📖 Lasīšanas laiks: 10 min 54 sek
POV: Jūs ietaupīsiet 4 minūtes, lasot šo tekstu ar ātrumu 400 wpm (vārdi minūtē)!
Noklikšķiniet uz saites, lai izmēģinātu šo BEZMAKSAS Chrome paplašinājumu.
Skaņa ir plaša, spēcīga un pilna ar slēptiem dziļumiem, piemēram, okeānā. Daži viļņi maigi klīst pie krasta, bet citi ietriecas ar neapturamu spēku, piemēram, reaktīvo dzinēju pacelšanās brīdī. Bet kā mēs izmērām šos skaņas viļņus? Kā mēs varam saprast kaut ko tik netveramu kā skaļums? Atbilde slēpjas mērījumos, kurus mēs uzskatām par pašsaprotamiem — tādā, kas veido mūsu pasauli tā, kā mēs reti uzskatām: decibelos (dB).
Vairāk nekā tikai skaļuma vienība, dB nosaka mūsu uztveri par apkārtējo pasauli. Bet no kurienes radās šī mīklainā vienība, un kāpēc to mēra logaritmiski, nevis lineāri?
Laiks uzzināt...
dB dzimšana
Aizraujošais stāsts par dB aizsākās 20. gadsimta sākumā. Pasaule vēlējās standarta vienību, lai izmērītu dažādo skaņas skaļumu. Paplašinoties nozarēm un attīstoties tehnoloģijām, radās steidzama nepieciešamība konsekventi un jēgpilni mērīt skaņu.
1924. gadā tika radīts priekšnoteikums izcilam amerikāņu elektroinženierim AH Teiloram, lai spertu soli uz priekšu. Viņš bija tas, kurš radīja ideju par decibeliem. Teilors bija kā meistars burvis. Viņš smēlās iedvesmu no logaritmiskās skalas, kas ir galvenais matemātikas un fizikas instruments. Viņš to ģeniāli pielāgoja skaņas mērīšanai. Šī jaunā logaritmiskā sistēma tvēra skaņas detaļas. Tas ļauj precīzāk un pārvaldāmāk attēlot tā plašo klāstu.
Teilora dB skala bija kā grandioza ilūzija. Tas pārveidoja audio inženieriju. Tas nodrošināja jaunu veidu, kā izteikt skaņas intensitāti. Un tas tika darīts kodolīgi un jēgpilni. Tas pavēra jaunas iespējas mūziķiem, skaņu tehniķiem un zinātniekiem. Tagad viņi varēja iestatīt skaņas līmeņus dažādās vietās un darīt to vienkāršāk un precīzāk.
Gadu gaitā dB skala kļuva par parasto skaņas mērīšanas valodu. Tas šķērsoja robežas un apvienoja globālu audio fanu un profesionāļu kopienu. Šī ir iespēja saspiest plašu skaņas skaļumu diapazonu īsā logaritmiskā formātā. Tas nodrošināja universālu saziņu un sadarbību. Tā bija kā kopīga valoda, kas apvienoja cilvēkus no visām dzīves jomām.
dB atšifrēšana un tā aizraujošais nosaukšanas stāsts
Bet kas īsti ir dB? Tā nav persona vai mītiska būtne. Tā vietā dB ir mērvienība. Tas nāk no logaritmiem, matemātikas koncepcijas, kas saspiež plašu skaņas diapazonu.
Pats termins "decibels" aiz tā nosaukuma slēpj intriģējošu stāstu. AH Teilors (ja atceraties puisi no iepriekšējās rindkopas) bija izcils elektroinženieris. Viņš pirmo reizi ieviesa šo jauno skaņas mērvienību 1924. gadā. Viņam bija jāatrod nosaukums, kas atspoguļo skalas būtību. Tam bija jābūt piemērotam logaritmiskai skalai.
Prefikss "deci-" nozīmē vienu desmito daļu (1/10) Starptautiskajā mērvienību sistēmā (SI). Teilors ģeniāli apvienoja to ar "bel". Vārds dots par godu telefona izgudrotājam Aleksandram Grehemam Belam.
