You are here
Home > Kiến thức >

Decibel là gì? Hướng dẫn áp dụng dB để thiết kế hệ thống âm thanh hội trường

Decibel là gì
Spread the love

Decibel là gì? Hướng dẫn áp dụng dB để thiết kế hệ thống âm thanh hội trường

Decibel là một khái niệm khá khó hiểu để hiểu đầy đủ trong thế giới âm thanh. Có vẻ như ngay khi chúng ta bắt đầu hiểu về decibel, chúng ta học được điều gì đó khác về chúng khiến chúng ta bối rối hơn cả chúng ta trước đây. Đừng lo, bài viết này có tất cả các chi tiết bạn cần để hiểu đầy đủ về decibel.

Decibel là gì? Một decibel (dB) bằng một phần mười Bel (“deci-Bel”). Nó là một đơn vị đo lường tương đối được sử dụng để biểu thị tỷ lệ của một đại lượng này với một đại lượng khác trên thang logarit. Decibel thường được sử dụng trong âm thanh để xác định độ lợi, mức áp suất âm thanh (dB SPL), mức tín hiệu (dBv, dBu, dBFS) và thậm chí công suất (dBm).

Trong bài viết này, tôi sẽ chia nhỏ decibel và định nghĩa nó theo cách sao cho nó hoàn toàn rõ ràng. Tôi hy vọng rằng khi bạn đã đọc bài viết này, bạn sẽ hiểu đầy đủ về decibel và vai trò của nó đối với âm thanh. Tôi cũng hy vọng điều này sẽ trở thành tài liệu tham khảo cho bạn đọc lại để biết chi tiết cụ thể về decibel trong tương lai. Hãy vào cuộc.

Xem thêm:

Decibel là một tỷ lệ Lô-ga-rit (Logarithmic Ratio)

Trước hết, chúng ta phải hiểu rằng decibel không phải là một tỷ lệ tuyến tính. Đúng hơn, nó là logarit.

Ví dụ: độ lợi tín hiệu của bộ khuếch đại âm thanh (độ lợi điện áp) có thể được tính bằng tỷ số giữa mức điện áp / tín hiệu đầu ra với mức điện áp / tín hiệu đầu vào.

Vì vậy, nếu tín hiệu đầu ra của bộ khuếch đại mạnh gấp 100 lần tín hiệu đầu vào (biên độ điện áp của nó là 10 lần so với đầu vào), thì chúng ta có thể nói rằng độ lợi của bộ khuếch đại là 10: 1 (hoặc đơn giản là “10”). Đó là tuyến tính.

Tuy nhiên, mức tăng 10: 1 sẽ được xem xét khi nói về mức tín hiệu / điện áp, chỉ có mức tăng 20 dB.

Tỷ số đêxiben của hai định mức điện áp được xác định như sau:

Tăng (tính bằng dB) = 20 • log10 (Vout / Vin)

Chúng ta sẽ đi sâu vào giải thích công thức trên và các công thức khác liên quan đến decibel trong phần tiếp theo, Công suất, Công suất gốc & Đại lượng cảm nhận.

Mixing_With_Series_Picture_PNG_Small.png
mnm_My_New_Microphone_Logo_White_Transparent.png
‘Trộn với’ sê-ri sách điện tử

Cải thiện hỗn hợp của bạn bằng cách nắm vững các quy trình quan trọng nhất của hỗn hợp

Bây giờ, hãy gắn bó với thực tế rằng decibel là một đơn vị đo lường tương đối (tỷ lệ) trên thang logarit.

Tỷ lệ là gì? (Ratio)

Tỷ lệ, trong toán học, là một phép đo tương đối không đơn vị cho biết một số chứa một số khác bao nhiêu lần.

Một tỷ lệ luôn so sánh giá trị này với giá trị khác.

Trong âm thanh và âm thanh, chúng tôi sử dụng tỷ lệ cho nhiều thứ, bao gồm nhưng không giới hạn ở:

  • Độ lợi (như đã đề cập trước đây): tỷ lệ giữa điện áp / cường độ tín hiệu đầu ra với cường độ tín hiệu / điện áp đầu vào.
  • Độ ồn: tỷ số giữa cường độ / điện áp tín hiệu dự định và cường độ / điện áp tín hiệu nhiễu không chủ ý.
  • Mức áp suất âm thanh: tỷ số giữa sự thay đổi áp suất đỉnh do sóng âm thanh gây ra và điểm mà chúng ta ghi nhận sự biến đổi áp suất dưới dạng âm thanh.

Logarit là gì?

Trong toán học, logarit là hàm ngược của cấp số nhân.

Nói cách khác, logarit của một số x cho trước là số mũ mà số cơ số b phải được nâng lên để tạo ra số x.

Trong ký hiệu, điều này sẽ giống như sau:

logb (x) = y đúng khi by = x

Các yếu tố khác phải đúng là:

x> 0
b> 0
b ≠ 1
Đối với hầu hết các phép tính decibel của chúng tôi trong âm thanh, chúng tôi sử dụng “logarit chung” trong đó b = 10.

Thang đo Logarit là gì?

