Децибелът

Когато говорим за амплитудата на звуковата вълна, практически говорим за налягането, което тази вълна упражнява върху статичното атмосферно налягане, или разликата между моментното налягане на средата, в която съществуват звукови трептения и средната стойност, на налягането в тази среда при липса на такива. Това се нарича звуково налягане. Звуковото налягане се измерва в паскали Ра или нютони на квадратен метър N/m². Когато работим със звуково налягане  и акустични мощности трябва да използваме стойности, които могат да варират в отношения над едно към милион. Това е доста непрактично, затова във всички дялове на аудиотехниката се използва понятието децибел. Децибелът е една десета част от мерната единица бел и се използва за сравняване на отношения на сигнални нива, звуково налягане, мощности, ток, напрежение и др. Децибелът също е полезен от психоакустична гледна точка с това, че свързва директно много сетивни стимули. Субективното възприятие на хората за "два пъти по-силно" се равнява на 10dB. Така 100 ватов акустичен сигнал ще бъде два пъти по-силен от 10 ватов и 10 ватов сигнал ще бъде два пъти по силен от 1-ватов сигнал, т.е. всяко от тези мощностни отношения ще бъде изразено с едно и също ниво от 10dB.

Като цяло децибелът е дефиниран като логаритъм от мощностни отношения:

dB = 10 log (W/W₀) ,

където W₀ е дадена отправна стойност, а W е някаква друга мощност. Например, ако при отправна стойност от 1W търсим отношението спрямо 10W, получаваме:

10 log (10/1) = 10 dB.

Съществуват няколко стандартни отправни стойности, които се използват в аудиотехниката и акустиката. За измервания на входни сигнали от инструменти и между миксерни конзоли, процесори и др., най-често отправната точка е 1mW, където 0dBm отговарят на 1mW; за нива от мощни усилвателни изходи - 1W, т.е. 0dBW отговарят на 1W; за звукови мощности - отправната стойност е 10^-12 акустични вата, т.е. 0L_w отговаря на един акустичен пиковат.

Мощностното отношението две-към-едно винаги отговаря на 3 dB. Когато, обаче, използваме децибелът да изразим отношения между напрежение, звуково налягане, ток, тъй като мощността е равна на квадрата от напрежението, удвояването на напрежението е равно на четири пъти по-голяма мощност. Така уравненията за напрежение, ток и налягане се преобразуват във вида:

dB = 10 log (Е/Е₀)² = 20 log (Е/Е₀) ,

dB = 10 log (I/I₀)² = 20 log (I/I₀) и

dB = 10 log (P/P₀)² = 20 log (P/P₀) ,

където отношението две-към-едно е равно на 6dB.

Нормалното отправно ниво за напрежение е 1V и съответно резултатът в децибели се отбелязва с dBV. dBu има за отправна стойност 0.775V, т.е. напрежението, което приложено към 600Ω товар, създава мощност от 1mW. За звуковото налягане, отпратката е сравнително малка величина - 20 х 10^-6 N/m². Това налягане приблизително отговаря на минималното звуково налягане, което човек с нармален слух може да чуе. Отбелязва се с dB SPL.

Един акустически ват е еквивалентен на 107,5 dB SPL на разстояние 1м от източника на звук.