Nosaukums "bel" atpazina Bela revolucionāro darbu tehnoloģiju jomā. Teilors uzskatīja, ka tas ir piemērots veltījums, lai godinātu viņa pētījumu pirmsākumus. Tomēr bel, kas ir liela vienība lielākajai daļai skaņas mērījumu, tika atzīts par nepraktisku.
Rezultātā Teilors nolēma izmantot decibelu (dB). Tā ir viena desmitā daļa no bel un standarta skaņas mērvienība. Nosaukuma maiņa lieliski saskan ar skalas logaritmisko raksturu. Tas padarīja skaņas intensitātes attēlošanu vienkāršāku, nezaudējot precizitāti.
Izpratne par logaritmu maģiju
Parunāsim par logaritmiem. Viņi pārvērš sarežģīto matemātiku vienkāršās un elegantās pārvērtībās. Decibeli mēra skaņu skaļumu. Tie saspiež plašo skaņas intensitātes diapazonu skalā. Diapazons ir no čukstiem līdz rēkšanai. Logaritmiem ir šī unikālā iezīme. Tas ļauj mums dzirdēt skaņas tāpat kā mūsu ausis. Tie ir nelineāri. Tie sniedz precīzāku priekšstatu par to, ko mēs dzirdam.
Logaritmi padara dB skalu neaizstājamu daudzās jomās. Tas aptver audio inženieriju, telekomunikācijas un vides analīzi, kā arī veselības un drošības noteikumus. dB mērījumi ļauj precīzi un viegli orientēties un saprast skaņu.
Skaņas lieluma izpēte
Viena no dB apburošajām īpašībām ir to universālais raksturs. Mēs visi runājam dažādās valodās un mums ir atšķirīga kultūra. Taču dB mērījumi pārsniedz šīs atšķirības. Tie dod mums kopīgu pamatu skaņas izpratnei. Mūziķi, skaņu inženieri un fani visā pasaulē izmanto dB, lai sazinātos un sadarbotos, veidojot kopīgu valodu.
Tagad, kad esam izpratuši dB būtību, dosimies skaņas piedzīvojumā.
Vai zinājāt, ka parastās sarunās parasti ir 60–70 dB skaļums? Rokkoncerti var pārsniegt 110 dB. Tas parāda plašo skaņas intensitātes diapazonu. Un uzminiet, jūs varat tos izmērīt, izmantojot dBs.
5 lietojumprogrammas, lai demonstrētu dB darbībā
Vai jūs zināt, kur tiek izmantoti dB mērījumi? Tieši tā, gandrīz visur. Mūsdienās pasaule izmanto dB mērījumus daudzās nozarēs un ikdienas lietojumos. Izpētīsim tos:
1. Darba drošība un veselība
Skaļās darba vietās, piemēram, būvlaukumos un rūpnīcās, dB mērījumi aizsargā darbinieku dzirdi.
Vai tu to zināji? ASV Darba drošības un veselības pārvalde (OSHA) nosaka pieļaujamās iedarbības robežas. Maksimums ir 85 dB astoņu stundu darba maiņā. Šīs regulas mērķis ir novērst dzirdes zudumu. To izraisa troksnis, un tas ietekmē miljoniem darbinieku visā pasaulē.
2. Audio inženierija un mūzikas producēšana
Mūzikas un audio inženierijas jomā dB ir vadošais kompass. Audio inženieri rūpīgi kontrolē skaņas līmeni. Viņi to dara ierakstu, tiešraides un pēcapstrādes laikā. Tas ir paredzēts, lai radītu valdzinošu skaņu pieredzi.
Vai tu to zināji? Studijās skaņas līmenis ir iestatīts vidēji 85-90 dB. Šis līmenis ir paredzēts, lai nodrošinātu skaidru skaņu, nenogurdinot klausītājus.
3. Vides trokšņa analīze
Pilsētās arvien lielākas bažas rada trokšņa piesārņojums. dB mērījumus izmanto, lai analizētu un samazinātu trokšņa līmeni. Pilsētplānotāji un vides speciālisti izmanto dB datus. Viņi to izmanto, lai novērtētu satiksmes trokšņa ietekmi uz mājām. Viņi to izmanto, lai izstrādātu plānus trokšņa samazināšanai.
