Decibel – Đơn vị đo mức cường độ âm thanh

Hai khía cạnh rất đáng chú ý trong việc nhận thức về cường độ âm thanh và làm cho nó thích hợp để sử dụng đơn vị đo lường đặc biệt được gọi là decibel.

Thứ nhất, phạm vi 10,000,000,000,000 trên một (to-one) của năng lượng âm thanh mà tai có thể nghe thấy sẽ rất khó nghĩ khi làm việc với các trị số quá đơn giản. Thứ hai và quan trọng hơn, thính giác nhận thấy cường độ khác nhau một cách chính xác hơn, giống như chia độ logarit hơn chỉ là một sự tuyến tính.

Hãy tưởng tượng một hệ thống âm thanh cho ra một âm sắc (tone) có cường độ ổn định với một người nghe nằm gần đó. Nói rằng: output của amplifier đo được 1 watt. Nếu mức độ đo được của âm sắc đó được tăng gấp đôi tới 2 watt, người nghe sẽ không cảm nhận được âm thanh sẽ lớn lên hai lần. Thực ra, sự khác biệt này chỉ hơi lớn hơn sự khác biệt để nhận thức ở mức tối thiểu (ở các cấp độ âm thanh vừa phải) của một người nghe trình độ trung bình, và hầu như không được để ý tới.

Hãy tưởng tượng cùng hệ thống đó một lần nữa, tăng tone đó ở output của amplifier để đo được 5 watt. Một tone giống y vậy ở amplifier phát ra 6 watt (cũng tăng 1 watt, như trong thí dụ trước) nói chung sự khác biệt đáng để ý sẽ ít hơn rất nhiều. Các mức độ gia tăng cường độ được đánh giá là tương tự như thí dụ đầu tiên, những tone 5 watt sẽ cần phải nhân gần gấp đôi, lên khoảng 10 watt. Điều này giải thích nếu tăng gấp đôi cường độ âm, như trong thí dụ đầu tiên, sự phân biệt tối thiểu của hầu hết người nghe chỉ có hơi bằng hay hơn một chút.

Giống như bát độ (octave) của âm nhạc đã giới thiệu từ nhiều thập niên trước đây, decibel là một số lượng tương đối, mặc dù nó được dựa trên tỉ lệ giữa cường độ âm thanh hơn là tần số. Decibel bình thường được sử dụng khi đề cập đến tín hiệu âm thanh tại mỗi điểm trong đường đi của mình thông qua các lĩnh vực điện tử là tốt nhất, vì chúng tiêu biểu cho sức mạnh của tín hiệu mà cuối cùng được tái tạo và đưa vào lĩnh vực thính giác. Thực hành để sử dụng các phép đo decibel sẽ được giới thiệu trong chương 4. Cần lưu ý rằng, khi tăng mỗi 3dB, ở output yêu cầu tăng gấp đôi công suất ra loa.

Cũng như các tỉ lệ giữa các tần số âm nhạc, đòi hỏi một điểm tham chiếu tiêu chuẩn (thường là nốt La (A), 44OHz), do đó, decibel cũng vậy. Điểm tham chiếu cho cường độ âm thanh đã được chấp nhận là áp suất âm thanh tối thiểu (tại 1kHz) được nghe bởi một đứa trẻ trung bình (0,0002 dynes / cm2). Đây được coi là mức áp suất âm thanh ở 0dB (0dB SPL). Cường độ âm cao nhất được đặt ở khoảng 140dB SPL, mặc dù âm thanh xảy ra mức này, là tiếng súng nổ, động cơ phản lực v.v. (Mức vượt quá xa ngưỡng đau cho tất cả mọi người, và có thể xảy ra trong một số trường hợp một loạt thiệt hại nghiêm trọng đến cơ chế nghe, ngay cả với khi chỉ tiếp xúc tương đối ngắn.)

Hình 3.3 cho thấy mức độ đo áp suất âm thanh tiêu biểu trong một số tình huống thường gặp.