Thang đo logarit là một phương pháp hiển thị dữ liệu số trên nhiều giá trị một cách nhỏ gọn. Thang đo lôgarit rất hữu ích khi các giá trị trong phạm vi dữ liệu theo một số thứ tự độ lớn. Ví dụ: thang đo logarit sẽ phù hợp với tập giá trị trong đó các số lớn nhất là hàng trăm, hàng nghìn, hàng chục nghìn và etcetera lớn hơn các số nhỏ nhất.

Vì vậy, những phạm vi nào trong âm thanh và âm thanh thể hiện loại biến thể này? Vâng, hãy liệt kê lại các ví dụ của chúng tôi từ phần Tỷ lệ là gì?

  • Độ lợi: tín hiệu micrô yếu có thể có cường độ khoảng 1 mV (1 x 10-3 volt) trong khi loa lớn có thể yêu cầu 100 V (1 x 102).
  • Tiếng ồn: Tỷ lệ tín hiệu trên tiếng ồn của thiết bị âm thanh “sạch” có thể lớn hơn hoặc bằng 100 dB. Điều này có nghĩa là cường độ tín hiệu dự định (đo bằng vôn) mạnh hơn 100.000 lần so với cường độ “tín hiệu” nhiễu không chủ ý.
  • Mức áp suất âm thanh: SPL cũng có phạm vi rộng. Ví dụ, ngưỡng nghe của thính giác người khỏe mạnh được chấp nhận phổ biến là 0,000,02 Pa (2 x 10-5 Pa) và ngưỡng đau (khi thính giác bị tổn thương ngay lập tức) thường được chấp nhận là 200 Pa. Đó là 107 hoặc chênh lệch 10.000.000x! Thông thường hơn, chúng tôi nói rằng đó là sự khác biệt 140 dB.

Một lần nữa, các phương trình chúng tôi sử dụng để tìm xếp hạng decibel sẽ được thảo luận ngay sau đây!

Tóm tắt lại

Vì vậy, để tóm tắt lại kiến ​​thức mới của chúng tôi, decibel là một đơn vị đo lường tương đối được sử dụng để biểu thị tỷ lệ của giá trị này với giá trị khác trên thang logarit.

Vì vậy, decibel biểu thị tỷ lệ của giá trị này với giá trị khác và đặc biệt hữu ích khi phạm vi của các giá trị nói trên là rất lớn.

Decibel không phải là gì

Bây giờ chúng ta đã có ý tưởng về decibel là gì, hãy xem xét decibel không phải là gì. Decibel không phải là bất kỳ loại nào sau đây:

  • Phép đo áp suất âm thanh
  • Phép đo độ ồn cảm nhận được
  • Phép đo điện áp / biên độ tín hiệu âm thanh
  • Phép đo công suất điện hoặc âm thanh

Điều đó có nghĩa là decibel không phải là phép đo tuyệt đối. Chúng vốn dĩ không cho chúng ta biết bất cứ điều gì về mức áp suất âm thanh, độ lớn cảm nhận được, điện áp, công suất hoặc bất kỳ đại lượng nào khác liên quan đến âm thanh và âm thanh.

Đúng hơn, decibel cho chúng ta biết có bao nhiêu phần trăm của một đại lượng nhất định so với một lượng khác có cùng đại lượng. Một số điểm tham chiếu được thống nhất trên toàn cầu giúp chúng tôi sử dụng decibel một cách hiệu quả trong các phép đo lượng âm thanh và âm thanh.

Decibel Vs. Bel

Như chúng ta đã thảo luận, decibel bằng 1/10 (tiền tố đơn vị “deci”) của Bel.

Để biết thêm thông tin về các đơn vị và tiền tố được sử dụng trong âm thanh và công nghệ âm thanh, hãy xem bài viết của tôi Đơn vị đo lường & tiền tố trong âm thanh & điện tử âm thanh.

Bel, giống như decibel, biểu thị tỷ lệ logarit giữa hai mức công suất tín hiệu, điện áp hoặc dòng điện. Bel so sánh các giá trị với tỷ lệ 10 trên 1.

Đơn vị này được đặt theo tên của Alexander Graham Bell, người phát minh ra điện thoại (và máy phát chất lỏng “micrô”).

Alexander Graham Bell được giới thiệu trong bài viết Lịch sử micrô mới của tôi: Ai là người phát minh ra từng loại micrô và khi nào?

Từ quan điểm dễ sử dụng, Bel kém thực tế hơn một chút so với decibel và đã không được ưa chuộng vì nó.

Hầu hết các định nghĩa sẽ nói rằng Bel bằng mười decibel trong khi xác định decibel hoàn toàn tốt, thay vì ngược lại, điều này sẽ được mong đợi. Điều này là do decibel được sử dụng trong các phép đo thực tế, và Bels [thường] thì không.

Vì vậy, trong phần tiếp theo, khi chúng ta thảo luận về các phương trình của decibel và xem các hệ số của 10 trong phương trình, hãy biết rằng đó là bởi vì chúng ta đang nói về decibel chứ không phải Bels!


Power, Root-Power & Perceived Quantities

Được rồi, đây là phần mà chúng ta sẽ bắt đầu hiểu các phương trình khác nhau của decibel trong công nghệ âm thanh và âm thanh.