Vai tu to zināji? Dažās pilsētās pat ir trokšņa noteikumi. Tie uztur skaņu pieņemamā līmenī noteiktās stundās.
4. Veselības aprūpe un audioloģiskā pārbaude
Audioloģiskajā pārbaudē dB mērījumiem ir izšķiroša nozīme. Tas novērtē dzirdi un diagnosticē dzirdes zudumu.
Vai tu to zināji? Dzirdes testi izmanto dB.Viņi atrod maigākās skaņas, ko cilvēks var dzirdēt dažādās frekvencēs. Rezultāti palīdz audiologiem noteikt pareizo ārstēšanu. Tie ir pielāgoti individuālajām vajadzībām.
5. Sadzīves elektronika un skaņas ierīces
No viedtālruņiem līdz mājas kinozāles sistēmām dB mērījumi ir daudzās plaša patēriņa elektronikas ierīcēs. To izmanto, lai kontrolētu audio.
Vai tu to zināji? Skaļuma regulatori bieži tiek kalibrēti decibelos. Tas ļauj lietotājiem pielāgot skaņu savām vēlmēm. Tas arī novērš iespējamus dzirdes bojājumus. dB skala ir intriģējoša. Tas nav paredzēts tikai skaņas mērīšanai. To izmanto arī jaudas attiecībām, piemēram, radiosignālos, zemestrīcēs un pat astronomijā.
Decibelu mērīšanas evolūcija mūsdienu tehnoloģijās
Decibelu mērīšana ir nogājusi garu ceļu kopš tās agrīnās ieviešanas telekomunikācijās un akustikā. Mūsdienās tai ir izšķiroša nozīme dažādās nozarēs, sākot no pilsētplānošanas un beidzot ar kosmosa izpēti. Šeit ir daži no jaunākajiem sasniegumiem un galvenajiem atklājumiem šajā jomā:
Ar AI darbināma trokšņu monitorings un viedās pilsētas
- Saskaņā ar Pasaules Veselības organizācijas (PVO) 2023. gada ziņojumu pārmērīga trokšņa iedarbība ir saistīta ar paaugstinātu sirds un asinsvadu slimību, stresa un miega traucējumu risku.
- Daudzas pilsētas visā pasaulē, tostarp Barselona un Londona, ir izvietojušas AI vadītas trokšņu uzraudzības sistēmas, kas reāllaikā izseko skaņas piesārņojumu. Šīs sistēmas palīdz īstenot trokšņa noteikumus un uzlabo pilsētplānošanu.
- Eiropas Vides aģentūra (EVA) lēš, ka vairāk nekā 100 miljoni cilvēku Eiropā ir pakļauti kaitīgam trokšņa līmenim, kas pārsniedz 55 dB no ceļu satiksmes vien.
Īpaši klusu tehnoloģiju pieaugums plaša patēriņa elektronikā
- Pieprasījums pēc klusākas dzīves un darba vides ir izraisījis zema trokšņa līmeņa ierīču un elektronikas pieaugumu.
- Uzņēmumi, piemēram, Dyson un Sony, ir ieviesuši īpaši klusus produktus, piemēram, putekļu sūcējus, kas izstaro zem 65 dB, un troksni slāpējošas austiņas, kas samazina apkārtējo troksni līdz pat 30 dB.
- Nacionālā darba drošības un veselības institūta (NIOSH) 2022. gadā veiktajā pētījumā konstatēts, ka ilgstoša trokšņa līmeņa pakļaušana virs 70 dB var veicināt pakāpenisku dzirdes zudumu, pastiprinot nepieciešamību pēc klusākām tehnoloģijām.
Jauni atklājumi cilvēka skaņu uztverē
- Lai gan tradicionālie modeļi liecina, ka 10 dB palielinājums divkāršo uztverto skaļumu, jaunākie pētījumi liecina, ka šī uztvere atšķiras atkarībā no frekvences un individuālās dzirdes jutības.
- Džona Hopkinsa universitātes (2023) pētījumi liecina, ka trokšņa iedarbība var paātrināt izziņas pasliktināšanos, palielinot trokšņa līmeni par 10 dB, kas saistīts ar par 36% lielāku demences risku.
