Desibel (dB)

Desibel (dB), güç büyüklüklerinin oranını ifade eden logaritmik bir birimdir. Her 10 dB, 10× orana karşılık gelir; 20 dB 100×; 30 dB 1.000×. Logaritmik sıkıştırma, fiziksel sinyallerin büyük dinamik aralığı boyunca yönetilebilir bir birim üretir — fısıltıdan jet motoruna, sesler güçte 12 büyüklük mertebesi kapsar; ancak desibel ölçeğinde yalnızca 120 dB.

Formül: güç için dB = 10 × log₁₀(P₁/P₀), genlik için 20 × log₁₀(A₁/A₀) (çünkü güç genliğin karesiyle ölçeklenir). 10, orijinal bel birimindeki "desi" önekinden gelir (Bell Labs mühendisleri tarafından telefon hattı zayıflamasını ölçmek için, Alexander Graham Bell'in adını verdiği birim).

Desibellar boyutsuz

Çıplak bir "dB" değeri bağlam olmadan anlamsızdır — her zaman bir orandır. Somutlaştırmak için referans noktası sonek alır:

• dBSPL — 20 µPa'ya göre ses basıncı (1 kHz'de insan işitme eşiği).
• dBm — 1 miliwata göre güç. RF / kablosuz mühendisliğinde standart.
• dBV — 1 volta göre voltaj. Ses cihazı teknik özelliklerinde kullanılır.
• dBu — 0,775 V'a göre voltaj (600 Ω'a 1 mW ileten voltaj; tarihi telefon).
• dBFS — tam ölçek dijital ses. 0 dBFS = bit derinliğinin temsil edebileceği en yüksek değer; daha sessiz her şey negatif.
• dBA / dBC — insan işitme duyarlılığına (A) veya düz düşük frekans yanıtına (C) uymak için frekans ağırlıklı ses basıncı.

Gerçek dünya ses düzeyleri

• İşitme eşiği: 0 dBSPL
• Sessiz yatak odası: 25-30 dBSPL
• 1 m'de fısıltı: 30 dBSPL
• Ofis arka planı: 50 dBSPL
• 1 m'de normal konuşma: 60 dBSPL
• 5 m'de şehir trafiği: 80 dBSPL
• Metro treni peronunda: 95 dBSPL
• Rock konseri ön sırası: 110-120 dBSPL
• 30 m'de jet motoru: 140 dBSPL
• Ağrı eşiği: 130-140 dBSPL

İşitme hasarı riski, sürekli maruziyet için yaklaşık 85 dBSPL'de başlar (8 saatlik iş vardiyaları). Her ek 3 dB güvenli maruziyet süresini yarıya indirir: 88 dB → 4 saat, 91 dB → 2 saat, 94 dB → 1 saat.

Çalışılmış örnek

1 W / 1 m'de 90 dB SPL olarak derecelendirilen, 100 W ile çalıştırılan bir hoparlör: 10 × log₁₀(100/1) = 20 dB derecelendirmenin üzerinde, yani 1 m'de 110 dB SPL. 4 m'ye geçince ters kare, 12 dB zayıflatır (mesafenin her iki katında 6 dB, iki kez), dinleyici konumunda 98 dB verir. Güvenli maruziyet süresini hesaplayın: 98 dB, 85 dB OSHA eylem düzeyinin 13 dB üzerindedir. Maruziyet her 3 dB artış için yarıya düşer, dolayısıyla 13 ÷ 3 ≈ 4,3 risk iki katlanması — güvenli süre 8 saatten 2⁴·³ ≈ 20 faktörüyle düşerek, işitme hasarı riskinin önemli hale gelmesinden önce yaklaşık 24 dakika sürekli maruziyet kalır.

Ne zaman ve neden önemlidir

Desibellar, büyüklük mertebeleri kapsayan iki sinyali karşılaştırdığınızda önem taşır — ses karıştırma (iki parça arasındaki 6 dB fark bir voltaj genliği iki katlanmasıdır), RF bağlantı bütçeleri (her ara bağlantı, anten ve serbest uzay kaybı birkaç dB katkıda bulunur ve toplamı bağlantının kapanıp kapanmadığını belirler), fotoğrafçılık dinamik aralığı (modern sensörler 13-14 pozlama, yani 78-84 dB olarak belirtilir) ve herhangi bir sinyal-gürültü hesabı. En yaygın kötü kullanım, dB değerlerini ilişkilendirilmemiş kanallar arasında doğrudan toplamaktır — 50 dB + 50 dB 100 dB değil, 53 dB'dir (güçler toplanır, logaritmalar değil). "3 dB = ×2 güç, 6 dB = ×2 genlik, 10 dB = ×10 güç, 20 dB = ×10 genlik"i ezberleyin ve çoğu mühendislik ses/RF konuşması okunabilir hale gelir. Referans: OSHA — Mesleki Gürültüye Maruz Kalma.

Ses dışı alanlarda desibellar

RF mühendisliğinde, anten kazancı ve kablo kaybı dB cinsinden belirtilir. "3 dB zayıflatıcı" sinyal gücünü yarıya indirir. Cep telefonu sinyal çubukları kabaca dBm değerlerine karşılık gelir: ~-50 dBm tam çubuk; -110 dBm zorlukla bağlanıyor. Görüntülemede, dinamik aralık ve sinyal-gürültü oranları aynı logaritmik ölçeklemeyi kullanır. Birleştirici fikir şudur: yoğunluk algısı (ses, parlaklık) fiziksel büyüklüğe göre yaklaşık logaritmiktir; bu nedenle logaritmik birim, doğrusal birden daha iyi insan sezgisiyle eşleşir.