Đầu tiên, hãy xác định sức mạnh, quyền lực gốc và các đại lượng cảm nhận:

Power (công suất)

Các đại lượng điện tỷ lệ thuận với công suất và năng lượng.

Số lượng điện bao gồm:

  • Năng lượng điện
  • Mật độ năng lượng
  • Cường độ âm thanh
  • Mức độ phát sáng
Micro sân khấu Shure
Micro sân khấu Shure

Root-Power (Lượng điện gốc)

Đại lượng lũy ​​thừa là đại lượng có giá trị căn bậc hai tỉ lệ với lũy thừa. Thuật ngữ “đại lượng công suất gốc” đã thay thế thuật ngữ “trường lượng”.

Các đại lượng công suất gốc bao gồm:

  • Áp lực âm thanh
  • Vôn
  • Hiện hành
  • Cường độ điện trường
  • Tốc độ, vận tốc
  • Mật độ phí
  • Số lượng cảm nhận

Các đại lượng cảm nhận được xác định bằng cách chúng ta cảm nhận công suất và các đại lượng công suất gốc. Chúng ta gần như luôn nhận thức được ít hơn mức của công suất hoặc đại lượng công suất gốc.

Độ ồn cảm nhận là đại lượng cảm nhận về mặt tâm lý mà chúng ta đang quan tâm đến trong công nghệ âm thanh.

Để thực sự đánh giá cao decibel khi nói đến âm thanh và âm thanh, chúng ta phải hiểu rằng xếp hạng decibel duy nhất, theo một cách nào đó, sẽ thống nhất các loại đại lượng khác nhau thành một tỷ lệ decibel duy nhất.

Điều này trở nên quan trọng khi theo dõi mức độ khi xử lý các đầu dò năng lượng.

Bộ chuyển đổi có hiệu quả chuyển đổi một dạng năng lượng này thành một dạng năng lượng khác. Trong âm thanh và âm thanh, các đầu dò phổ biến nhất là:

  • Microphone: chuyển đổi sóng âm thanh (năng lượng sóng cơ) thành tín hiệu âm thanh (năng lượng điện).
  • Tai nghe & loa: chuyển đổi tín hiệu âm thanh (năng lượng điện) thành sóng âm thanh (năng lượng sóng cơ học).
  • Tai: chuyển đổi sóng âm thanh (năng lượng sóng cơ học) thành xung điện (năng lượng điện).
  • Biên độ của tín hiệu âm thanh (năng lượng điện) thường được đo dưới dạng điện áp (đại lượng công suất gốc) tính bằng vôn. Tuy nhiên, nó cũng có thể được đo dưới dạng công suất điện (lượng điện) tính bằng watt.

Sóng âm có thể được đo bằng công suất / cường độ âm (đại lượng công suất), nhưng trong hầu hết các trường hợp, chúng được đo bằng mức áp suất âm (đại lượng gốc).

Tuy nhiên, cách chúng ta cảm nhận sóng âm không hoàn toàn tỷ lệ thuận với SPL. Đúng hơn, chúng ta nghe âm thanh như một “đại lượng cảm nhận”.

Nhưng khi nói đến decibel, một điều thú vị sẽ xảy ra.

Giả sử chúng ta có một môi trường nghe với nguồn âm thanh, bộ khuếch đại, loa và người nghe.

Nếu không có vị trí nào thay đổi và dạng sóng tín hiệu âm thanh ở mức nhất quán, thì công suất bộ khuếch đại tăng 10 dB sẽ làm tăng SPL ở tai người nghe 10 dB và do đó, độ lớn cảm nhận được tăng 10 dB.

Vì vậy, mức tăng 10 dB là như nhau trên toàn bộ bảng. Tuy nhiên, mức tăng 10 dB này sẽ dẫn đến sự gia tăng các giá trị tuyệt đối thực tế của các đại lượng khác nhau như sau:

  • Mức tăng công suất 10 dB sẽ có nghĩa là lượng công suất được truyền từ bộ khuếch đại đến loa lớn gấp 10 lần.
  • SPL tăng 10 dB thì áp suất âm thanh thực tế tại tai người nghe sẽ tăng √10 = 3,16 lần.
  • Độ lớn cảm nhận được tăng 10 dB sẽ làm cho âm thanh có vẻ như to gấp đôi (2 lần).

Vì vậy, tăng công suất lên 10 lần sẽ tăng SPL thêm 3,16 lần và độ ồn cảm nhận lên gấp 2 lần. Tất cả các đại lượng đều tăng 3 dB.

Chúng ta hãy đi vào lời giải thích đằng sau điều này.

Đại lượng Công suất & Phép đo Decibel

Các đại lượng điện tỷ lệ thuận với công suất và năng lượng.

Để tính toán tỷ lệ lũy thừa bằng decibel, hãy bắt đầu với logarit cơ bản của Bel (hãy nhớ rằng Bel so sánh các giá trị với tỷ lệ 10 trên 1).

Vì vậy, sau đó chúng tôi có một hàm với log10. Như chúng ta đã thảo luận trước đây, điều này được gọi là “logarit chung”.

Bây giờ, vì chúng ta làm việc với decibel, chúng ta nên có hệ số 10 trong phương trình (1 Bel = 10 decibel).

