Decibel: Porovnání verzí

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Smazaný obsah Přidaný obsah
m substovaný infobox; kosmetické úpravy
Řádek 1: Řádek 1:
{{substovaný infobox}}
{| class="infobox" border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="padding:0; width:1px;;" <!-- Minimise width -->
{| class="infobox" border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="padding:0; width:1px;;" <!-- Minimise width -->
|-
|-
Řádek 120: Řádek 121:
== Akustika ==
== Akustika ==


Toto vyjadřování reality se uplatnilo zejména v [[akustika|akustice]]: na pokusech s dobrovolníky a [[Mrtvá komora|mrtvou komorou]] se zjistilo, že průměrný jedinec slyší nejvýrazněji [[Frekvence|frekvence]] kolem 1–3&nbsp;[[hertz|kHz]]. Pro vytvoření [[etalon]]u se použil [[sinus]]ový tón 1000&nbsp;Hz. Ten se pouštěl velmi potichu v absolutně tichém, bezodrazovém prostředí jedincům s odpočatým [[sluch]]em. Zjistilo se, že průměrný jedinec jej začne vnímat, je-li v komoře hladina akustického tlaku p<sub>0</sub> = 2 × 10<sup>−5</sup>&nbsp;[[Pascal (jednotka)|Pa]].
Toto vyjadřování reality se uplatnilo zejména v [[akustika|akustice]]: na pokusech s dobrovolníky a [[Mrtvá komora|mrtvou komorou]] se zjistilo, že průměrný jedinec slyší nejvýrazněji [[frekvence]] kolem 1–3&nbsp;[[hertz|kHz]]. Pro vytvoření [[etalon]]u se použil [[sinus]]ový tón 1000&nbsp;Hz. Ten se pouštěl velmi potichu v absolutně tichém, bezodrazovém prostředí jedincům s odpočatým [[sluch]]em. Zjistilo se, že průměrný jedinec jej začne vnímat, je-li v komoře hladina akustického tlaku p<sub>0</sub> = 2 × 10<sup>−5</sup>&nbsp;[[Pascal (jednotka)|Pa]].


Logaritmováním poměru zvukového tlaku a tohoto stanoveného nejslabšího slyšitelného zvuku vznikne relativní (bezrozměrné) číslo, jehož jednotka je označena jako '''bel'''. Běžně se ovšem pracuje s desetkrát podrobnější jednotkou '''decibel''' (odvozená pomocí [[Předpona soustavy SI|předpony soustavy SI]] [[deci]]). Jednotka je pojmenována po skotském vynálezci, o kterém se až do roku 2001 mluvilo jako o vynálezci telefonu, [[Alexander Graham Bell|A. G. Bellovi]].
Logaritmováním poměru zvukového tlaku a tohoto stanoveného nejslabšího slyšitelného zvuku vznikne relativní (bezrozměrné) číslo, jehož jednotka je označena jako '''bel'''. Běžně se ovšem pracuje s desetkrát podrobnější jednotkou '''decibel''' (odvozená pomocí [[Předpona soustavy SI|předpony soustavy SI]] [[deci]]). Jednotka je pojmenována po skotském vynálezci, o kterém se až do roku 2001 mluvilo jako o vynálezci telefonu, [[Alexander Graham Bell|A. G. Bellovi]].
Řádek 186: Řádek 187:
* Práh slyšitelnosti je 0 dB
* Práh slyšitelnosti je 0 dB
* Tichý pokoj odpovídá asi 33 dB
* Tichý pokoj odpovídá asi 33 dB
* Tikot hodin odpovídá asi 35 dB
* Tikot hodin odpovídá asi 35 dB
* Šum ve studiu odpovídá asi 40 dB
* Šum ve studiu odpovídá asi 40 dB
* Šepot z 10 cm odpovídá asi 50 dB
* Šepot z 10 cm odpovídá asi 50 dB
* Šelest listí odpovídá asi 60 dB
* Šelest listí odpovídá asi 60 dB
Řádek 213: Řádek 214:
Rozdíl v používání označení ''L'', ''G'' nebo ''A<sub>P</sub>'' je zpravidla dán tím, že L se používá ve vztahu k tzv. referenčnímu výkonu, které je P<sub>0</sub>=1mW, zatímco G a A<sub>P</sub> se používají k vyjádření skutečného poměru 2 výkonů - například zesílení zesilovače a podob.
Rozdíl v používání označení ''L'', ''G'' nebo ''A<sub>P</sub>'' je zpravidla dán tím, že L se používá ve vztahu k tzv. referenčnímu výkonu, které je P<sub>0</sub>=1mW, zatímco G a A<sub>P</sub> se používají k vyjádření skutečného poměru 2 výkonů - například zesílení zesilovače a podob.


