الرئيسية
المنشورات
ما هو الديسيبل decibelوكيف يتم قياسه؟
مقدمة :
الديسيبل (إختصارا dB ) هي الوحدة المستخدمة لقياس شدة الصوت.
مقياس الديسيبل غريب قليلا لأن الأذن البشرية حساسة بشكل لا يصدق.
أذنك يمكن أن تسمع كل شيء من صوت حك البشرة بالاصابع بخفة وحتى صوت المحرك النفاث ذات الصوت المرتفع . من حيث القدرة أو القوة أو الشدة يبلغ صوت المحرك النفاث نحو 1،000،000،000،000 مرة أقوى من أصغر صوت مسموع . وهذا فرق كبير!
على مقياس الديسيبل أصغر صوت مسموع (بالقرب من الصمت التام) هو 0 ديسيبل 0 dB. والصوت الأقوى بعشر مرات تكون قوته بمقياس الديسيبل هى 10 ديسيبل 10 dB. والصوت الأقوى مائة مرة عن شبه الصمت التام تكون قوته 20 ديسيبل 20 dB.والصوت الأقوى 1000 مرة من الصمت شبه التام تكون قوته 30 ديسيبل 30 dB. وفيما يلي بعض الأصوات الشائعة ومعدلها (قوتها) بالديسيبل :
الصمت شبه التام 0 dB
الهمس 15 dB
المحادثة العادية 60 dB
ماكينة قص الأعشاب 90 dB
بوق(نفير) السيارة 110 dB
حفل لموسيقى الروك أو محرك نفاث120 dB
ألعاب نارية أو مفرقعات 140 dB
وانت تعرف بتجرتك الخاصة أن المسافة تؤثر على قوة(شدة) الصوت فإذا ابتعدت تنخفض الشدة إلى درجة كبيرة , جميع التصنيفات المذكورة أعلاه مأخوذة عند الوقوف بالقرب من الصوت.
ويمكن لأي صوت فوق 85 ديسيبل أن يتسبب فى فقدان السمع،نتيجة للشدة ولزمن التعرض لهذا الصوت . هل تعلم أنك تستمع إلى صوت بقوة 85 ديسيبل عند رفع صوتك لكى يسمعك شخص آخر. ثماني ساعات من الصوت بشدة 90 ديسيبل يمكن أن تسبب ضررا (تلف) لأذنيك ؛ وأى تعرض لصوت بقوة 140 ديسيبل يسبب ضررا على الفور (ويسبب الألم الفعلي).
التفاصيل :
التعريف وأمثلة :
التعريف :
تستخدم وحدة الديسيبل ( dB) لقياس مستوى الصوت ، ولكنها تستخدم على نطاق واسع في مجال الالكترونيات ، وفى الإشارات وفى الاتصالات.
الديسيبل هو وحدة لوغاريتمية logarithmic unit تستخدم لوصف نسبة ratio.
هذه النسبة قد تكون لقدرة power وقد تكون لضغط الصوت sound pressure ، وقد تكون للجهد أو قد تكون للشدة intensity أو أشياء أخرى عديدة.
لكن أولا للتعرف على الوحدات اللوغريتمية لننظر إلى بعض الأرقام. (يتم مراجعة ما هو اللوغاريتم؟).
على سبيل المثال، لنفترض أن لدينا اثنين من مكبرات الصوت،الأول قدرته الصوتية P1 و والآخر قدرته الصوتية أعلى ولتكن P2, ولكن جميع العوامل الأخرى مشتركة ( المسافة و التردد ) .
فما الفرق بينهما ؟
يعرف الفرق بينهما بالديسيبل بالصورة :
10 log (P2/P1) dB
حيث اللوغاريتم للأساس 10 .
إذا أنتج المكبر الثانى قدرة ضعف الأول يكون الفرق بالديسيبل
10 log (P2/P1) = 10 log 2 = 3 dB
وكما هو مبين بالشكل التالى حيث تم توقيع قيمة 10 log (P2/P1) أى الديسيبل بالنسبة لقيمة P2/P1 .