Tiếp theo, chúng ta biết rằng decibel là một tỷ lệ, vì vậy chúng ta phải có hai giá trị đại lượng lũy ​​thừa khác nhau được biểu diễn dưới dạng một phân số trong phương trình.

Vì vậy, sau đó, chúng tôi có những điều sau đây:

Lượng điện (tính bằng dB) = 10 • log10 (P / P0)

Ở đâu:

  • P = giá trị công suất mới
  • P0 = giá trị công suất tham chiếu

Một lần nữa, đại lượng điện bao gồm:

  • Năng lượng điện
  • Mật độ năng lượng
  • Cường độ âm thanh
  • Mức độ phát sáng

 

Đại lượng lũy ​​thừa là đại lượng có giá trị căn bậc hai tỉ lệ với lũy thừa. Thuật ngữ “đại lượng công suất gốc” đã thay thế thuật ngữ “trường lượng”.

Vì vậy, sau đó, chúng tôi có:

(P / P0) = (F / F0) 2

Ở đâu:

  • P = giá trị điện lượng mới
  • P0 = giá trị đại lượng công suất tại điểm chuẩn
  • F = giá trị số lượng trường / công suất gốc mới
  • F0 = giá trị số lượng trường / công suất gốc tại điểm tham chiếu

Bây giờ chúng ta đã hiểu phương trình phân loại decibel của đại lượng công suất, chúng ta có thể làm việc để thay thế các đại lượng công suất gốc và thu được một phương trình decibel mới cho đại lượng công suất gốc.

Nhớ lại:

  • ∆ Lượng điện (tính bằng dB) = 10 • log10 (P / P0)

Bây giờ thay thế (P / P0) cho (F / F0) 2 và chúng ta có:

∆ Lượng điện gốc (

  • tính bằng dB) = 10 • log10 (F / F0) 2

Một quy tắc thú vị về logarit là:

logb (ac) = c • logb (a)

Vì vậy, thực hiện sự thay thế này, chúng tôi đi đến phương trình decibel công suất gốc / trường điển hình của:

∆ Lượng gốc công suất (tính bằng dB) = 20 • log10 (F / F0)

Một lần nữa, đại lượng công suất gốc bao gồm:

  • Áp lực âm thanh
  • Vôn
  • Hiện hành
  • Cường độ điện trường
  • Tốc độ, vận tốc
  • Mật độ phí
  • Số lượng cảm nhận & Phép đo Decibel

Các đại lượng cảm nhận được xác định bằng cách chúng ta cảm nhận công suất và các đại lượng công suất gốc. Nhận thức của chúng ta về sự thay đổi của đại lượng công suất / công suất gốc gần như luôn có thể được coi là ít hơn sự thay đổi thực tế trong mức công suất hoặc đại lượng công suất gốc.

Nhận thức gần như không thể tính toán một cách hiệu quả. Mỗi người sẽ cảm nhận âm thanh khác nhau.

Sức khỏe thính giác đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định độ nhạy và nhận thức của chúng ta đối với sóng âm thanh.

Một người có thính giác khỏe mạnh sẽ nhạy cảm hơn nhiều với âm thanh trên toàn phổ nghe được (20 Hz – 20.000 Hz) so với người có thính giác bị tổn thương. Đó là một sự thật. Nói cách khác, thính giác khỏe mạnh sẽ cảm nhận âm thanh to hơn so với thính giác không khỏe mạnh.

Vì vậy, rất khó để xác định “số lượng cảm nhận”.

Trên hết, con người nhạy cảm hơn với một số tần số nhất định trong phạm vi có thể nghe được và ít nhạy cảm hơn với những tần số khác. Chúng tôi nhận thấy một số tần số sẽ to hơn những tần số khác. Điều này có thể được hiển thị trong các đường cong Fletcher-Munson, mà chúng ta sẽ thảo luận trong phần sau (Điểm tham chiếu Decibel chung: dB SPL A-weight).

Tất cả những gì đang nói, cảm nhận thính giác điển hình đã được nghiên cứu và nhiều chuyên gia đã đi đến thống nhất rằng độ lớn cảm nhận được, đo bằng decibel, được xác định bằng phương trình sau:

∆ Số lượng Cảm nhận (tính bằng dB) = 10 • log2 (p / p0)

Ở đâu:

  • p = độ ồn cảm nhận mới
  • p0 = độ lớn cảm nhận được tham chiếu

Phương trình trên cho thấy rằng âm lượng cảm nhận tăng gấp đôi có nghĩa là tăng 10 dB.

Khi xử lý độ lớn cảm nhận được và đáp ứng tần số có màu tự nhiên của thính giác con người, chúng ta thường xử lý đề-xi-ben có trọng số A. Thêm về điều này sau trong bài viết.

Cách chọn micro cho kèn Trombone
Cách chọn micro cho kèn Trombone

Vậy tất cả những điều này có nghĩa là gì? Hãy so sánh những gì chúng ta biết về công suất, công suất gốc (trường) và các đại lượng cảm nhận và xem xét cách thức hoạt động của decibel giữa chúng.