- Zinātnieki tagad pēta "hiperakūziju", stāvokli, kurā smadzenes pastiprina normālas skaņas, padarot ikdienas troksni dažiem cilvēkiem nepanesamu.
Kosmosa akustika: visu laiku skaļākā skaņa?
- Skaļākā ierakstītā skaņa uz Zemes, 1883. gada Krakatoa izvirdums, sasniedza aptuveni 310 dB, pārrāvuši bungādiņas vairāk nekā 64 km attālumā.
- Kosmosā NASA zinātnieki pēta teorētiskos skaņas viļņus no melnajiem caurumiem, un daži aprēķini liecina, ka daži kosmiskie notikumi teorētiski varētu pārsniegt 1100 dB, lai gan tie neizplatītos vakuumā.
- 2022. gada pētījumā, kas publicēts žurnālā The Astrophysical Journal, tika analizēti Perseus galaktiku kopas izstarotie skaņas viļņi, pierādot, ka zemas frekvences viļņi var pārvietoties pa starpgalaktisko gāzi, apstrīdot iepriekšējos pieņēmumus par skaņu kosmosā.
Darba drošība un globālā prasība pēc stingrākiem dB noteikumiem
- Profesionālā trokšņa iedarbība joprojām ir galvenais dzirdes zuduma cēlonis visā pasaulē. PVO lēš, ka 16% dzirdes zudumu pieaugušajiem izraisa pārmērīgs troksnis darba vietā.
- Valstis pastiprina trokšņa iedarbības ierobežojumus:
- OSHA (ASV): Darba vietas troksnis nedrīkst pārsniegt 85 dB 8 stundu maiņā.
- ES trokšņa direktīva: Ja trokšņa līmenis sasniedz 80 dB, darba devējiem jānodrošina dzirdes aizsardzība.
- Japāna un Austrālija: ir pieņēmuši stingrākus noteikumus, ierobežojot ikdienas ekspozīciju līdz 85 dB ar obligātu trokšņa novērtējumu.
- OSHA (ASV): Darba vietas troksnis nedrīkst pārsniegt 85 dB 8 stundu maiņā.
Decibelu mērīšana ir kas vairāk nekā tikai skaitļi — tas nosaka to, kā mēs plānojam pilsētas, attīstām tehnoloģijas un aizsargājam savu veselību. Pētniecībai attīstoties, mēs turpinām pilnveidot savu izpratni par skaņu un tās dziļo ietekmi uz mūsu dzīvi.
Dzirdes un uztveršanas dB līmeņi: atbildes uz bieži uzdotajiem jautājumiem
Decibeli (dB) ir aizraujošs skaņas intensitātes mērs, un izpratne par to, kā mēs uztveram dažādus līmeņus, var būt diezgan izglītojoša.
Tātad, vai jūs dzirdat 7 dB?
Lai gan 7 dB ir ļoti vājš, tas ir nedaudz virs cilvēka dzirdes sliekšņa, kas parasti sākas ar 0 dB. Tas nozīmē, ka neticami klusā vidē cilvēks ar izcilu dzirdi to var vienkārši atklāt. Paceļot skalu uz augšu, cik skaļš ir 1 decibels? Viens decibels ir mazākās skaņas līmeņa izmaiņas, ko vidējā cilvēka auss var noteikt, taču tā joprojām ir ļoti maiga.
Vai ir pareizi klausīties 80 dB?
80 dB ekspozīcija, kas ir salīdzināma ar pilsētas satiksmes troksni, parasti ir droša līdz 8 stundām dienā. Tomēr ilgstoša iedarbība var izraisīt dzirdes bojājumus. Kontekstam, cik dB ir cilvēka kliedziens? Cilvēka kliedziens var svārstīties no 80 līdz 105 dB atkarībā no indivīda balss spēka un attāluma no klausītāja.
Vai cilvēks dzird 100 dB?
Jā, 100 dB ir labi cilvēka dzirdes diapazonā un salīdzināms ar skaļa motocikla vai motorzāģa trokšņa līmeni. Lai gan 100 dB noteikti ir skaļš, cik ilgi tas ir droši? Lai izvairītos no dzirdes bojājumiem, ieteicams ierobežot ekspozīciju līdz 100 dB līdz tikai 15 minūtēm.
