Употреба на децибели (dB) за изразување на засилување и слабеење на аудио-сигналите, како и интензитет на звукот
I Z33T home page I страници на македонски јазик I
Интензитетот на звукот го доживуваме како гласност, односно јачина на звукот. Најтивкиот звук што што човековото сетило за звук (увото) може да го регистрира има интензитет од околу 0.000000000001 W/m2, додека најсилниот звук што може да го регистрира пред да се оштети слухот е околу 1 W/m2.
Тоа значи дека наjсилниот звук е илјада милијарди пати посилен од најтивкиот звук што можеме да го слушнеме. Човечкото уво ни приближно не може да разликува толку голем број нивоа на звук, па употребата на апсолутната (линеарна) скала е непрактична. Единицата која го опишува интензитетот на звукот слично како што го слуша човечкото уво се нарекува децибел (dB)
Човечкото сетило за слух е најосетливо на звук со средни фреквенции (во опсегот од 300 Hz до 5000 Hz), прикажани на графикот погоре. Пониските фреквенции (басови) и високите фреквенции човекот ги слуша многу послабо. Ова е особено изразено при мала јачина на звукот, додека при поголема јачина на звукот, оваа зависност се смалува па разликата во перцепцијата на ниските, средните и високите тонови се смалува. При слушање на многу гласна музика, перцепцијата на ниските, средните и високите тонови се урамнотежува. Доколку сакаме да слушаме тивка музика без да имаме слабеење на квалитетот во целиот звучен спектар, треба да се засилат ниските и високите тонови, а средните тонови да останат исти. Оваа перцепција се постигнува со функцијата „Loudness" која ја има кај повеќето Hi-Fi засилувачи.
Во акустиката исто како и кај телекомуникациитe засилувањето на некој засилувач или слабеењето на некој елемент се изразува со единица наречена децибел (dB)
Исто така, осетливоста на звучниците на пример, се изразува со единица наречена децибел (dB)
Децибелот (dB) е логаритамска единица со која се претставува однос помеѓу две физички големини.
Со децибели може да се изрази однос помеѓу моќноста на два Hi-Fi засилувачи:
dB = 10 x log (P2/P1)
Со децибели може да се изрази однос помеѓу два интензитети на звук:
dB = 10 x log (I2/I1)
Со примена на оваа формула и логаритамско изразување на јачината на звукот изразен во децибели, човечкиот слушен опсег се сведува на 120 различни нивоа кои соодветствуваат на реалната перцепција на човековото уво.
Еве некои интересни примери преку кои изразувањето во децибели ќе Ви стане појасно:
Со секое зголемување на моќноста на еден Hi-Fi засилувач за два пати, моќноста изразена во децибели, се зголемува за 3 dB.
Со секое зголемување на моќноста на еден Hi-Fi засилувач за 4 пати, моќноста изразена во децибели, се зголемува за 6 dB.
Со секое зголемување на моќноста на еден Hi-Fi засилувач за 10 пати, моќноста изразена во децибели, се зголемува за 10 dB.
Со секое намалување на моќноста на еден Hi-Fi засилувач за два пати, моќноста изразена во децибели, се намалува за 3 dB.
Со секое намалување на моќноста на еден Hi-Fi засилувач за 4 пати, моќноста изразена во децибели, се намалува за 6 dB.
Со секое намалување на моќноста на еден Hi-Fi засилувач за 10 пати, моќноста изразена во децибели, се намалува за 10 dB.
Примери:
- Hi-Fi засилувач со моќност од 100W е за 3dB помоќен од Hi-Fi засилувач со моќност од 50W.
- Hi-Fi засилувач со моќност од 200W е за 3dB помоќен од Hi-Fi засилувач со моќност од 100W.
- Hi-Fi засилувач со моќност од 1000W е за 3dB помоќен од Hi-Fi засилувач со моќност од 500W.
- Hi-Fi засилувач со моќност од 1000W е за 6dB помоќен од Hi-Fi засилувач со моќност од 250W.
- Hi-Fi засилувач со моќност од 1000W е за 10dB помоќен од Hi-Fi засилувач со моќност од 100W.
- Hi-Fi засилувач со моќност од 1000W е за 20dB помоќен од Hi-Fi засилувач со моќност од 10W.
- Hi-Fi засилувач со моќност од 1000W е за 30dB помоќен од Hi-Fi засилувач со моќност од 1W.
- Hi-Fi засилувач со моќност од 100W е за 20dB помоќен од Hi-Fi засилувач со моќност од 1W.
- Hi-Fi засилувач со моќност од 100W е за 3dB помалку моќен од Hi-Fi засилувач со моќност од 200W.
Значи, ако моќноста на некој Hi-Fi засилувач (A) е двојно поголема од моќноста на некој Hi-Fi засилувач (Б), велиме дека моќноста на засилувачот (А) е поголема за 3 dB од моќноста на засилувачот (Б).