So sánh Giá trị Decibel Sức mạnh, Nguồn gốc & Số lượng Cảm nhận
Hãy bắt đầu so sánh của chúng tôi bằng cách xem xét các phương trình mà chúng tôi đã suy ra trước đây:

∆ Lượng điện (tính bằng dB) = 10 • log10 (P / P0)

∆ Lượng gốc công suất (tính bằng dB) = 20 • log10 (F / F0)

∆ Số lượng Cảm nhận (tính bằng dB) = 10 • log2 (p / p0)

Vì vậy, khi tăng 10 dB sẽ gây ra hiện tượng sau:

  • Tăng 10 lần số lượng điện năng.
  • Tăng √10 lần hoặc ~ 3,16 lần đối với số lượng công suất gốc.
  • Tăng gấp đôi âm lượng cảm nhận.

Tương tự, giảm 10 dB có nghĩa là:

  • 1/10 lần điện quanitites.
  • 1 / √10x hoặc 0,316x với số lượng công suất gốc.
  • 1/2 lần về độ lớn cảm nhận.

Dưới đây là bảng liên quan đến xếp hạng dB với đại lượng công suất, đại lượng công suất gốc và đại lượng cảm nhận:

dB Change
(Ratio)
Power Quantity Multiplier
• Acoustic Power
• Electrical Power
• Sound Intensity
Root Power Quantity Multiplier
• Voltage
• Current
• Sound Pressure Level
Perceived Quantity Multiplier
• Loudness/Volume
+60 dB 1,000,000x √1,000,000
1,000x
64x
+50 dB 100,000x √100,000x
316x
32x
+40 dB 10,000x √10,000x
100x
16x
+30 dB 1,000x √1,000x
31.6x
8x
+20 dB 100x √100x
10x
4x
+10 dB 10x √10x
3.16x
2x
+6 dB 4x √4x
2x
1.52x
+3 dB 2x √2x
1.414x
1.36x
0 dB 1x 1x 1x
-3 dB 1/2x
0.5x
1/√2x
0.707x
0.816x
-6 dB 1/4x
0.25x
1/√4x
0.5x
0.660x
-10 dB 1/10x
0.1x
1/√10x
0.316x
0.5x
-20 dB 1/100x
0.01x
1/√100x
0.1x
0.25x
-30 dB 1/1,000x
0.001x
1/√1,000x
0.031,6x
0.125x
-40 dB 1/10,000x
0.000,1x
1/√10,000x
0.01x
0.0625x
-50 dB 1/100,000x
0.000,01x
1/√100,000x
0.003,16x
0.03125x
-60 dB 1/1,000,000x
0.000,001x
1/√1,000,000x
0.001x
0.015625x

Một cách khác, ít phổ biến hơn để xem xét decibel liên quan đến tỷ lệ tuyến tính thực của công suất, công suất gốc và các đại lượng cảm nhận:

Các công thức sau xác định các tỷ lệ:

Thay đổi lượng điện:

x = 10∆P / 10
trong đó ∆P = thay đổi đại lượng công suất tính bằng decibel

Thay đổi số lượng nguồn gốc:

x = 10∆F / 20
trong đó ∆F = thay đổi đại lượng công suất gốc tính bằng decibel

Thay đổi độ ồn (rối loạn tâm thần):

x = 2∆p / 10
trong đó ∆p = thay đổi lượng cảm nhận được tính bằng decibel

Ratio (X:1)
(Linear)
dB Change in Power Quantity
• Acoustic Power
• Electrical Power
• Sound Intensity
dB Change in Root Power Quantity
• Voltage
• Current
• Sound Pressure Level
dB Change in Perceived Quantity
• Loudness/Volume
40 +16.02 dB +32.04 dB +53.22 dB
30 +14.77 dB +29.54 dB +49.07 dB
20 +13.01 dB +26.02 dB +43.22 dB
15 +11.76 dB +23.52 dB +39.07 dB
10 +10 dB +20 dB +33.22 dB
5 +6.99 dB +13.98 dB +23.22 dB
4 +6.02 dB +12.04 dB +20 dB
3 +4.77 dB +9.54 dB +15.58 dB
2 +3.01 dB +6.02 dB +10 dB
1 ± 0 dB ± 0 dB ± 0 dB
1/2 -3.01 dB -6.02 dB -10 dB
1/3 -4.77 dB -9.54 dB -15.58 dB
1/4 -6.02 dB -12.04 dB -20 dB
1/5 -6.99 dB -13.98 dB -23.22 dB
1/10 -10 dB -20 dB -33.22 dB
1/15 -11.76 dB -23.52 dB -39.07 dB
1/20 -13.01 dB -26.02 dB -43.22 dB
1/30 -14.77 dB -29.54 dB -49.07 dB
1/40 -16.02 dB -32.04 dB -53.22 dB

Vì vậy, sau đó, hãy xem lại kịch bản ví dụ của chúng tôi cho phần trước trong bài viết này.

Chúng ta có một môi trường nghe với nguồn âm thanh, bộ khuếch đại, loa và người nghe.

Nếu không có vị trí nào được thay đổi và dạng sóng tín hiệu âm thanh ở mức nhất quán, công suất bộ khuếch đại tăng 10 dB sẽ làm tăng SPL ở tai người nghe 10 dB và do đó, độ lớn cảm nhận được tăng 10 dB.

