаемую величину».

Но когда дело доходит до децибел, происходит кое-что интересное.

Допустим, у нас есть среда для прослушивания с источником звука, усилителем, громкоговорителем и слушателем.

Если позиции не должны меняться, а форма волны аудиосигнала находится на постоянном уровне, увеличение мощности усилителя на 10 дБ вызовет увеличение уровня звукового давления на 10 дБ в ушах слушателя и, следовательно, увеличение воспринимаемой громкости на 10 дБ.

Таким образом, увеличение на 10 дБ одинаково для всех.Однако это увеличение на 10 дБ приведет к следующему увеличению фактических абсолютных значений различных величин:

• Увеличение мощности на 10 дБ будет означать, что от усилителя к громкоговорителю будет передаваться в 10 раз больше мощности.
• Увеличение уровня звукового давления на 10 дБ приведет к тому, что фактическое звуковое давление в ушах слушателя увеличится в √10 = 3,16 раза.
• Увеличение воспринимаемой громкости на 10 дБ сделает звук в два (2 раза) громче.

Таким образом, увеличение мощности в 10 раз увеличит SPL в 3,16 раза и воспринимаемую громкость в 2 раза. Все величины увеличены на 3 дБ.

Давайте рассмотрим объяснение этого.

Величины мощности и измерения децибел

Величины мощности прямо пропорциональны мощности и энергии.

Чтобы вычислить коэффициент мощности в децибелах, давайте начнем с основного логарифма Bel (помните, что Bel сравнивает значения с отношением 10 к 1).

Итак, у нас есть функция с логом ₁₀ . Как мы уже обсуждали ранее, это известно как «десятичный логарифм».

Теперь, поскольку мы работаем с децибелами, мы должны включить в уравнение коэффициент 10 (1 Bel = 10 децибел).

Далее мы знаем, что децибел — это отношение, поэтому у нас должны быть два различных значения величины мощности, представленные в уравнении в виде дроби.

Итак, мы имеем следующее:

∆ Величина мощности (в дБ) = 10 • log ₁₀ (P / P ₀ )

Где:
P = новое значение мощности
P ₀ = эталонное значение мощности

Еще раз, количество мощности включает:

• Электроэнергия
• Плотность энергии
• Сила звука
• Сила света

Величины основной мощности и измерения в децибелах

Корневые величины мощности — это величины, значения которых имеют квадратный корень, пропорциональный мощности.Термин «величина основной мощности» заменил термин «величина поля».

Итак, у нас есть:

(P / P ₀ ) = (F / F ₀ ) ²

Где:
P = новое значение количества мощности
P ₀ = значение количества мощности в опорной точке
F = новое значение корневой мощности / количества полей
F ₀ = корневое значение величина мощности / поля в опорной точке

Теперь, когда мы понимаем уравнение для оценок мощности в децибелах, мы можем работать, чтобы подставить величины мощности в корень и получить новое уравнение в децибелах для величин в децибелах.

Помните:

∆ Величина мощности (в дБ) = 10 • log ₁₀ (P / P ₀ )

Теперь заменим (P / P ₀ ) на (F / F ₀ ) ² , и мы получим:

∆ Величина базовой мощности (в дБ) = 10 • log ₁₀ (F / F ₀ ) ²

Интересное правило логарифмов:

журнал _b ( a ^c ) = c • журнал _b ( a )

Таким образом, сделав эту замену, мы приходим к типичному уравнению величины корня мощности / поля в децибелах:

∆ Величина базовой мощности (в дБ) = 20 • log ₁₀ (F / F ₀ )

Еще раз, величины корневой мощности включают:

• Звуковое давление
• Напряжение
• Ток
• Напряженность электрического поля
• Скорость
• Плотность заряда

Воспринимаемые величины и измерения в децибелах

Воспринимаемые величины определяются тем, как мы воспринимаем мощность и основные величины мощности.Наше восприятие изменяющейся величины мощности / корневой мощности почти всегда можно считать меньшим, чем фактическое изменение уровня мощности или величины основной мощности.

Восприятие практически невозможно вычислить эффективно. Каждый человек будет воспринимать звук по-своему.

Здоровье слуха играет важную роль в определении нашей чувствительности и восприятия звуковых волн.

Человек со здоровым слухом будет намного более чувствителен к звуку во всем звуковом спектре (20 Гц — 20 000 Гц), чем человек с нарушенным слухом.Это факт. Другими словами, здоровый слух будет воспринимать звук громче, чем нездоровый.

Таким образом, трудно определить «воспринимаемые количества».

Кроме того, люди более чувствительны к одним частотам в пределах слышимого диапазона и менее чувствительны к другим. Мы воспринимаем одни частоты громче, чем другие. Это может быть показано на кривых Флетчера-Мансона, которые мы обсудим в следующем разделе (Общие опорные точки в децибелах: дБ SPL A-взвешенный).