Во прилог е една табела од која може да се види оваа логаритамска зависност и изразувањето со децибели:
Кога ги разгледуваме карактеристиките на некој звучник, една од најважните карактеристики е осетливоста на звучникот. Осетливоста се изразува во децибели и означува колкав звучен притисок (SPL) изразен во dB, ќе произведе звучникот на растојание од 1m, ако на звучникот му се донесе аудио сигнал со моќност од 1W или 2.83 V (2.83 волти напон, претставува 1W моќност при импеданса на звучникот од 8 оми)
Ако некој звучник создава звук со интензитет (на пример) од 90 dB на некое определено растојание од звучникот, при некоја моќност од засилувачот, тогаш за да го зголемиме интензитетот на звукот за 3 dB (на исто растојание од звучникот) треба да ја зголемиме моќноста на засилувачот за 2 пати.
Ако некој звучник создава звук со интензитет од (на пример) 100 dB на некое определено растојание од звучникот, при некоја моќност од засилувачот, тогаш за да го зголемиме интензитетот на звукот за 6 dB (на исто растојание од звучникот) треба да ја зголемиме моќноста на засилувачот за 4 пати.
Ако некој звучник создава звук со интензитет од (на пример) 95 dB на некое определено растојание од звучникот, при некоја моќност од засилувачот, тогаш за да го зголемиме интензитетот на звукот за 10 dB (на исто растојание од звучникот) треба да ја зголемиме моќноста на засилувачот за 10 пати.
Ако некој звучник има осетливост од 90 dB/W/m, а друг звучник има осетливост од 87 dB/W/m, тогаш за да свират звучниците со еднаква јачина на звукот, на првиот звучник ќе му треба двојно помала моќност од засилувачот, отколку на вториот звучник кој има 3 dB помала осетливост. На пример, на првиот звучник ќе му треба 50W, a на вториот звучник ќе му треба 100W моќност од засилувачот за да свират со еднаква јачина.
Ако некој звучник има осетливост од 98 dB/W/m (Klipsch RP-800), а друг звучник има осетливост од 88 dB/W/m, тогаш за да свират звучниците со еднаква јачина на звукот, на првиот звучник ќе му треба 10 пати помала моќност од засилувачот, отколку на вториот звучник кој има 10 dB помала осетливост. На пример, на првиот звучник ќе му треба 50W, a на вториот звучник ќе му треба 500W моќност од засилувачот за да свират со еднаква јачина (се разбира доколку вториот звучник може да издржи толкава моќност)
Со примената на децибелите, многу лесно се пресметува односот помеѓу две моќности само со прости математички операции (собирање, одземање, множење и делење).
Ете неколку примери:
1. Разликата (односот) помеѓу 1000W и 100W искажана во децибели изнесува 10 dB.
2. Разликата (односот) помеѓу 10W и 1W искажана во децибели изнесува 10 dB.
3. Разликата (односот) помеѓу 5W и 10W искажана во децибели изнесува 3 dB.
4. Разликата (односот) помеѓу 5W и 20W искажана во децибели изнесува 6 dB.
5. Разликата (односот) помеѓу 1W и 10W искажана во децибели изнесува 10 dB.
6. Разликата (односот) помеѓу 1W и 100W искажана во децибели изнесува 20 dB.
7. Разликата (односот) помеѓу 1W и 1000W искажана во децибели изнесува 30 dB.
8. Разликата (односот) помеѓу 1W и 2000W искажана во децибели изнесува 33 dB.
9. Разликата (односот) помеѓу 1W и 8000W искажана во децибели изнесува 39 dB.
10. Разликата (односот) помеѓу 1W и 10000W искажана во децибели изнесува 40 dB.
- - - - - - - - - - - - - - -
Пример и задача
за оние кои сакаат да си го утврдат своето знаење во врска со примената на децибелите во акустиката:
Нека имаме еден пар звучни кутии Bowers and Wilkins B&W DM 602 S3 чија осетливост (SPL) е декларирана како 90 dB/2.83Vrms/m, и друг пар звучни кутии B&W 607 S2 чија осетливост (SPL) е декларирана како 84 dB/2.83Vrms/m. Нека првиот пар звучни кутии се приклучени на засилувач со моќност од 2х10W.
Прашање: Колкава моќност треба да изпорача засилувачот приклучен на вториот пар звучни кутии за да јачината на звукот биде со ист интензитет како од првиот пар звучници?
Одговор: Звучните кутии B&W 607 S2 чија осетливост (SPL) е декларирана како 84 dB/2.83Vrms/m треба да бидат приклучени на засилувач со моќност од 40W (4 пати поголема моќност), за да свират со иста јачина на звукот како првиот пар звучни кутии чија осетливост е за 6 dB поголема.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Миле Кокотов (2024 година)
Авторот е магистер по технички науки, со искуство од речиси 45 години во РФ-техниката и аудиотехниката (професионално и аматерски)
Разгледајте ги и другите написи и проекти на неговата веб-страница
I Z33T home page I страници на македонски јазик I