Шкала децибелов
Стандартный математический метод представления подобного внушительного диапазона чисел в более удобоваримом виде — использовать вместо линейной шкалы логарифмическую. Не углубляясь в математические тонкости этого преобразования, скажем проще: если увеличивать уровень звукового давления нелинейно — в десять, сто, тысячу и так далее раз, — то по шкале децибелов он будет расти линейно.
Единица измерения по такой шкале была названа бел, в честь Александра Грэхема Белла (Alexander Graham Bell). Эта единица оказалась чересчур большой для использования в акустике, поэтому на практике используется единица измерения децибел (дБ), равная одной десятой бела.
Вам, вероятно, известна другая, куда более распространенная логарифмическая шкала — шкала Рихтера, — по которой измеряют силу землетрясений. Подобно шкале Рихтера, шкала децибелов является общей шкалой измерения относительных величин. Поскольку мы измеряем не абсолютные величины типа длины и веса, которые измеряются в метрах и килограммах, а относительные, для нас принципиальными вопросами являются следующие: какую величину мы измеряем и по отношению к какой величине мы ее измеряем? Без привязки к определенному началу отсчета эта шкала лишена какого-либо смысла.
Началом отсчета, от которого строится логарифмическая шкала в децибелах, является произвольно выбранная точка — 0 дБ. Если звук имеет уровень 0 дБ, это вовсе не означает что его амплитуда равна нулю.
Использование разных логарифмических единиц измерения для разных величин
В акустике и звуковой технике логарифмическая шкала в децибелах используется для измерения субъективной громкости звука, воспринимаемой на слух, и измерения уровня сигнала в электронной аппаратуре. Сравнивать уровень звукового давления с уровнем электрического сигнала — это все равно что сравнивать апельсины с яблоками. Это вещи несопоставимые, хотя и в том, и в другом случаях измерения на практике производятся в децибелах. Нам понятен смысл шутки в фильме “This Is Spinal Тар”, когда один из персонажей — Найджел (Nigel) — по незнанию говорит, что “этот усилитель потянет все одиннадцать”, а не десять. В конце концов, любые единицы измерения громкости так или иначе связаны между собой.
Чувствительность человеческого слуха к громкости звука характеризует уровень звукового давления по шкале децибелов (SPL — Sound Pressure Level). За точку отсчета 0 дБ принят порог слышимости — минимальный уровень звукового давления, при котором большинство людей еще способны слышать звук (опять-таки, этот порог субъективен, люди с очень острым слухом могут расслышать звуки при уровне звукового давления даже ниже О дБ). Что касается уровня электрического сигнала, то он измеряется в разных единицах, например относительный уровень мощности сигнала измеряется в единицах dBm (дБмВт); “т” означает милливатт (т.е. уровень мощности измеряется по отношению к 1 мВт), относительный уровень по напряжению измеряется в единицах dBu и dBV (дБВ). Обрадуем тех, кого пугают эти непривычные единицы измерения: вам, скорее всего, не понадобится разбираться в различиях между ними. Эти единицы измерения встречаются, как правило, в технических характеристиках аудиооборудования и представляют интерес, в первую очередь, для инженеров, которым эти данные нужны для согласования аппаратуры.