Децибел
Внесистемная единица, допущенная к применению · величина: уровень, логарифмическое отношение
01 · Определение
Децибел ничего не измеряет сам по себе. Он говорит, во сколько раз одна величина больше другой — и требует, чтобы эту другую назвали.
Уровень мощности равен десяти десятичным логарифмам отношения: L = 10 lg(P/P₀) децибел. Для величин, квадрат которых пропорционален мощности — давления, напряжения, тока, — множитель удваивается: L = 20 lg(F/F₀). Отсюда правило, которое кажется странным непосвящённому: удвоение мощности даёт 3 dB, а удвоение амплитуды 6 dB. Единица безразмерна и в СИ не входит, но допущена к применению вместе с белом и непером. Опорное значение — обязательная часть записи: без «относительно 20 мкПа» или «относительно 1 мВт» число в децибелах не значит ничего.
Ухо различает звуки в диапазоне отношений один к триллиону по интенсивности. Записывать такое линейно неудобно, а воспринимается оно всё равно логарифмически: равные отношения ощущаются как равные шаги. Вторая причина техническая — затухание в цепочке усилителей и линий перемножается, а в децибелах просто складывается.
02 · Пересчёт
Введите уровень — паспорт развернёт его в разы
Все строки таблицы описывают одно и то же отношение, записанное по-разному. Бел крупнее децибела в десять раз, непер считает по натуральному логарифму и живёт в теории цепей, а проценты удобны, когда отношение близко к единице.
Децибелы источников не складываются арифметически. Два одинаковых станка по 60 dB дают 63 dB, а не 120: удваивается мощность, а не уровень. Чтобы стало вдвое громче на слух, нужно примерно десять децибел прибавки — то есть в десять раз больше мощности.
| Единица | Название | Значение | Где встречается |
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Порядки величин
шкала звукового давления, опора 20 мкПа04 · Приборы измерения
Чем измеряют децибелы
Конденсаторный микрофон, взвешивающий фильтр A, C или Z и усреднение по времени. Класс 1 держит допуск в доли децибела на средних частотах.
Надевается на микрофон и выдаёт эталонные 94 децибела — ровно один паскаль звукового давления. Без такой поверки перед замером цифры шумомера не имеют силы.
В радиотехнике вертикальная ось всегда в dBm: ноль означает милливатт. Приёмник сотовой связи работает от −50 до −110 dBm, шесть порядков по мощности на одном экране.
Отсчитывает не от физического порога, а от нормы слуха на каждой частоте. Ноль dB HL — медиана здорового молодого уха, поэтому шкала бывает и отрицательной.
05 · Правила записи
d строчная, B прописная, опора обязательна
Прописная B — потому что бел назван в честь Александра Белла; строчная d — приставка «деци». Между числом и единицей ставится пробел. Множественного числа у символа нет: 20 dB, а не 20 dBs. По-русски пишут дБ. Приставки к децибелу не применяются: килодецибелов не бывает, есть просто тысяча децибел, чего на практике не встречается.
Записи вида dBm, dBA, dBi, dBFS правилам СИ противоречат: к символу единицы нельзя дописывать буквы, уточняющие величину. Метрологи предлагают выносить опору в скобки после числа, но отрасли держатся за короткую форму, и стандарты её терпят.
06 · Соседние единицы
Все три единицы уровня описывают одно отношение, но берут разный логарифм. Бел — десятичный и крупный, децибел — его десятая часть и рабочая лошадка, непер — натуральный, удобный в математике переходных процессов.
Опорные значения задают отдельные стандарты: 20 мкПа для звука в воздухе, 1 мВт для радиочастотной мощности, 0,7746 В для студийного звука, полная шкала преобразователя для цифрового.
07 · Исторический раздел
Единицы, из которых вырос децибел
Затухание одной мили телефонного кабеля на частоте 800 герц. Мера физическая до предела: чтобы понять, сколько потеряла линия, её сравнивали с катушкой провода.
Первая попытка оторвать единицу от куска кабеля: чистое отношение мощностей с десятичным логарифмом. Численно совпала с будущим децибелом.
Названа в честь Александра Белла. Оказалась слишком крупной: почти все практические разности умещались в единицы и доли бела, поэтому в ход пошла десятая часть.
Названа в честь Джона Непера, изобретателя логарифмов. Считает по основанию e и потому естественна в уравнениях затухания, но неудобна в отчётах.
Децибел — не единица величины, а способ записать отношение
Строго говоря, отношение двух мощностей безразмерно, и его значение равно единице, умноженной на число. Международное бюро мер и весов признаёт бел, децибел и непер как единицы логарифмических отношений, но оговаривает: они не входят в СИ и применяются только вместе с указанием опоры. Отсюда весь беспорядок с суффиксами. Инженерная практика приписала к символу букву — dBm, dBA, dBi, dBFS, — и каждая такая запись подразумевает своё опорное значение, хотя по правилам системы дописывать к единице ничего нельзя. Пока метрологи спорят, отрасли пользуются суффиксами семьдесят лет подряд, и заменить их нечем: альтернатива требует громоздких оговорок в каждой строке протокола.
Каталог · единицы измерения
Паспорт на каждую величину
Семь базовых единиц СИ, двадцать две производные с собственными именами и внесистемные единицы, без которых не обходится ни техника, ни быт. Каждая — отдельный лист: определение, пересчёт, приборы, правила записи. На 36 языках.
Внесистемные единицы
откройте паспорт децибелаБазовые единицы СИ
децибел безразмерен — базовых единиц в нём нетПроизводные СИ с собственным именем
терракотой — те, отношения которых считают в децибелахЯзык паспорта
36 языков. Обозначение dB и формулы не переводятся — они одинаковы во всех локалях; переводятся описание, примеры и правила записи.