При этом типичное слуховое восприятие было изучено, и многие эксперты пришли к соглашению, что воспринимаемая громкость, измеряемая в децибелах, определяется следующим уравнением:

∆ Воспринимаемое количество (в дБ) = 10 • log ₂ (p / p ₀ )

Где:
p = новая воспринимаемая громкость
p ₀ = эталонная воспринимаемая громкость

Из приведенного выше уравнения мы видим, что удвоение воспринимаемой громкости означает увеличение на 10 дБ.

Когда мы имеем дело с воспринимаемой громкостью и естественно окрашенной частотной характеристикой человеческого слуха, мы обычно имеем дело с децибелами, взвешенными по шкале А. Подробнее об этом позже в статье.

Так что все это значит? Давайте сравним то, что мы знаем о мощности, корневой мощности (поле) и воспринимаемых величинах, и посмотрим, как децибелы работают между ними.

Сравнение значений мощности, основной мощности и воспринимаемой величины в децибелах

Давайте начнем наше сравнение с рассмотрения ранее выведенных нами уравнений:

∆ Величина мощности (в дБ) = 10 • log ₁₀ (P / P ₀ )

∆ Величина базовой мощности (в дБ) = 20 • log ₁₀ (F / F ₀ )

∆ Воспринимаемое количество (в дБ) = 10 • log ₂ (p / p ₀ )

Итак, увеличение на 10 дБ приведет к следующему:

• Увеличение мощности в 10 раз.
• √10x или ~ 3,16x увеличения корневых величин.
• 2-кратное увеличение воспринимаемой громкости.

Аналогично, уменьшение на 10 дБ будет означать:

• 1/10-кратное количество энергии.
• 1 / √10x или 0,316x в величинах корневой степени.
• 1 / 2x воспринимаемая громкость.

Вот таблица, в которой рейтинги в дБ соотносятся с величинами мощности, корневыми величинами мощности и воспринимаемыми величинами:

Другой, менее распространенный способ рассмотрения децибел связан с истинным линейным соотношением мощности, корневой мощности и воспринимаемых величин:

Коэффициенты определяются по следующим формулам:

Изменение количества мощности:

x = 10 ^{∆P / 10}
где ∆P = изменение количества мощности в децибелах

Изменение количества корневой мощности:

x = 10 ^{∆F / 20}
где ∆F = изменение величины корневой степени в децибелах

Изменение громкости (психоакустика):

x = 2 ^{∆p / 10}
где ∆p = изменение воспринимаемой величины в децибелах

Итак, давайте вернемся к нашему примеру сценария, описанному ранее в этой статье.

У нас есть среда для прослушивания с источником звука, усилителем, громкоговорителем и слушателем.

Если позиции не изменены, а форма волны аудиосигнала находится на постоянном уровне, увеличение мощности усилителя на 10 дБ приведет к увеличению уровня звукового давления в ушах слушателя на 10 дБ и, следовательно, к увеличению воспринимаемой громкости на 10 дБ.

В данном случае опять же:

• Увеличение мощности на 10 дБ будет означать, что от усилителя к громкоговорителю будет передаваться в 10 раз больше мощности.
• Увеличение уровня звукового давления на 10 дБ приведет к тому, что фактическое звуковое давление в ушах слушателя увеличится в √10 = 3,16 раза.
• Увеличение воспринимаемой громкости на 10 дБ сделает звук в два (2 раза) громче.

Что, если бы мы хотели, чтобы звук был в 3 раза громче? Используя наши уравнения (и таблицы для некоторой помощи), нам понадобится 15.Увеличение на 58 дБ. Это требует увеличения уровня звукового давления в ~ 6 раз и увеличения мощности в ~ 36,1 раз.

Хорошо, а теперь пример, когда мы отказываемся от вещей. Допустим, мы хотели слушать на четверти громкости. Другими словами, нам нужно воспринимаемое линейное соотношение 1/4.

Прослушивание с четвертью воспринимаемой громкости требует уменьшения на 20 дБ. Это -20 дБ означает, что у нас есть 0,1x (1/10 x) уровень звукового давления и 0,01x (1/100 x) мощность.

Прелесть децибел в том, что они позволяют нам понять и рассчитать разницу между мощностью, корневой мощностью и воспринимаемыми величинами звука и звука.

Помните, читая приведенные выше примеры, что:

• Электрическая мощность и акустическая интенсивность являются величинами мощности.
• Напряжение, сила тока и уровень звукового давления являются корневыми (полевыми) величинами.
• Воспринимаемая громкость — это воспринимаемая величина.