Vai klusākajā spektra galā 40 dB ir pārāk skaļi, lai gulētu?
Lielākajai daļai cilvēku 40 dB, līdzīgi kā klusā bibliotēkā, ir ērts miega līmenis. Tomēr viegliem gulšņiem tas var šķist traucējošs. Tagad pievērsīsimies skaļākai videi: cik dB ir koncerts? Koncerti bieži sasniedz 110 līdz 120 dB, tāpēc dzirdes aizsardzība ir būtiska.
Kā izklausās 90 dB?
Deviņdesmit dB ir līdzīgs zāles pļāvēja vai garāmbraucoša motocikla skaņai. Tas ir pietiekami skaļš, lai izraisītu iespējamus dzirdes bojājumus ilgstošas iedarbības gadījumā. Runājot par ekstremāliem līmeņiem, vai 300 decibeli ir iespējami? Teorētiski nē. 300 dB ievērojami pārsniedz skaņas spiediena līmeni, ko var radīt Zemes atmosfērā.
Vai mēs varam radīt 1100 dB skaņu?
Nav. 1100 dB pārsniedz skaņas radīšanas fiziskās robežas, un tas būtu katastrofāls. Līdzīgi, vai 500 decibeli ir skaļi? Tas atkal pārsniedz jebkuru sasniedzamo vai izdzīvojamo skaņas līmeni.
Atgriežoties pie tipiskākiem dzirdes diapazoniem, vai cilvēki dzird 10 dB?
Jā, 10 dB ir cilvēka dzirdes diapazonā, bet ļoti vājš, piemēram, lapu šalkoņa. Kāds ir zemākais decibels, ko cilvēks var dzirdēt? Parasti dzirdes slieksnis ir aptuveni 0 dB, taču tas var nedaudz atšķirties no cilvēka uz cilvēku. Vai 10 dB ir pārāk skaļi? Vairumā gadījumu nē. 10 dB ir ļoti kluss un neuzkrītošs.
Visbeidzot, vai katrs 10 dB ir divreiz skaļāks?
Tehniski katrs pieaugums par 10 dB nozīmē desmitkārtīgu skaņas intensitātes pieaugumu, bet uztveres ziņā cilvēka ausij tas tiek dzirdams aptuveni divreiz skaļāk.
Decibeli ir mainījuši mūsu izpratni par skaņu. Viņi to darīja no dzimšanas līdz praktiskajai izmantošanai. Ļaujiet dB brīnumam mūs vadīt. Tā būs, kad mēs izpētīsim un aptversim mūsu skaņas pasaules noslēpumus un skaistumu. Tātad, ļaujiet dB mērījumu burvībai aizdedzināt jūsu zinātkāri. Tā aicina klausīties, mācīties un iesūkties skaņu simfonijā.
Saistītie lasījumi un informācijas avoti
-
Pasaules Veselības organizācija (PVO) — Vides trokšņa vadlīnijas Eiropas reģionam (2018) https://www.who.int
-
Eiropas Vides aģentūra (EVA) — ziņojums par trokšņa piesārņojumu (2023) https://www.eea.europa.eu
-
Nacionālais darba drošības un veselības institūts (NIOSH) — Darba trokšņa iedarbības vadlīnijas (2022. gadam) https://www.cdc.gov/niosh
-
Džona Hopkinsa universitātes pētījums (2023) — trokšņa iedarbības un kognitīvās lejupslīdes pētījumi
-
NASA pētījumi par kosmosa akustiku (2022) — zemas frekvences skaņas viļņi Perseus galaktiku kopā https://www.nasa.gov
-
Darba drošības un veselības administrācija (OSHA) – Noteikumi par darba vietas trokšņa iedarbību https://www.osha.gov/noise
-
Amerikas Akustiskās biedrības žurnāls (JASA) — jaunākie sasniegumi akustisko mērījumu un uztveres jomā (2023)
-
Krakatoa izvirduma (1883) vēsturiskā analīze — skaņas izplatība un efekti https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com