وإذا كانت قدرة المكبر الثانى 10 أضعاف المكبر الأول يكون الفرق بالديسيبل :
10 log (P2/P1) = 10 log 10 = 10 dB.
وإذا كانت قدرة المكبر الثانى 10 مليون ضعف المكبر الأول يكون الفرق بالديسيبل :
10 log (P2/P1) = 10 log 1,000,000 = 60 dB.
هذا المثال يظهر ميزة واحدة من مقاييس الديسيبل والذى يكون مفيدا في مناقشة الصوت sound:
فعن طريقها يمكن وصف نسب كبيرة جدا باستخدام أرقام ذو حجم متواضع.
لكن لاحظ أن الديسيبل يصف نسبة : ولم يتطرق إلى قدرة أى من المكبرين , فقط النسبة بين القدرتين . لاحظ أيضا المعامل 10 'deci'في التعريف والذى اشتق منه الاسم decibel .
ضغط الصوتSound pressure، ومستوى الصوت sound level والديسيبلdB:
ضغط الصوتSound pressure، ومستوى الصوت sound level والديسيبلdB:
يقاس الصوت عادة بالميكروفونات , واستجابتها(تقريبا) تتناسب مع ضغط الصوت p .
قدرة الموجة الصوتية (مع ثبات باقى العوامل ) تتناسب مع مربع الضغط ( وهى تشبه أن القدرة الكهربية فى مقاومة تتناسب مع مربع الجهد ) .
لوغاريتم مربع x هو مجرد 2 log x وهذا يؤدى إلى إدخال المعامل 2 عند التحويل من الضغط إلى ديسيبل. ومن ثم يكون الفرق في مستوى ضغط الصوت بين مصدريين من الأصوات ذات ضغط p1 و p2 مع وبقدرة P1 و P2 هو :
20 log (p2/p1) dB = 10 log (p22/p12) dB = 10 log (P2/P1) dB
حيث اللوغاريتم للأساس 10 .
ماذا يحدث عندما خفض قوة الصوت إلى النصف ؟
لوغاريتم 2 يساوى 0.3 لذلك يكون لوغاريتم 1/2 هو -0.3
لذلك عند خفضت القدرة للنصف فسوف تقل القدرة ويقل مستوى الصوت بما قيمته 3 dB .
إذا خفضنا القدرة للنصف مرة ثانية (اى اصبحت ربع القدرة الأصلية) فسوف يتم تخفيض المستوى بما قيمته3 dB أخرى .
اذا استمر التخفيض إلى النصف نحصل على النسب التالية :
ماذا سيحدث إذا قمت بإضافة اثنين من مصادرالأصوات المتطابقة؟
هل يمكن مضاعفة الشدة (بمعنى زيادة قدرها 3 ديسيبل)؟
أو هل يتم مضاعفة الضغط (بمعنى زيادة قدرها 6 ديسيبل)؟
هذا هو أحد الأسئلة المطروحة في كثير من الأحيان والتى سوف نتناولها .
الأسئلة الشائعة :
1- كيف يمكن أن يكون لدينا ديسيبل بالسالب ؟ اليس صفر الديسيبل يعنى عدم وجود صوت ؟
الأسئلة الشائعة :
1- كيف يمكن أن يكون لدينا ديسيبل بالسالب ؟ اليس صفر الديسيبل يعنى عدم وجود صوت ؟
صفر الديسيبل هو المستوى المرجعي ، وليس صفر ضغط الصوت. لذلك يمكن أن يكون هناك ديسيبل سالب .
عادة ما يتم تعيين صفر الديسيبل حول حد سماع الإنسان (في مدى التردد الأكثر حساسية).
مستوى الصوت بالديسيبل هو قياس (بمقياس لوغاريتمى ) للنسبة بين ضغط الصوت أو شدة الصوت إلى هذا المستوى المرجعي .