Электрическая мощность (в ваттах), напряжение (в вольтах) и ток (в амперах) определяют силу звукового сигнала.

Интенсивность звука (в ваттах на квадратный метр) определяет мощность, переносимую звуковыми волнами на единицу площади в направлении, перпендикулярном этой области.

Уровень звукового давления (в паскалях) определяет изменение давления из-за звуковых волн в данной точке в среде.

Воспринимаемая громкость — это то, насколько громко мы воспринимаем интенсивность звука и результирующие уровни звукового давления в наших ушах.

Вернуться к содержанию.

Общие опорные точки в децибелах

Следует повторить, что децибелы не являются показателями уровня звукового давления; воспринимаемая громкость; напряжение / амплитуда звукового сигнала; электроэнергия; акустическая интенсивность или любая другая величина, связанная со звуком и звуком.

Децибел — это просто коэффициент, установленный в логарифмической шкале.

Итак, чтобы использовать децибелы для передачи измерений вышеперечисленных величин, у нас должна быть точка отсчета для их сравнения. Нам нужно второе число, чтобы иметь соотношение!

Хотя любая контрольная точка достойна быть частью измерения децибел, есть несколько контрольных точек, которые обычно используются в звуке и аудио. Эти ссылки помогают всем нам лучше понимать звук и аудио, гарантируя, что все будут на одной странице, когда дело доходит до понимания различных оценок в децибелах.

Общие рейтинги децибел, найденные при исследовании звука и звука, следующие:

Опишем каждый из этих «типов» децибел более подробно.

дБВ

дБВ — это сокращение для децибел по отношению к 1 вольту.

Мы знаем, что напряжение является величиной корня из мощности, поэтому уравнение дБВ:

Значение дБВ = 20 • log ₁₀ (В / В ₀ )

Где:
В — уровень напряжения (в вольтах)
В ₀ — точка отсчета 1 вольт

Итак, 0 дБВ = 1 В.Любое положительное значение дБВ представляет напряжение выше 1 В, а любое отрицательное значение дБВ представляет напряжение ниже 1 В.

Напряжение часто используется для определения силы аудиосигнала.

Используемые напряжения обычно являются среднеквадратичными (RMS), а не размахом (P-P). Среднеквадратичное значение эффективно сообщает нам «среднее значение» сигнала, имеющего как отрицательные, так и положительные амплитуды по форме волны. Так обстоит дело со звуковыми сигналами.

Например, аудиосигналы микрофонного уровня обычно находятся в диапазоне от 1 мВ до 100 мВ (0.001 В до 0,1 В). Сигнал линейного уровня обычно составляет около 1 В. Сигнал уровня динамика может быть выше 100 В.

Номинальный линейный уровень потребителя установлен на -10 дБВ. Это означает, что в потребительском (обычно несимметричном) линейном оборудовании номинальная мощность аудиосигнала должна составлять около -10 дБВ или ~ 0,316 В (~ 316 мВ) переменного тока.

дБн

дБу — это сокращение для децибел относительно 0,7746 В при разомкнутой или ненагруженной цепи.

Буква «u» происходит от термина «без нагрузки».Цифра 0,7746 В представляет уровень напряжения, который обеспечивает 1 мВт на резисторе 600 Ом, который является стандартным эталонным импедансом в телефонной аудиосхеме.

Мы знаем, что напряжение является величиной корня из мощности, поэтому уравнение дБн выглядит следующим образом:

Значение дБн = 20 • log ₁₀ (В / В ₀ )

Где:
В — уровень напряжения (в вольтах)
В ₀ — контрольная точка 0,7746 вольт

Итак, 0 дБн = 0.7746 вольт. Обратите внимание, что напряжения являются среднеквадратичными, а не P-P.

Номинальный профессиональный линейный уровень (обычно сбалансированный) принимается равным +4 дБн. Это соответствует среднеквадратичному значению 1,228 В.

Сравнивая dBu с dBV, мы имеем следующее:

• 0 дБВ = 2,218 дБн = 1 В _RMS
• -10 дБВ = -7,782 дБн = 0,316 В _RMS
• 0 дБн = -2,218 дБВ = 0,7746 В _RMS
• +4 дБн = 1,782 дБВ = 1,228 В _RMS

Обратите внимание, что +4 dBu равно 0 VU (единицы громкости), что является старой измерительной системой, разработанной, чтобы помочь инженерам достичь определенного уровня сигнала.

дБм

дБм — это сокращение для децибел по отношению к одному милливатту.

дБм не слишком часто используется в звуковом оборудовании. Хотя мощность часто является величиной, с которой мы сталкиваемся при усилении сигналов для громкоговорителей, мы, как правило, используем ватты, а не дБм.

Как и дБн, дБм обычно указывается относительно импеданса 600 Ом.

