Minden, amit a decibelről tudnod kell

Egyes fizikai mértékegységeket, mint a kilogramm vagy a méter, könnyedén megértünk. Másokat, mint a decibel, a Watt, a Volt, az Amper vagy a Joule, már sokkal nehezebben. Blogposztunkban szemléletes példákkal segítünk, hogy megértsd, mit is jelent pontosan a decibel.

A decibel (dB) nem hangerőt jelent, hanem ez egy arány kifejezésére szolgáló mértékegység. Hang esetén azt mutatja meg, hogy egy hang mekkora egy viszonyítási szinthez képest, nem pedig azt, hogy abszolút értékben az mekkora. Egy decibel skálának ezért mindig rögzítenünk kell a nulla pontját, ami esetünkben az emberi hallástartomány alja, vagyis az a legkisebb hang, amit képesek vagyunk érzékelni. Így először ezt kell megértenünk.

Mit jelent az emberi hallásküszöb?

A hang fizikailag nyomásváltozás a levegőben. Ahogy beszélünk, azzal is megrezegtetjük a levegőt, amiben apró összehúzódásokat váltunk ki, amik hullámként a levegőben továbbterjednek, mint a vízbe dobott kavics által vert hullámok. A fül tehát nem hangot hall, hanem a levegő nagyon apró nyomásingadozásait érzékeli. Ezért a hang egyik alapvető fizikai mennyisége a hangnyomás, amelynek mértékegysége a pascal (Pa).

A hallásküszöb az a legkisebb hangnyomás-ingadozás, amelyet egy átlagos, egészséges ember még éppen meghall. Ez az érték kb. 20 mikropascal (20 µPa = 0,000020 Pa), ezért van Pa-ban kifejezve. Ez a mértékegység már talán sokaknak ismerős lehet, hiszen a légköri nyomáshoz képest kb 2,5 bar-ra, azaz 250.000 Pa-ra kell felfújni az autók kerekeit is. Ha utánaszámolunk, egy hihetetlen számot láthatunk: az autókerék nyomásának a 12,5 milliárdod részét képesek vagyunk érzékelni a fülünkkel.

Mi az a logaritmikus skála?

A későbbiekben ennek megértése fontos lesz, ezért gyorsan tisztázzuk: logaritmikus skálán az azonos lépések szorzást, nem összeadást jelentenek. Ez gyakorlatban ezt jelenti:

• +10 dB → 10× nagyobb hangintenzitás

• +20 dB → 100× nagyobb hangintenzitás

• +30 dB → 1000× nagyobb hangintenzitás

Ezért nem lineárisan „nő” a hangerőérzet.

Nézzük akkor meg, mi is az a decibel

Mostanra bízunk benne, hogy nagyjából érted, mi a nyomás és a hang közötti összefüggés. De adódik a kérdés: hogyan kapcsolódik ez a decibelhez? Ha egyszerűen szeretnénk megfogalmazni, képzeljünk el egy skálát, amin a 0dB jelenti a 20 µPa értéket, azaz az emberi hallásküszöböt. Innentől viszont van agy kis csavar a skálázásban, ugyanis a hangnyomások leírásakor nem a hagyományos lineáris skálákat használjuk, azaz egyszereűen szólva 2 lépés között a különbség nem ugyanannyi, hanem 10-szeres. Ezt azért kell alkalmaznunk, mert az emberi hallástartomány annyira széles, hogy ha ábrázolni akarnánk, akkor a monitorodon vagy a telefonod képernyőjén egy vízszintes vonalat kellene húznunk 0-tól több ezer milliárdig.

Ha nem voltál túl jó matekból, nem terhelünk a logaritmikus skálával tovább, elég ha annyit megjegyzel, hogy ha 10-et lépsz decibelben, akkor százszorozol Pa-ban. Tehát pl:

• 20 µPa → 0 dB

• 200 µPa → 20 dB

• 2 Pa → kb. 100 dB

Mi a különbség a hangnyomás és a hangintenzitás között?