Jednotka dBm a (decibel nad miliwattem) se často používá i pro měření napětí. Aby ale bylo možné přepočítat výkon na napětí, musí být udána i impedance:
Jednotka dBm a (decibel nad miliwattem) se často používá i pro měření napětí. Aby ale bylo možné přepočítat výkon na napětí, musí být udána i impedance:


<math>P=\frac{U^2}{Z}</math>
<math>P=\frac{U^2}{Z}</math>


Pokud není řečeno jinak, uvažuje se normovaná impedance o hodnotě <math>Z=600 \Omega</math>. Pokud výkon <math>1 mW</math> na impedanci <math>600 \Omega </math> přepočítáme na napětí, dostaneme hodnotu <math>U=0,775 V</math>
Pokud není řečeno jinak, uvažuje se normovaná impedance o hodnotě <math>Z=600 \Omega</math>. Pokud výkon <math>1 mW</math> na impedanci <math>600 \Omega </math> přepočítáme na napětí, dostaneme hodnotu <math>U=0,775 V</math>

Verze z 8. 2. 2016, 01:03

dB poměr výkonů poměr amplitud
100   10 000 000 000 100 000
90 1 000 000 000 31 623
80 100 000 000 10 000
70 10 000 000 3 162
60 1 000 000 1 000
50 100 000 316 .2
40 10 000 100
30 1 000 31 .62
20 100 10
10 10 3 .162
6 3 .981 1 .995 (~2)
3 1 .995 (~2) 1 .413
1 1 .259 1 .122
0 1 1
−1 0 .794 0 .891
−3 0 .501 (~1/2) 0 .708
−6 0 .251 0 .501 (~1/2)
−10 0 .1 0 .316 2
−20 0 .01 0 .1
−30 0 .001 0 .031 62
−40 0 .000 1 0 .01
−50 0 .000 01 0 .003 162
−60 0 .000 001 0 .001
−70 0 .000 000 1 0 .000 316 2
−80 0 .000 000 01 0 .000 1
−90 0 .000 000 001 0 .000 031 62 
  −100 0 .000 000 000 1 0 .000 01
Ukázka poměrů výkonů x respektive poměrů amplitud √x a jejich ekvivalent v dB (10 log10 x).

Decibel je jednotka nejznámější svým použitím pro měření hladiny intenzity zvuku, ale ve skutečnosti se jedná o obecné měřítko podílu dvou hodnot, které se používá v mnoha oborech. Ovšem není to jednotka soustavy SI, která je základem legálního měření v ČR. Jedná se o fyzikálně bezrozměrnou míru, obdobně jako třeba procento, ovšem na rozdíl od něj je decibel logaritmická jednotka, jejíž definice souvisí s objevením Fechner-Weberova zákona, že totiž lidské tělo vnímá podněty logaritmicky jejich intenzitě (i velké změny velkých podnětů způsobují jen malé změny počitků). Míra vytvořená v roce 1923 inženýry Bellových laboratoří původně sloužila k udávání útlumu telefonního vedení. Například pokles (útlum) o 3 dB u výkonu značí poloviční výkon, naopak zisk (zesílení) o 3 dB je dvojnásobný výkon (pozor, pro jiné veličiny jako např. napěťový přenos toto nemusí platit).