Мы знаем, что электрическая мощность — это величина мощности, поэтому уравнение в дБм выглядит так:

Значение дБм = 10 • log ₁₀ (P / P ₀ )

Где:
P — уровень мощности (в милливаттах)
P ₀ — контрольная точка 1 милливатт

дБм иногда используется для определения классов Bluetooth, и технология Bluetooth все больше и больше переплетается с аудиотехнологиями.Например:

• Bluetooth Class 1 (диапазон 30 м): 20 дБм = 100 мВт
• Bluetooth Class 2 (диапазон 10 м): 4 дБм = 2,5 мВт
• Bluetooth Class 3 (диапазон 1 м): 0 дБм = 1 мВт

dBFS

dBFS — это сокращение для децибел относительно полной шкалы.

дБFS используется в цифровых аудиосистемах и относится к максимальному пиковому уровню аудиосигнала.

Максимальный пиковый уровень достигается в конце разрешения двоичной битовой глубины (все единицы, как правило, в 16-битной или 24-битной системе).Таким образом, все нули не будут представлять цифровой сигнал.

Значит, все, что выше 0 dBFS, приводит к цифровому ограничению / искажению, когда форма волны чисто срезается. В отличие от аналогового искажения / насыщения, которое звучит приятно в соответствующих количествах, мы обычно стремимся любой ценой избегать цифрового клиппирования.

Следовательно, нам нужно, чтобы значения dBFS были отрицательными.

Хотя нет специальной формулы для dBFS, мы знаем, что на каждые -6 dBFS мы фактически уменьшаем вдвое амплитуду цифрового сигнала.

дБFS не допускается вместе с единицами измерения СИ (такими как вольт, ватт, паскали и т. Д.). Чтобы упростить понимание, цифровой звук можно рассматривать как представление аналогового звука, а dBFS можно рассматривать как представление «реальных» децибел.

К сожалению, у цифровых аудиоустройств есть различия в динамическом диапазоне и передискретизации. Не существует стандарта между уровнями dBFS и аналоговыми уровнями.

Вместо этого у нас есть различные спецификации и предложения по всему миру.

Европейский вещательный союз (EBU) предлагает следующие спецификации / предложения:

• + 18 дБн при 0 дБFS.
• −18dBFS в качестве уровня выравнивания.
• Post & Film ^{составляет −18dBFS = 0 VU.}

Вещательные компании Великобритании имеют уровень выравнивания, равный 0 дБн (PPM 4 или -4 VU)

Американские вещательные компании указывают +24 дБн при 0 дБFS

Американский стандарт SMPTE (Общества инженеров кино и телевидения) определяет:

• −20dBFS = 0 VU = + 4dBu
• −20dBFS в качестве уровня выравнивания.

В мире существует множество других стандартов. При работе с цифровыми уровнями мастеринга убедитесь, что вы используете тот стандарт, который установлен для проекта.

dBTP (децибелы относительно истинного пика) использует dBFS, но измеряется истинным пиковым измерителем. Истинный пик представляет собой максимальный абсолютный уровень формы волны цифрового сигнала. Он становится очень подробным для измерения пиковых уровней сэмплов и промежуточных сэмплов звукового сигнала.

LUFS (единицы громкости относительно полной шкалы) часто используется вместо дБFS, чтобы лучше представить воспринимаемую громкость цифрового звука.

дБ SPL

дБ SPL — это сокращение для децибел относительно порога звукового давления человеческого слуха.

Мы знаем, что уровень звукового давления является величиной корневой степени, поэтому мы имеем следующее уравнение:

Значение дБВ = 20 • log ₁₀ (P / P ₀ )

Где:
P — уровень звукового давления (в паскалях)
P ₀ — контрольная точка 2 x 10 ^-5 Па или 0.0002 Па

В следующей таблице приведены значения уровня звукового давления в дБ, а также соответствующие измерения давления (в паскалях). Также показаны общие примеры источников, которые производят эти уровни звука.

К изменяющемуся звуковому давлению обычно относят среднеквадратическое значение (как напряжение аудиосигнала), а не размах.

RMS, опять же, это измерение «среднего» SPL. Усреднение не работает в случае SPL, потому что оно создает как положительное, так и отрицательное давление по отношению к окружающему давлению среды.

Как и в аудиооборудовании, запас по уровню звукового давления ограничен.

Запас определяется как доступный (но в идеале неиспользуемый) динамический диапазон звука и звука.

Запас по цифровому аудио ограничен значением 0 dBFS; запас в звуковом оборудовании ограничен определенными дБн или ограничениями мощности, когда начинаются искажения.

Для звукового давления теоретический предел запаса по высоте — это величина атмосферного давления. Стандартное атмосферное давление для воздуха составляет 101,325 Па, хотя фактическое давление воздуха, конечно, может меняться.