Ez kulcskérdés, mert gyakran összekeverik őket. A legfontosabb, hogy a hangintenzitás nem a hang erősségét (azaz nyomását) írja le, hanem azt, hogy mennyi energiát szállít magával a hanghullám. Ez azért is fontos, mert hangkiadó eszközöknek (így például sok Vadalarm termék esetén is) annyi energiára van szüksége a hang kiadásához, amennyi aztán a hangintenzitás lesz. Ez közvetlenül a hangnyomással ellentétben nem tudjuk mérni, de kiszámolható: a hangnyomással négyzetesen arányos. Tehát a hangnyomás megduplázásához (a decibel skálán kb 6-tal való növeléséhez) meg kell négyszereznünk a befektetett energiát.

Létezik negatív fele is a skálának?

Mivel a decibel skálát úgy vesszük fel, hogy a nulla az emberi hallásküszöb, ezért azok a hangok, amiket az emberek nem képesek hallani, a decibel skálának a negatív oldalára esnek, tehát létezik.

Hogyan működik az emberi hallás?
A fül a levegő nyomásingadozását érzékeli. Ezek az ingadozások a hanghullámok.

Fontos tényezők:

• Amplitúdó: mekkora a kilengése a levegőben terjedő hullámnak, ez határozza meg a hangerőt.

• Frekvencia: milyen gyors az ingadozás, azaz a hullám változása, ez adja a hang magasságát.

Röviden összefoglalva tehát, nagyobb amplitúdó → nagyobb hangnyomás → nagyobb dB érték.

Az emberi hallás érzékenységi görbéje

A fül nem minden frekvenciára egyformán érzékeny. Ez az ún. egyenlő hangosságú görbékkel írható le:

• Legérzékenyebb tartomány: 2–5 kHz (beszéd, sírás, veszélyhangok).

• Mély és nagyon magas hangokat halkabbnak halljuk azonos dB mellett.

• Ezért létezik pl. A-súlyozás (dB(A)), ami az emberi halláshoz igazítja a mérést.

Mit jelent az, hogy egy hangszóró „kétszer hangosabb” a másiknál?

Ez az egyik leggyakoribb félreértés. Ugyanis ezt kétféleképpen is lehet érteni. Ha valamilyen eszköznek a hangszórója kétszer annyi áramot fogyaszt, annak intenzitása lesz kétszerese, hangnyomása viszont négyszerese, ami a decibel skálán azonban csak +3dB-t jelent. Tehát a 100 dB-es és a 103db-es hangszóró között látszólag alig van különbség, de igazából kétszer annyi energia kell utóbbinak a meghajtásához. Ami pedig a legjobb az egészben, hogy mivel az emberi hallás nem lineáris, ezért ezt a különbséget mi alig vesszük észre, mondhatni tényleg csak 3%-kal halljuk hangosabbnak. Ezért aztán a hétköznapi értelemben vett "kétszer olyan hangos" fogalomnak semmi köze nincs a hangintenzitás alapján "kétszer olyan hangos"-hoz.

Egy gyakorlati decibel-skála (egyre hangosabb példákkal)

Ha mostanra elvesztél a számok tengerében, az nem a te hibád. Ezt a hétköznapi életünk hagyományos mérőszámaihoz képest tényleg nagyon nehéz megemészteni. Az alábbi példák segítenek fejben elhelyezni a számokat. Noha egy hang érzékelését még annak frekvenciája is befolyásolja, de ezzel már nem szeretnénk megbonyolítani a napodat. Ha pedig ezek után megkérdeznéd, hogy milyen hangos egy Vadalarm termék (közelről), akkor azt válaszolnánk, hogy képzeld oda valahova a fűnyíró és a helikopter közé. Még akkor is így van ez, ha az ultrahangot a frekveniája miatt te nem is hallod.

Összefoglalás röviden

A decibel egy logaritmikus viszonyszám, amely jól illeszkedik az emberi hallás működéséhez. A „kétszer hangosabb” nem fizikai, hanem érzékelési fogalom, és kb. +10 dB növekedést jelent. A számok mögött sokszoros különbségek vannak, ezért különösen fontos a helyes értelmezés zajvédelemnél, műszaki tervezésnél és mindennapi használatnál. Pláne, ha akusztikus vadriasztó, madárriasztó, vagy rágcsálóriasztó vásárlásán gondolkozol.