Akustika

Toto vyjadřování reality se uplatnilo zejména v akustice: na pokusech s dobrovolníky a mrtvou komorou se zjistilo, že průměrný jedinec slyší nejvýrazněji frekvence kolem 1–3 kHz. Pro vytvoření etalonu se použil sinusový tón 1000 Hz. Ten se pouštěl velmi potichu v absolutně tichém, bezodrazovém prostředí jedincům s odpočatým sluchem. Zjistilo se, že průměrný jedinec jej začne vnímat, je-li v komoře hladina akustického tlaku p0 = 2 × 10−5 Pa.

Logaritmováním poměru zvukového tlaku a tohoto stanoveného nejslabšího slyšitelného zvuku vznikne relativní (bezrozměrné) číslo, jehož jednotka je označena jako bel. Běžně se ovšem pracuje s desetkrát podrobnější jednotkou decibel (odvozená pomocí předpony soustavy SI deci). Jednotka je pojmenována po skotském vynálezci, o kterém se až do roku 2001 mluvilo jako o vynálezci telefonu, A. G. Bellovi.

Označíme-li hladinu akustického tlaku Lp, pak:

Jde o logaritmus o základu 10.

Proč druhé mocniny? Ukazuje se výhodné zavést jednotku tak, aby pracovala primárně raději s výkonem a výkon vzrůstá se čtvercem tlaku (mikrofony při měřeních ovšem reagují na tlak). Definujeme hladinu intenzity LI:

Jak bylo uvedeno, člověk nevnímá stejně hlasitě stejně intenzivní podněty při různých frekvencích. Pokusy ukázaly, že toto vnímání se navíc mění při různých hlasitostech. (Výsledkem těchto měření jsou ISO křivky (dříve Fletcher-Munsonovy křivky) stejné hlasitosti.) Aby změřené hodnoty více reflektovaly lidské vnímání, vznikly analyticky jednoduše vyjádřitelné korekční křivky A, B, C. Křivka C je v intervalu 125 Hz až 1 kHz konstantně rovna nule (nezavádí žádnou korekci), nad tímto intervalem a pod ním zavádí zápornou korekci.[1] Křivka B připodobňuje měření subjektivnímu vjemu hlasitých zvuků, křivka A vjemu slabších zvuků. Pokud udáváme veličinu upravenou pomocí korekční křivky, neudáváme už hladinu tlaku/intenzity, ale hladinu zvuku a za značku decibelu se do závorky doplní symbol použité korekční křivky. Např.:

Zvukoměr je přístroj, který měří přesným mikrofonem akustický tlak, převádí jej na střídavé napětí, podle potřeb měření umožňuje zařazení některého z filtrů realizujícího křivky A, B, C. Změřené napětí pak zobrazí na voltmetru ocejchovaném v decibelech.

Přímá souvislost hladiny akustického tlaku s elektrickým napětím potřebným k vybuzení rádiového vysílače nebo elektroakustického měniče vedla k tomu, že zvukový mistr pracující se středoevropským zvukovým režijním zařízením má indikátor vybuzení (voltmetr splňující přesná kritéria chování) ocejchovaný rovněž v decibelech (bez korekčních křivek). Písmeno L značí obecnou úroveň - level.

Půjde-li o studiové zařízení firmy z éry socialismu, pak

Moderní studiová zařízení a všechna telekomunikační zařízení pracují s jinou referenční hodnotou:

Komerční zařízení pracují s ještě jinou referenční hodnotou:

Pro výpočet průměru v čase je vhodnější použít aritmetický průměr argumentu logaritmu.[2] Aritmetický průměr decibelů (geometrický průměr akustického tlaku) dává zkreslené výsledky.