Распространенное заблуждение состоит в том, что максимальный уровень звукового давления до «клиппирования» составляет 194 дБ SPL. Это показано в формуле:

дБ = 20 • log ₁₀ (P / P ₀ )

Где:
F = 101,325 Па
F ₀ = 0.00002 Па

Это дает нам значение звукового давления в дБ чуть выше 194 дБ.

Однако уровень звукового давления в дБ является среднеквадратичным, а не пиковым, поэтому фактическое максимальное звуковое давление должно быть ниже этого значения. Конечно, уровни такого масштаба не являются обычным явлением и могут разрушить жизнь.

Звук состоит из множества разных частот, каждая из которых по-разному реагирует на окружающую среду. Нет простого способа проверить максимально возможное SPL без массового разрушения.

При одной частоте и идеальных условиях нам потребуется пиковая амплитуда 101,325 Па и, следовательно, среднеквадратичное значение 1√2 • 101,325 Па = 71,648 Па.

Включение этого значения в наше уравнение дает нам «максимальный уровень звукового давления в дБ», равный 191 дБ SPL (все еще смехотворно высокий!).

Выше теоретического предела «звуковая волна» вызовет вакуум (нулевое давление) на впадинах формы волны.

Случаи, когда это отсечение происходит, очень редки.

Некоторые исторические моменты, когда было превышено 191 дБ SPL, включают:

• 1961: Испытания советской водородной бомбы РДС-202 (расчетный уровень звукового давления 224 дБ).
• 1908: Взрыв Тунгусского метеора (оценка 300 дБ SPL)
• 1883: Извержение вулкана Кракатау (оценка 310 дБ SPL)

Как вы понимаете, превышение этого предела смертельно опасно.

дБ (A-взвеш.)

дБА (по шкале А) взвешены для учета вариаций слухового восприятия в слышимом диапазоне частот.

дБА дает нам лучшее представление о том, что мы слышим, в отличие от уровня звукового давления в дБ, который не зависит от частотно-зависимой чувствительности человеческого слуха.

Человеческий слух по-разному реагирует на разные частоты в пределах слышимого диапазона от 20 Гц до 20 000 Гц.

Вообще говоря, мы, люди, более чувствительны к частотам в диапазоне от 400 Гц до 8000 Гц, чем к нижним и верхним частотам.

Другими словами, при одинаковых уровнях звукового давления мы будем воспринимать звуки среднего диапазона как более громкие, чем низкие или высокие частоты.

Это может быть показано на приведенных ниже кривых Флетчера-Мансона:

Мы видим слышимые частоты от 20 Гц до 20 кГц по оси X и уровень звукового давления в дБ SPL по оси Y.

Кривые (линии), нарисованные на схеме, представляют телефоны.

Фон — это единица воспринимаемой громкости для чистых синусоидальных тонов (одиночных частот).

Фон психофизически согласован с опорной частотой 1 кГц, так что уровень звукового давления X дБ равен X фону на частоте 1 кГц. При заданном уровне звукового давления синусоидальная волна затем проходит через другие частоты, пока измеряется воспринимаемая громкость. Некоторые частоты воспринимаются как громче, чем тон 1 кГц, в то время как другие воспринимаются как более тихие.Телефон дает нам такую ​​информацию.

Опять же, здоровье слуха играет важную роль в реальной слуховой чувствительности. Кривые телефона и Флетчера-Мансона просто обобщают для среднего человеческого слуха.

Как видно из кривых, мы наиболее чувствительны к средним частотам и особенно к 4 кГц, где большая часть разборчивости речи находится.

В качестве примера давайте посмотрим на линию 80 phon и на то, что она нам сообщает. Из кривой Флетчера-Мансона и ее 80-фоновой линии можно вывести следующее:

• Тон 1 кГц при 80 дБ SPL будет звучать так же громко, как тон 4 кГц при 70 дБ SPL.
• Тон 4 кГц при 70 дБ SPL будет звучать так же громко, как тон 70 Гц при SPL 90 дБ.
• Тон 70 Гц при уровне звукового давления 90 дБ будет звучать так же громко, как тон 10 кГц при уровне звукового давления 85 дБ.

Существуют большие различия в том, как мы слышим частоты без слышимого диапазона и коэффициента децибел, взвешенного по шкале А, за счет уменьшения влияния высоких и низких частот на его измерения.

NIOSH (Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья) и OSHA (Управление по безопасности и гигиене труда) опубликовали безопасное время прослушивания на различных уровнях звукового давления в децибелах (A-взвешенное).Их результаты можно найти в следующей таблице:

Безопасность слуха важна! Я всегда советую следовать протоколам одного из вышеупомянутых регуляторов.

dBC (C-взвешенный)

При внимательном рассмотрении кривых Флетчера-Мансона мы видим, что человеческий слух сглаживается (относительно) выше 100 дБ SPL.