لوغاريتم واحد بصفر،لذلك صفر ديسيبل يناظر المستوى المرجعي.
الأعداد الأكبر من الواحد لها لوغاريتم موجب ، لذلك فإن الديسيبل الموجب يعني مستويات الصوت الأكبر من المرجع.
الأعداد الأصغر من واحد لها لوغاريتم سالب , لذلك فإن الديسيبل السالب يعني مستويات الصوت دون المستوى المرجعي.
صوت ذات ضغط أو شدة بصفر تكون قيمة الديسيبل له بسالب مالانهاية ديسيبل .
ومع ذلك ، فمن المستحيل تخفيض ضغط الصوت أوشدة الصوت إلى الصفر ، ما لم يكون هناك فراغ، وذلك بسبب الحركة الحرارية للجزيئات.
2- ما هي العلاقة بين علو (جهارة) الصوت loudness والديسيبل؟ هل 80 ديسيبل أعلى صوتا مرتينمن من 40 ديسيبل؟ كيف يتم الترجمة من ديسيبل إلى علو الصوت ؟
مستوى الصوت بالديسيبل هو كمية طبيعية (فيزيائية) ويمكن أن تقاس بموضوعية.
علو (جهارة) الصوت هى كمية تصورية وفقط يمكن الحصول على قياسات لها بتوجيه أسئلة للناس عن العلو أو العلو النسبى (وبطبيعة الحال سوف يعطى الأشخاص المختلفين إجابات مختلفة قليلا) .
يتم الربط بينهما بما يعرف بعلم النفس البدنى psychophysics . تجارب علم النفس البدني تبين أن : مضاعفة علو الصوت مرة تلو الأخرى تعادل 10 ديسيبل تقريبا فى كل مرة .
ومن ثم يمكن تقريبا القول أن صوت 50 dB أعلى مرتين من صوت 40 dB وأن صوت 60 dB أعلى مرتين من صوت50 dB الخ.
مقدمة :
الديسيبل (إختصارا dB ) هي الوحدة المستخدمة لقياس شدة الصوت.
مقياس الديسيبل غريب قليلا لأن الأذن البشرية حساسة بشكل لا يصدق.
أذنك يمكن أن تسمع كل شيء من صوت حك البشرة بالاصابع بخفة وحتى صوت المحرك النفاث ذات الصوت المرتفع . من حيث القدرة أو القوة أو الشدة يبلغ صوت المحرك النفاث نحو 1،000،000،000،000 مرة أقوى من أصغر صوت مسموع . وهذا فرق كبير!
على مقياس الديسيبل أصغر صوت مسموع (بالقرب من الصمت التام) هو 0 ديسيبل 0 dB. والصوت الأقوى بعشر مرات تكون قوته بمقياس الديسيبل هى 10 ديسيبل 10 dB. والصوت الأقوى مائة مرة عن شبه الصمت التام تكون قوته 20 ديسيبل 20 dB.والصوت الأقوى 1000 مرة من الصمت شبه التام تكون قوته 30 ديسيبل 30 dB. وفيما يلي بعض الأصوات الشائعة ومعدلها (قوتها) بالديسيبل :
الصمت شبه التام 0 dB
الهمس 15 dB
المحادثة العادية 60 dB
ماكينة قص الأعشاب 90 dB
بوق(نفير) السيارة 110 dB
حفل لموسيقى الروك أو محرك نفاث120 dB
ألعاب نارية أو مفرقعات 140 dB
وانت تعرف بتجرتك الخاصة أن المسافة تؤثر على قوة(شدة) الصوت فإذا ابتعدت تنخفض الشدة إلى درجة كبيرة , جميع التصنيفات المذكورة أعلاه مأخوذة عند الوقوف بالقرب من الصوت.