Fyziologické porovnávání hladiny akustického tlaku

Pro srovnání úrovně akustického hluku lze využít tuto tabulku:

  • Práh slyšitelnosti je 0 dB
  • Tichý pokoj odpovídá asi 33 dB
  • Tikot hodin odpovídá asi 35 dB
  • Šum ve studiu odpovídá asi 40 dB
  • Šepot z 10 cm odpovídá asi 50 dB
  • Šelest listí odpovídá asi 60 dB
  • Kytara z 40 cm odpovídá asi 70 dB
  • Silný provoz odpovídá asi 80 dB
  • Saxofon z 40 cm odpovídá asi 92 dB
  • klavír ze 40 cm odpovídá asi 93 dB
  • Hlasitý výkřik odpovídá asi 96 dB
  • Práh nepříjemnosti je asi 102 dB
  • Vzlet tryskového letadla odpovídá asi 116 dB
  • Výstřel z děla odpovídá asi 120 dB
  • Výbuch dělostřeleckého granátu odpovídá asi 132 dB

Limity

V ČR stanoví limity hluku nařízení vlády 272/2011.[3] Základní hladinou pro venkovní prostory je limit 50 dB. Pro dobu v noci se snižuje o 10 dB, ale pro hlukovou zátěž v blízkosti komunikací se zvyšuje až od 20 dB. Ekvivalentní hladina akustického tlaku se určuje buď měřením či výpočtem podle provozu na komunikaci.[4]

Elektřina a elektrotechnika

Jak je už zřejmé, pomocí decibelu se charakterizují i výkonové jednotky, i v elektrickém světě (např. vysílače) (G - angl. gain - zisk, m - miliwatt). (Je dobré si opět povšimnout, že nyní násobíme desíti.)

Rozdíl v používání označení L, G nebo AP je zpravidla dán tím, že L se používá ve vztahu k tzv. referenčnímu výkonu, které je P0=1mW, zatímco G a AP se používají k vyjádření skutečného poměru 2 výkonů - například zesílení zesilovače a podob.

Jednotka dBm a (decibel nad miliwattem) se často používá i pro měření napětí. Aby ale bylo možné přepočítat výkon na napětí, musí být udána i impedance:

Pokud není řečeno jinak, uvažuje se normovaná impedance o hodnotě . Pokud výkon na impedanci přepočítáme na napětí, dostaneme hodnotu

Zpracovávání zvuku

S nástupem digitální techniky je pouze přirozená další metamorfóza decibelu: mějme analogově/digitální převodník, kterým zpracováváme zvuk. Pak

w0 je v takovém případě největší slovo, které je převodník schopen zpracovat. V případě údajů převodníků jde o fyzikálně bezrozměrné jednotky. Písmena FS značí Full Scale, tedy plný rozsah (rozuměj převodníku).

Radiotechnika

V radiotechnice vyjadřuje dBi zisk antény v porovnání s izotropní anténou, dBd zisk v porovnání s půlvlnným dipólem. Místo dBd se častěji setkáme jenom s označením dB. Platí dBi = 2,16 + dBd

Reference

  1. SMETANA, Ctirad, a kol. Hluk a vibrace. Měření a hodnocení.. Praha: Sdělovací technika, 1998. ISBN 80-90 1936-2-5. S. 58. 
  2. http://www.szu.cz/uploads/documents/ska/autorizace/metodicky_navod_mereni_hluku_vibraci.pdf - SZÚ - metodický návod
  3. https://www.zakonyprolidi.cz/cs/2011-272 - Nařízení vlády o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací
  4. http://www.hlukplus.cz/manual/Metodika2011.pdf - VÝPOČET HLUKU Z AUTOMOBILOVÉ DOPRAVY, MANUÁL 2011

Externí odkazy

  • Slovníkové heslo decibel ve Wikislovníku