C-взвешивание зарезервировано для измерений с более высоким уровнем звукового давления в дБ (<100 дБ SPL). Как упоминалось ранее, эти уровни находятся на территории громких рок-концертов и отбойных молотков и не рекомендуются для длительного прослушивания.

Таким образом, в то время как более популярный A-weighted значительно снижает высокие и низкие частоты, шкала C-weighted делает эту фильтрацию в меньшей степени, чтобы учесть «сглаживание» человеческого слуха выше 100 дБ.

C-взвешивание обычно используется для измерения пиковых значений в звуковом оборудовании и некоторых измерений шума, когда передача низкочастотного шума может быть проблемой.

Как мы можем представить, dBC встречается реже, чем dBA.

дБZ (взвешенное по оси Z)

Z-weighting поддерживает ровную частотную характеристику от 10 Гц до 20 кГц с допуском ± 1,5 дБ.

dBZ призван заменить старые «линейные» или «невзвешенные» отклики уровня звукового давления в дБ путем определения конкретного частотного диапазона.

Вы редко, если вообще когда-либо, увидите рейтинги dBZ.

Вернуться к содержанию.

Использование децибел в аудио

Децибел регулярно используется для передачи данных аудиооборудования. Давайте посмотрим, как децибелы используются в аудио:

Прирост

Децибелы, пожалуй, наиболее часто используются для определения усиления. Усиление — это технически отношение усиленного выходного сигнала к входному сигналу (предварительное усиление).

Коэффициент усиления — это безразмерное измерение, которое технически определяется как линейное отношение. Децибелы представляют собой логарифмическую шкалу для этого отношения.

Усиление звуковых сигналов стандартное, усиление тоже. Децибелы — это обычный способ измерения и определения коэффициента усиления в аудиоусилителях.

Статьи по теме:
• Что такое усиление микрофона и как оно влияет на сигналы микрофона?

Уровень сигнала

Децибелы очень часто используются при определении уровня аудиосигнала.

Двумя наиболее распространенными измерениями уровня аудиосигнала в децибелах являются:

• дБВ: децибел относительно напряжения 1 В.
• дБн: децибел относительно напряжения 0,7746 В.
• dBFS: децибел относительно цифрового потолка 0 dBFS.

Для дальнейшего рассмотрения этих двух рейтингов:

• Потребительский номинальный линейный уровень = -10 дБВ (0,3162 В)
• Профессиональный линейный уровень = +4 дБн (1.228 вольт)
• Обрезка цифрового аудиосигнала происходит выше 0 дБFS

Вот несколько формул для определения уровней (напряжения) аналогового аудиосигнала:

Уровень (в дБ) = 20 • log (В / В ₀ )

Напряжение (в вольтах) = В ₀ • 10 ^{L (в дБ) / 20}

Где V ₀ = 1 В для измерения дБВ и В ₀ = 0,7746 для измерения дБн.

Эти единицы децибел широко используются для измерения уровня сигнала.

dBV, dBu и dBFS можно найти в следующих аудио спецификациях:

• Максимальный входной уровень: максимальная мощность сигнала, которая может управлять входом без значительных искажений и перегрузки.
• Динамический диапазон: диапазон между самым тихим сигналом (минимальный уровень шума) и самым громким сигналом.
• Вносимая потеря трансформатора: любая потеря сигнала при подключении распределенных динамиков в распределенную систему.

Шум

децибел также часто используются для определения шума в сигнале.

Общие характеристики шума для звукового оборудования включают:

• Коэффициент подавления синфазного сигнала: уровень подавления шума / помех, возникающих в результате работы дифференциального усилителя на симметричном входе.
• Перекрестные помехи / разделение каналов: количество сигнала, которое будет перетекать из правого канала в левый и наоборот.
• Собственный шум (эквивалентный шум): собственный шум, создаваемый электроникой активного аудиоустройства.
• Отношение сигнал / шум: отношение предполагаемого сигнала к непреднамеренному шуму в общем аудиосигнале.

Статьи по теме:
• Что такое собственный шум микрофона? (Эквивалентный уровень шума)
• Какое хорошее соотношение сигнал / шум для микрофона?

Передача мощности

Передача мощности относится к количеству мощности, которое передается между аудиоустройствами (сколько мощности рассеивается на нагрузке).Это еще один способ определить мощность звукового сигнала.

Мощность звука часто измеряется в ваттах, когда она применяется к усилителям мощности и громкоговорителям.

В других аудиоустройствах он часто определяется в дБм (децибелах относительно 1 милливатта).

0 дБм = 1 мВт.