Trong trường hợp này, một lần nữa, chúng tôi có những điều sau:

  • Mức tăng công suất 10 dB sẽ có nghĩa là lượng công suất được truyền từ bộ khuếch đại đến loa lớn gấp 10 lần.
  • SPL tăng 10 dB thì áp suất âm thanh thực tế tại tai người nghe sẽ tăng √10 = 3,16 lần.
  • Độ lớn cảm nhận được tăng 10 dB sẽ làm cho âm thanh có vẻ như to gấp đôi (2 lần).
  • Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta muốn âm thanh to gấp 3 lần? Sử dụng các phương trình của chúng tôi (và các bảng để được trợ giúp), chúng tôi sẽ cần mức tăng 15,58 dB. Điều này yêu cầu mức áp suất âm thanh tăng ~ 6 lần và công suất tăng ~ 36,1 lần.

Được rồi, bây giờ là một ví dụ mà chúng tôi giảm bớt mọi thứ. Giả sử chúng tôi muốn nghe ở một phần tư âm lượng. Nói cách khác, chúng tôi muốn một tỷ lệ tuyến tính cảm nhận là 1/4.

Nghe ở một phần tư âm lượng cảm nhận được yêu cầu giảm 20 dB. -20 dB này có nghĩa là chúng ta có 0,1x (1/10 x) mức áp suất âm thanh và 0,01x (1/100 x) công suất.

Vẻ đẹp của decibel là chúng cho phép chúng ta hiểu và tính toán sự khác biệt giữa công suất, công suất gốc và các đại lượng cảm nhận được trong âm thanh và âm thanh.

Hãy nhớ rằng, khi đọc các ví dụ trên, rằng:

  • Công suất điện và cường độ âm là lượng tử công suất.
  • Điện áp, dòng điện và mức áp suất âm thanh là các đại lượng công suất gốc (trường).
  • Độ lớn cảm nhận là một đại lượng cảm nhận được.
  • Công suất điện (tính bằng oát), điện áp (tính bằng vôn) và dòng điện (tính bằng ampe) xác định cường độ của tín hiệu âm thanh.

Cường độ âm thanh (tính bằng oát trên mét vuông) xác định công suất do sóng âm truyền trên một đơn vị diện tích theo phương vuông góc với diện tích đó.

Mức áp suất âm thanh (tính bằng Pascals) xác định sự thay đổi áp suất do sóng âm tại một điểm nhất định trong môi trường.

Độ lớn cảm nhận là độ lớn mà chúng ta cảm nhận được cường độ âm thanh và kết quả là mức áp suất âm thanh tại tai của chúng ta.

Điểm tham chiếu Decibel chung

Cần nhắc lại rằng decibel không phải là phép đo mức áp suất âm thanh, độ lớn cảm nhận được, điện áp / biên độ tín hiệu âm thanh, công suất điện, cường độ âm thanh hoặc bất kỳ đại lượng nào khác liên quan đến âm thanh và âm thanh.

Decibel chỉ đơn giản là một tỷ lệ được đặt trên thang logarit.

Vì vậy, để sử dụng decibel để chuyển tải các phép đo của các đại lượng được liệt kê ở trên, chúng ta phải có một điểm tham chiếu để so sánh chúng với. Chúng ta cần một số thứ hai để có một tỷ lệ!

Mặc dù bất kỳ điểm tham chiếu nào cũng xứng đáng là một phần của phép đo decibel, một số điểm tham chiếu thường được sử dụng trong âm thanh và âm thanh. Những tài liệu tham khảo này giúp chúng tôi hiểu âm thanh và âm thanh tốt hơn bằng cách đảm bảo mọi người trên cùng một trang hiểu được các xếp hạng decibel khác nhau.

Xếp hạng decibel phổ biến được tìm thấy trong nghiên cứu về âm thanh và âm thanh như sau:

  • dBV
  • dBu
  • dBm
  • dBFS
  • dB SPL
  • dBA (SPL A trọng số)
  • dBC (SPL trọng số C)
  • dBZ (SPL trọng số Z)

Hãy mô tả chi tiết hơn từng “loại” decibel này.

dBV
dBV là viết tắt của decibel có tham chiếu đến 1 volt.

Chúng ta biết rằng điện áp là đại lượng công suất gốc, do đó phương trình dBV là:

Giá trị dBV = 20 • log10 (V / V0)

Ở đâu:
V là mức điện áp (tính bằng vôn)
V0 là điểm tham chiếu của 1 vôn

Vì vậy, khi đó 0 dBV = 1 V. Mọi giá trị dBV dương biểu thị điện áp trên 1V và bất kỳ giá trị dBV âm nào biểu thị điện áp dưới 1 V.

Điện áp thường được sử dụng để xác định cường độ của tín hiệu âm thanh.

Các điện áp được sử dụng nói chung là xếp hạng gốc-trung bình (RMS) hơn là xếp hạng đỉnh-đỉnh (P-P). RMS cho chúng ta biết một cách hiệu quả “mức trung bình” của một tín hiệu có biên độ âm và dương dọc theo dạng sóng của nó. Đó là trường hợp của tín hiệu âm thanh.

