Decybel

Logarytmiczna jednostka powszechnie stosowana w pomiarach dotyczących dźwięku. Decybel nie jest sam w sobie określeniem żadnej konkretnej wartości, przez to różni się od jednostek takich jak metr czy kilogram. Wartość wyrażona w decybelach mówi jedynie o proporcji pomiędzy dwoma wielkościami.

Dla niektórych parametrów fizycznych, a także w wielu normach pomiarowych, istnieją wielkości przyjęte jako punkty odniesienia. Punkt odniesienia to inaczej mówiąc zero decybeli (0dB). Jeśli mamy ustalony standardowy punkt odniesienia, to wówczas wartość wyrażona w decybelach oznacza już konkretną liczbę. Jeśli wartość decybelowa jest dodatnia (na przykład 20 dB), to mamy do czynienia z wielkością większą od wielkości odniesienia. Jeśli zaś wartość decybelowa jest ujemna to mamy do czynienia z wielkością mniejszą od wielkości odniesienia.

Bardzo istotny jest fakt, że ilość decybeli dla wielkości typu mocowego (moc, energia itp.) oblicza się inaczej niż dla wielkości typu natężenia pola itp. (napięcie, ciśnienie). W pierwszym przypadku wartość decybelowa określana jest jako:
10 log (X/X_odniesienia).
W drugim zaś jako:
20 log (Y/Y_odniesienia).

Jak można obliczyć z podanych wzorów, dwukrotne zwiększenie mocy (energii) oznacza jej wzrost o 3,01dB, czterokrotny wzrost mocy jest równoważny 6,02dB, dziesięciokrotny wzrost to równe 10dB, a stukrotny to 20dB.
Zaś dwukrotny wzrost ciśnienia (napięcia) to 6,02dB, czterokrotny wzrost to 12,04dB, dziesięciokrotny to 20dB, a stukrotny to 40dB.

Jak widać dwukrotny wzrost wielkości raz jest równoważny około 3dB a drugi raz około 6dB. Ta pozorna niekonsekwencja ma swoje proste wytłumaczenie. Jeśli wartość napięcia lub ciśnienia sygnału zwiększymy dwa razy to moc tego sygnału wcale nie wzrośnie dwa razy, ale wzrośnie cztery razy. Gdyby definicja decybela była taka sama zarówno dla wielkości mocowych jak dla natężeniowych to wówczas jedna i ta sama zmiana sygnału byłaby równoważna różnym ilościom decybeli, zależnie od wielkości, którą posługiwaliśmy się do opisu zjawiska. Zróżnicowanie wzorów definiujących zapewnia, że niezależnie czy opisujemy sygnał przy pomocy wielkości napięciowych czy mocowych, to zawsze zmiana wyrażona w decybelach ma tę samą wartość.

W pomiarach czysto akustycznych przyjęło się, że 0dB odpowiada ciśnieniu 2 x 10^-5 pascala. Jest to równoważne natężeniu dźwięku 10 ^-12W/m². Jeśli więc mowa jest o natężeniu dźwięku np. 60dB, to możemy być pewni, że punktem odniesienia jest wspomniana właśnie wartość.

Jeden decybel jest uważany za najmniejszą zmianę dostrzeganą przez ucho ludzkie. 10dB jest odbierane subiektywnie jako podwojenie głośności dźwięku.