С технической точки зрения, это относится только к мощности и не учитывает напряжение, ток или сопротивление / импеданс.

При этом условные обозначения позволяют нам предположить, что дБм относится к 1 милливатту, рассеиваемому на нагрузке 600 Ом.

При нагрузке 600 Ом 0,775 В (0 дБн) будет производить 1 мВт (0 дБмВт).

дБм больше не используется чрезмерно из-за этого предположения.

Уравнение для расчета дБм выглядит следующим образом:

дБм = 10 • log (P / P ₀ )

Где P ₀ = 1 мВт

Уровень звукового давления

Измерения уровня звукового давления (SPL) многое расскажут о силе звуковых волн. УЗД можно линейно измерять в паскалях (единицы СИ) или фунтах на квадратный дюйм (британские единицы).

Однако SPL чаще измеряется в дБ SPL. Это децибелы звукового давления относительно порога слышимости человека (20 x 10 ^-6 Па или 20 мкПа).

Уравнение для расчета уровня звукового давления в дБ на основе типичных измерений давления Паскаля выглядит следующим образом:

дБ SPL = 20 • log (P / P ₀ )

Где P ₀ = 20 x 10 ^-6 Па

Аудио преобразователи включают микрофоны, наушники, громкоговорители и многое другое.

Из этих устройств значения дБ SPL используются для описания нескольких вещей, в основном:

• Чувствительность
• Максимальный уровень звукового давления

Чувствительность

Чувствительность микрофона говорит нам, какой уровень сигнала будет выводить микрофон при заданном уровне звукового давления на его диафрагме.

Чувствительность наушников показывает, какое звуковое давление будут создавать наушники (на ухо слушателя, когда наушники надеты по назначению), когда к ним применяется заданный уровень сигнала (обычно измеряемый как 1 мВт).

Чувствительность громкоговорителя говорит нам, какой уровень звукового давления на заданном расстоянии (обычно 1 метр) будет производить громкоговоритель при приложении к нему определенного уровня сигнала (обычно измеряемого при 1 ватте или 2,83 вольт).

Статьи по теме:
• Полное руководство по рейтингам чувствительности и эффективности громкоговорителей
• Полное руководство по рейтингам чувствительности наушников
• Что такое чувствительность микрофона? Подробное описание

Максимальный уровень звукового давления

Максимальный уровень звукового давления микрофона говорит нам, какой уровень звукового давления микрофон может эффективно преобразовать в аудиосигнал без искажений.

Максимальный уровень звукового давления (часто называемый максимальным выходным уровнем) для наушников и громкоговорителей — это максимальный уровень звукового давления (измеренный на заданном расстоянии), который устройство будет производить без значительных искажений.

Статья по теме:
Что на самом деле означает максимальный уровень звукового давления микрофона?

Пассивное устройство ослабления (Pad)

Пэд — это пассивная переключаемая схема, которая присутствует в некотором звуковом оборудовании, которая работает для снижения уровня сигнала на определенную величину.Величина затухания заранее определяется конструкцией пэда и обычно измеряется в децибелах.

Более конкретно, значения пэда определяются в отрицательных значениях дБ (поскольку они сравниваются с уровнем ослабленного выходного сигнала с уровнем входного сигнала).

Статья по теме:
• Что такое аттенюатор микрофона и для чего он нужен?

Допуск

Допуск — это «предел или погрешность» или «предел отклонения», который помогает придать значение другим характеристикам.

Допуск обычно измеряется в децибелах (в сравнении со средним значением или текущим значением). Это размеры после знаков «+/-» или «±».

Наличие допусков дает нам гораздо лучшее представление о любых диапазонах звука. Обычно это можно увидеть в следующих спецификациях аудиоустройств:

Частотная характеристика

Частотная характеристика относится к частотной чувствительности аудиоустройства.

Другими словами, насколько хорошо (и равномерно) аудиоустройство будет производить, воспроизводить или обрабатывать аудиосигнал.Будет ли аудиоустройство окрашивать сигнал, вырезая определенные частоты, уменьшая или усиливая другие?

Обратите внимание, что диапазон человеческого слуха составляет от 20 Гц до 20 000 Гц.

Амплитудно-частотная характеристика лучше всего представлена ​​графиком:

• Частота (в герцах) по оси X
• Чувствительность (в децибелах) по оси Y

Вот график частотной характеристики Shure SM57 (ссылка для проверки цены на Amazon) в виде графика пример.Мы видим, что:

1. SM57 не может воспроизводить от 20 Гц до 20 000 Гц.
2. Не все частоты, которые будет выводить микрофон, будут одинаково представлены в выходном сигнале.