Ví dụ: tín hiệu âm thanh mức micrô thường nằm trong khoảng từ 1 mV đến 100 mV (0,001 V đến 0,1 V). Tín hiệu mức dòng thường là khoảng 1 volt. Tín hiệu mức loa có thể lên tới 100 V.

Mức đường dây tiêu dùng danh nghĩa được đặt thành -10 dBV. Điều này có nghĩa là trong thiết bị đường dây tiêu dùng (thường không cân bằng), cường độ danh định của tín hiệu âm thanh phải là khoảng -10 dBV hoặc ~ 0,316 V (~ 316 mV) AC.

dBu
dBu là viết tắt của decibel với tham chiếu đến 0,7746 vôn với một mạch mở hoặc không tải.

Chữ “u” bắt nguồn từ thuật ngữ “không tải”. Hình 0,7746 V thể hiện mức điện áp cung cấp 1 mW trong điện trở 600Ω, là trở kháng tham chiếu tiêu chuẩn trong mạch âm thanh điện thoại.

Chúng ta biết rằng điện áp là đại lượng công suất gốc, vì vậy phương trình dBu là:

Giá trị dBu = 20 • log10 (V / V0)

Ở đâu:

V là mức điện áp (tính bằng vôn)
V0 là điểm tham chiếu của 0,7746 vôn

Vì vậy, khi đó 0 dBu = 0,7746 vôn. Một lần nữa, lưu ý rằng điện áp là RMS chứ không phải P-P.

Mức đường dây chuyên nghiệp danh nghĩa (thường được cân bằng) được chấp nhận là +4 dBu. Điều này chuyển thành 1,228 volt RMS.

So sánh dBu với dBV, chúng ta có những điều sau:

0 dBV = 2,218 dBu = 1 VRMS
-10 dBV = -7,782 dBu = 0,316 VRMS
0 dBu = -2.218 dBV = 0.7746 VRMS
+4 dBu = 1,782 dBV = 1,228 VRMS
Cũng lưu ý rằng +4 dBu bằng 0 VU (đơn vị âm lượng), đây là một hệ thống đo lường cũ được tạo ra để giúp các kỹ sư nhắm đến một mức tín hiệu nhất định.

dBm
dBm là viết tắt của decibel có tham chiếu đến một miliwatt.

dBm không được sử dụng quá thường xuyên trong các thiết bị âm thanh. Mặc dù công suất thường là đại lượng mà chúng tôi quan tâm khi khuếch đại tín hiệu cho loa, chúng tôi có xu hướng sử dụng watt hơn là dBm.

Giống như dBu, dBm thường được tham chiếu liên quan đến trở kháng 600 ohm.

Chúng ta biết rằng công suất điện là một đại lượng công suất, do đó phương trình dBm là:

Giá trị dBm = 10 • log10 (P / P0)

Ở đâu:
P là mức công suất (tính bằng miliwatt)
P0 là điểm tham chiếu của 1 miliwatt

dBm đôi khi được sử dụng để xác định các lớp Bluetooth và công nghệ Bluetooth ngày càng trở nên gắn bó hơn với công nghệ âm thanh. Ví dụ:

Bluetooth Lớp 1 (phạm vi 30m): 20 dBm = 100 mW
Bluetooth Class 2 (phạm vi 10m): 4 dBm = 2,5 mW
Bluetooth Lớp 3 (phạm vi 1m): 0 dBm = 1 mW
dBFS
dBFS là viết tắt của decibel so với quy mô đầy đủ.

dBFS được sử dụng trong hệ thống âm thanh kỹ thuật số và tham chiếu đến mức đỉnh tối đa của tín hiệu âm thanh.

Mức đỉnh tối đa đạt được ở cuối độ phân giải độ sâu bit nhị phân (nói chung là tất cả các giá trị 1 trong hệ thống 16 bit hoặc 24 bit). Khi đó, tất cả các số 0 sẽ không đại diện cho tín hiệu kỹ thuật số.

 

Vì vậy, bất cứ điều gì trên 0 dBFS đều dẫn đến cắt / biến dạng kỹ thuật số trong đó dạng sóng bị cắt sạch. Không giống như độ méo / bão hòa tương tự, âm thanh dễ chịu với số lượng thích hợp, chúng tôi thường muốn tránh cắt kỹ thuật số bằng mọi giá.

Do đó, chúng tôi muốn các giá trị dBFS là âm.

Mặc dù không có công thức cụ thể cho dBFS, chúng tôi biết rằng với mỗi -6 dBFS, chúng tôi có hiệu quả giảm một nửa biên độ của tín hiệu kỹ thuật số.

dBFS không được phép cùng với các đơn vị SI (như vôn, watt, Pascal, v.v.). Để dễ hình thành khái niệm, âm thanh kỹ thuật số có thể được coi là đại diện của âm thanh tương tự và dBFS có thể được coi là đại diện của decibel “thực”.

Thật không may, có sự khác biệt về dải động và lấy mẫu quá mức giữa các thiết bị âm thanh kỹ thuật số. Không có tiêu chuẩn nào được áp dụng giữa mức dBFS và mức tương tự.