ويمكن لأي صوت فوق 85 ديسيبل أن يتسبب فى فقدان السمع،نتيجة للشدة ولزمن التعرض لهذا الصوت . هل تعلم أنك تستمع إلى صوت بقوة 85 ديسيبل عند رفع صوتك لكى يسمعك شخص آخر. ثماني ساعات من الصوت بشدة 90 ديسيبل يمكن أن تسبب ضررا (تلف) لأذنيك ؛ وأى تعرض لصوت بقوة 140 ديسيبل يسبب ضررا على الفور (ويسبب الألم الفعلي).
التفاصيل :
التعريف وأمثلة :
التعريف :
تستخدم وحدة الديسيبل ( dB) لقياس مستوى الصوت ، ولكنها تستخدم على نطاق واسع في مجال الالكترونيات ، وفى الإشارات وفى الاتصالات.
الديسيبل هو وحدة لوغاريتمية logarithmic unit تستخدم لوصف نسبة ratio.
هذه النسبة قد تكون لقدرة power وقد تكون لضغط الصوت sound pressure ، وقد تكون للجهد أو قد تكون للشدة intensity أو أشياء أخرى عديدة.
لكن أولا للتعرف على الوحدات اللوغريتمية لننظر إلى بعض الأرقام. (يتم مراجعة ما هو اللوغاريتم؟).
على سبيل المثال، لنفترض أن لدينا اثنين من مكبرات الصوت،الأول قدرته الصوتية P1 و والآخر قدرته الصوتية أعلى ولتكن P2, ولكن جميع العوامل الأخرى مشتركة ( المسافة و التردد ) .
فما الفرق بينهما ؟
يعرف الفرق بينهما بالديسيبل بالصورة :
10 log (P2/P1) dB
حيث اللوغاريتم للأساس 10 .
إذا أنتج المكبر الثانى قدرة ضعف الأول يكون الفرق بالديسيبل
10 log (P2/P1) = 10 log 2 = 3 dB
وكما هو مبين بالشكل التالى حيث تم توقيع قيمة 10 log (P2/P1) أى الديسيبل بالنسبة لقيمة P2/P1 .
وإذا كانت قدرة المكبر الثانى 10 أضعاف المكبر الأول يكون الفرق بالديسيبل :
10 log (P2/P1) = 10 log 10 = 10 dB.
وإذا كانت قدرة المكبر الثانى 10 مليون ضعف المكبر الأول يكون الفرق بالديسيبل :
10 log (P2/P1) = 10 log 1,000,000 = 60 dB.
هذا المثال يظهر ميزة واحدة من مقاييس الديسيبل والذى يكون مفيدا في مناقشة الصوت sound:
فعن طريقها يمكن وصف نسب كبيرة جدا باستخدام أرقام ذو حجم متواضع.
لكن لاحظ أن الديسيبل يصف نسبة : ولم يتطرق إلى قدرة أى من المكبرين , فقط النسبة بين القدرتين . لاحظ أيضا المعامل 10 'deci'في التعريف والذى اشتق منه الاسم decibel .
ضغط الصوتSound pressure، ومستوى الصوت sound level والديسيبلdB:
ضغط الصوتSound pressure، ومستوى الصوت sound level والديسيبلdB:
يقاس الصوت عادة بالميكروفونات , واستجابتها(تقريبا) تتناسب مع ضغط الصوت p .
قدرة الموجة الصوتية (مع ثبات باقى العوامل ) تتناسب مع مربع الضغط ( وهى تشبه أن القدرة الكهربية فى مقاومة تتناسب مع مربع الجهد ) .
لوغاريتم مربع x هو مجرد 2 log x وهذا يؤدى إلى إدخال المعامل 2 عند التحويل من الضغط إلى ديسيبل. ومن ثم يكون الفرق في مستوى ضغط الصوت بين مصدريين من الأصوات ذات ضغط p1 و p2 مع وبقدرة P1 و P2 هو :
20 log (p2/p1) dB = 10 log (p22/p12) dB = 10 log (P2/P1) dB
حيث اللوغاريتم للأساس 10 .