Shure SM57 представлен в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• 50 лучших микрофонов всех времен (с альтернативными версиями и клонами)
• 11 лучших динамических микрофонов на рынке
• 12 лучших микрофонов до 150 долларов Для записи вокала с

Амплитудно-частотная характеристика, однако, обычно определяется только как диапазон между самой низкой частотой, с которой устройство может работать, и самой высокой частотой, с которой устройство может работать.

Диапазоны бесполезны без какого-либо значения допуска, которое укажет нам точки, в которых частотно-зависимая обработка / чувствительность устройства будет падать.

Например, 20 Гц — 20 000 Гц гораздо менее информативен, чем 20 Гц — 20 000 Гц ± 3 дБ.

Статьи по теме:
• Что такое АЧХ наушников и что такое хороший диапазон?
• Полное руководство по частотной характеристике микрофона (с примерами микрофона)

Полоса пропускания мощности

Эта спецификация почти такая же, как и частотная характеристика.Это относится к полосе пропускания (диапазону частот), которую усилитель может эффективно выводить.

Хотя график лучше всего подходит для понимания, значение допуска (измеренное в дБ) очень полезно для понимания ширины полосы мощности.

Соответствие драйверов

Это спецификация наушников, которая сообщает нам максимальное пространство для ошибок для относительных выходных уровней двух драйверов (левого и правого).

Polar Response

Полярная характеристика (также известная как диаграмма направленности) микрофона относится к направленности этого микрофона.

Другими словами, он сообщает нам, относительно направления оси микрофона, как микрофон будет улавливать звук со всех других направлений.

Эту спецификацию микрофона лучше всего определить с помощью графика, как у вышеупомянутого кардиоидного микрофона Shure SM57. Из графиков ниже видно, что:

• Полярная диаграмма изменяется в зависимости от частоты (становится более направленной на более высоких частотах).
• Самая чувствительная точка находится на оси (0º) и установлена ​​на 0 дБ.Все остальные углы относятся к опорному уровню 0 дБ.

Помимо графика (или вместо него) микрофон может иметь качественное название диаграммы направленности (например, упомянутой выше кардиоидной диаграммы направленности). Он также может иметь угол приема с «допуском» или частотой среза.

Например, Shure SM57 может иметь угол приема диаграммы направленности 60 ° ± 3 дБ.

Статьи по теме:
• Полное руководство по диаграммам направленности микрофона
• Что такое всенаправленный микрофон? (Диаграмма направленности + примеры микрофона)
• Что такое суперкардиоидный микрофон? (Диаграмма направленности + примеры микрофона)
• Что такое гиперкардиоидный микрофон? (Диаграмма направленности + примеры микрофона)
• Диаграмма направленности долевого / дробовидного микрофона (с примерами микрофона)
• Диаграмма направленности полусферического пограничного микрофона / PZM
• Что такое кардиоидный микрофон? (Диаграмма направленности + примеры микрофона)

Угол охвата

Угол охвата относится к выходу громкоговорителя.Большинство динамиков, по крайней мере, в некоторой степени направлено (особенно на средних и верхних частотах) из-за их относительно больших динамиков и корпуса.

Децибел относительно осевого отклика полезны для определения установленной точки отсечки / порога, при котором может быть определена направленность динамика.

EQ

децибел используются для определения частотно-зависимого среза и усиления, которое происходит при эквализации звука.

Фильтры (включая те, которые используются в кроссоверах динамиков) также могут быть определены в децибелах.Более конкретно, фильтры в значительной степени определяются спадом (децибелы / октава), в котором они снижают уровень звука.

Шумоподавление

Шумоподавление — это спецификация наушников, которая сообщает нам, насколько наушники будут блокировать внешний шум. Обычно он измеряется в децибелах относительно «шума», который мы иначе услышали бы, если бы не надели наушники.

Это верно для пассивного и активного шумоподавления.

Пассивное шумоподавление — это простая механическая блокировка проникновения звуковых волн в слуховой проход.

Активное шумоподавление относится к использованию сложных схем в комплекте с микрофонами; схемы прямой связи и обратной связи; регулировки фазы и громкости, а также динамики для подачи шумовых звуковых волн в выход для наушников.

Статьи по теме:
• Passive Vs. Наушники с активным шумоподавлением
• Как работают наушники с шумоподавлением? (PNC и ANC)
• Работают ли наушники с шумоподавлением с музыкой или без нее?

Вернуться к содержанию.

Насколько громко может кричать человек? Самый громкий человеческий крик, который был измерен, был 129 дБ в исполнении Джилл Дрейк. Ожидается, что типичный человек со здоровыми легкими и голосовыми связками издаст крик в диапазоне от 110 дБ до 120 дБ.

Вы слышите разницу в 1 дБ? Разница в уровне звукового давления звуковой волны на 1 дБ приведет к изменению воспринимаемой громкости этой звуковой волны примерно на 7%.