Decybele

Najcichszy dźwięk, jaki może usłyszeć młode, zdrowe ucho, i silnik odrzutowy z bliska różnią się ciśnieniem miliony razy, a natężeniem — milion milionów milionów razy. Zapisywanie takich liczb jest niewygodne, więc używamy logarytmu, aby je skrócić. Wynikiem jest decybel (dB).

Dla natężenia I (mocy przypadającej na metr kwadratowy): L = 10 × log₁₀(I / I₀), gdzie wartość referencyjna to I₀ = 10⁻¹² W/m².

Dla ciśnienia p: L = 20 × log₁₀(p / p₀), gdzie wartość referencyjna to p₀ = 20 mikropaskali (20 µPa). Porównaj to z ciśnieniem powietrza wokół siebie, wynoszącym około 101 325 Pa: najcichszy słyszalny dźwięk stanowi tylko około dwie dziesięciomiliardowe tej wartości. Dźwięk o wartości 1 pasa ma około 94 dB, a 20 Pa — około 120 dB.

Wystarczą ci dwie przydatne zasady:

• +10 dB oznacza 10 razy większe natężenie. +20 dB oznacza 100 razy większe, a +30 dB — 1 000 razy większe.
• +3 dB oznacza dwukrotnie większe natężenie (a +6 dB oznacza dwukrotnie większe ciśnienie).

0 dB to nie cisza. To wartość referencyjna w pobliżu progu słyszenia. W bardzo cichych pomieszczeniach poziom może być ujemny.

Typowe poziomy (zaokrąglone, ważone według skali A, na podstawie źródeł dotyczących zdrowia publicznego; rzeczywiste wartości bardzo się różnią):

• Szept z odległości 1 m: około 30 dB.
• Zwykła rozmowa: około 60 dB.
• Duży ruch uliczny: około 70 to 85 dB.
• Motocykl: około 90 to 100 dB.
• Głośny koncert: około 100 to 115 dB.
• Samolot odrzutowy podczas startu, z bliska: około 120 to 140 dB.

dB(A). Ucho nie jest jednakowo wrażliwe na wszystkie częstotliwości, dlatego mierniki hałasu mogą stosować ważenie A, które zmniejsza udział niskich i bardzo wysokich częstotliwości tak, jak robi to ucho. Liczba zapisana jako dBA lub dB(A) jest ważona w ten sposób. Limity hałasu związane ze zdrowiem podaje się w dBA.

Jak głośny wydaje się dźwięk? Nasze odczuwanie głośności również jest w przybliżeniu logarytmiczne. Zgodnie z przybliżoną zasadą +10 dB brzmi około dwa razy głośniej, mimo że natężenie jest 10 razy większe. Koncert o poziomie 100 dB ma milion razy większe natężenie niż pomieszczenie o poziomie 40 dB, a zgodnie z tą zasadą brzmi około 64 razy głośniej (sześć podwojeń).

Dodawanie decybeli. Decybeli nie dodaje się jak zwykłych liczb, ponieważ są logarytmami. Najpierw dodaj natężenia, a potem przelicz wynik z powrotem. Dwa takie same dźwięki o natężeniu 60 dB dają 63 dB, a nie 120 dB: podwojenie natężenia to tylko +3 dB. Dziesięć takich samych źródeł daje dodatkowe 10 dB. Dźwięk o natężeniu 60 dB obok dźwięku o natężeniu 70 dB daje około 70,4 dB: głośniejszy dźwięk zagłusza cichszy.

Bezpieczeństwo słuchu. Głośny dźwięk może uszkodzić maleńkie komórki rzęsate w uchu wewnętrznym, a uszkodzenie jest trwałe. Liczą się razem poziom i czas. Amerykański instytut NIOSH zaleca granicę 85 dBA uśrednionych w ciągu 8 godzin. Za każde 3 dB więcej bezpieczny czas zmniejsza się o połowę (nazywa się to współczynnikiem wymiany 3 dB; Światowa Organizacja Zdrowia podaje takie same zalecenia dotyczące bezpiecznego słuchania: 85 dB przez 8 godzin):

• 85 dBA: 8 godzin.
• 88 dBA: 4 godziny.
• 91 dBA: 2 godziny.
• 94 dBA: 1 godzina.
• 97 dBA: 30 minut.
• 100 dBA: 15 minut.

To są górne granice na cały dzień, a nie wartości docelowe: ciszej zawsze znaczy lepiej, a dźwięki, które słyszysz przez cały dzień, sumują się. Wiele słuchawek i telefonów może odtwarzać dźwięk o natężeniu powyżej 100 dB, dlatego głośność ma znaczenie. Prosty test: jeśli nie słyszysz osoby mówiącej z odległości wyciągniętej ręki albo musisz krzyczeć, żeby cię usłyszano, dźwięk prawdopodobnie przekracza 85 dB. Zatyczki do uszu przeznaczone do muzyki obniżają poziom dźwięku, nie tłumiąc go całkowicie.