ماذا يحدث عندما خفض قوة الصوت إلى النصف ؟
لوغاريتم 2 يساوى 0.3 لذلك يكون لوغاريتم 1/2 هو -0.3
لذلك عند خفضت القدرة للنصف فسوف تقل القدرة ويقل مستوى الصوت بما قيمته 3 dB .
إذا خفضنا القدرة للنصف مرة ثانية (اى اصبحت ربع القدرة الأصلية) فسوف يتم تخفيض المستوى بما قيمته3 dB أخرى .
اذا استمر التخفيض إلى النصف نحصل على النسب التالية :
ماذا سيحدث إذا قمت بإضافة اثنين من مصادرالأصوات المتطابقة؟
هل يمكن مضاعفة الشدة (بمعنى زيادة قدرها 3 ديسيبل)؟
أو هل يتم مضاعفة الضغط (بمعنى زيادة قدرها 6 ديسيبل)؟
هذا هو أحد الأسئلة المطروحة في كثير من الأحيان والتى سوف نتناولها .
الأسئلة الشائعة :
1- كيف يمكن أن يكون لدينا ديسيبل بالسالب ؟ اليس صفر الديسيبل يعنى عدم وجود صوت ؟
الأسئلة الشائعة :
1- كيف يمكن أن يكون لدينا ديسيبل بالسالب ؟ اليس صفر الديسيبل يعنى عدم وجود صوت ؟
صفر الديسيبل هو المستوى المرجعي ، وليس صفر ضغط الصوت. لذلك يمكن أن يكون هناك ديسيبل سالب .
عادة ما يتم تعيين صفر الديسيبل حول حد سماع الإنسان (في مدى التردد الأكثر حساسية).
مستوى الصوت بالديسيبل هو قياس (بمقياس لوغاريتمى ) للنسبة بين ضغط الصوت أو شدة الصوت إلى هذا المستوى المرجعي .
لوغاريتم واحد بصفر،لذلك صفر ديسيبل يناظر المستوى المرجعي.
الأعداد الأكبر من الواحد لها لوغاريتم موجب ، لذلك فإن الديسيبل الموجب يعني مستويات الصوت الأكبر من المرجع.
الأعداد الأصغر من واحد لها لوغاريتم سالب , لذلك فإن الديسيبل السالب يعني مستويات الصوت دون المستوى المرجعي.
صوت ذات ضغط أو شدة بصفر تكون قيمة الديسيبل له بسالب مالانهاية ديسيبل .
ومع ذلك ، فمن المستحيل تخفيض ضغط الصوت أوشدة الصوت إلى الصفر ، ما لم يكون هناك فراغ، وذلك بسبب الحركة الحرارية للجزيئات.
2- ما هي العلاقة بين علو (جهارة) الصوت loudness والديسيبل؟ هل 80 ديسيبل أعلى صوتا مرتينمن من 40 ديسيبل؟ كيف يتم الترجمة من ديسيبل إلى علو الصوت ؟
مستوى الصوت بالديسيبل هو كمية طبيعية (فيزيائية) ويمكن أن تقاس بموضوعية.
علو (جهارة) الصوت هى كمية تصورية وفقط يمكن الحصول على قياسات لها بتوجيه أسئلة للناس عن العلو أو العلو النسبى (وبطبيعة الحال سوف يعطى الأشخاص المختلفين إجابات مختلفة قليلا) .
يتم الربط بينهما بما يعرف بعلم النفس البدنى psychophysics . تجارب علم النفس البدني تبين أن : مضاعفة علو الصوت مرة تلو الأخرى تعادل 10 ديسيبل تقريبا فى كل مرة .
ومن ثم يمكن تقريبا القول أن صوت 50 dB أعلى مرتين من صوت 40 dB وأن صوت 60 dB أعلى مرتين من صوت50 dB الخ.