Thay vào đó, chúng tôi có các thông số kỹ thuật và đề xuất khác nhau trên khắp thế giới.

So sánh micro Sennheiser E835 với micro Shure SM58

Liên minh Phát thanh Truyền hình Châu Âu (EBU) có các thông số kỹ thuật / đề xuất sau:

+ 18dBu ở 0dBFS.
−18dBFS làm mức căn chỉnh.
Post & Film là −18dBFS = 0 VU.
Các đài truyền hình Vương quốc Anh đã đặt mức căn chỉnh thành 0 dBu (PPM 4 hoặc -4 VU)

Các đài truyền hình Hoa Kỳ chỉ định + 24dBu tại 0dBFS

Tiêu chuẩn SMPTE của Mỹ (Hiệp hội Kỹ sư Điện ảnh và Truyền hình) xác định:

−20dBFS = 0 VU = + 4dBu
−20dBFS làm mức căn chỉnh.
Có nhiều tiêu chuẩn khác trên thế giới. Khi làm việc với các cấp độ làm chủ kỹ thuật số, hãy đảm bảo rằng bạn đang sử dụng bất kỳ tiêu chuẩn nào được đặt ra cho dự án.

dBTP (decibel so với đỉnh thực) sử dụng dBFS nhưng được đo bằng máy đo đỉnh thực. Đỉnh thực đại diện cho mức tối đa tuyệt đối của dạng sóng tín hiệu kỹ thuật số. Nó rất chi tiết để đo các mức đỉnh của mẫu vài ví dụ về âm thanh kỹ thuật số.

LUFS (Đơn vị độ ồn so với Quy mô đầy đủ) thường được sử dụng thay vì dBFS để thể hiện tốt hơn độ lớn cảm nhận được của âm thanh kỹ thuật số.

dB SPL
dB SPL là viết tắt của decibel liên quan đến ngưỡng áp suất âm thanh của thính giác con người.

Chúng ta biết rằng mức áp suất âm thanh là đại lượng công suất gốc, do đó chúng ta có phương trình sau:

Giá trị dB SPL = 20 • log10 (P / P0)

Ở đâu:
P là mức áp suất âm thanh (tính bằng Pascals)
P0 là điểm tham chiếu của 2 x 10-5 Pa hoặc 0,0002 Pa

Trong bảng sau, chúng tôi có xếp hạng dB SPL cùng với các phép đo áp suất tương ứng của chúng (tính bằng Pascals). Các ví dụ phổ biến về các nguồn tạo ra các mức âm thanh này cũng được hiển thị.

dB SPL Pascal Sound Source Example
0 dB SPL 0.00002 Pa Threshold of hearing
10 dB SPL 0.000063 Pa Leaves rustling in the distance
20 dB SPL 0.0002 Pa Background of a soundproof studio
30 dB SPL 0.00063 Pa Quiet bedroom at night
40 dB SPL 0.002 Pa Quiet library
50 dB SPL 0.0063 Pa Average household with no talking
60 dB SPL 0.02 Pa Normal conversational level (1 meter distance)
70 dB SPL 0.063 Pa Vacuum cleaner (1 meter distance)
80 dB SPL 0.2 Pa Average city traffic
90 dB SPL 0.63 Pa Transport truck (10 meters)
100 dB SPL 2 Pa Jackhammer
110 dB SPL 6.3 Pa Threshold of discomfort
120 dB SPL 20 Pa Ambulance siren
130 dB SPL 63 Pa Jet engine taking off
140 dB SPL 200 Pa Threshold of pain

Áp suất âm thanh thay đổi thường được gọi theo kiểu gốc trung bình bình phương (như điện áp của tín hiệu âm thanh) chứ không phải là đỉnh-đỉnh.

RMS, một lần nữa, là một phép đo SPL “trung bình”. Tính trung bình không hoạt động trong trường hợp SPL vì nó tạo ra cả áp suất dương và áp suất âm so với áp suất xung quanh của môi chất.

Giống như trong thiết bị âm thanh, có một khoảng không gian hạn chế cho mức áp suất âm thanh.

Khoảng trống được định nghĩa là dải động có sẵn (nhưng lý tưởng là không được sử dụng) trong âm thanh và âm thanh.

Khoảng không trong âm thanh kỹ thuật số được giới hạn ở 0 dBFS; khoảng không trong thiết bị âm thanh bị giới hạn ở dBu nhất định hoặc giới hạn công suất khi bắt đầu có hiện tượng méo tiếng.

Đối với áp suất âm thanh, giới hạn lý thuyết cho khoảng không là lượng áp suất khí quyển. Áp suất khí quyển tiêu chuẩn cho không khí là 101,325 Pa, mặc dù áp suất thực tế của không khí chắc chắn có thể thay đổi.

Một quan niệm sai lầm phổ biến là mức áp suất âm thanh tối đa trước khi “cắt” là 194 dB SPL. Điều này được hiển thị trong công thức:

dB = 20 • log10 (P / P0)

Ở đâu:
P = 101,325 Pa
P0 = 0,00002 Pa

Điều này cho chúng tôi giá trị dB SPL chỉ trên 194 dB.

Tuy nhiên, dB SPL là RMS, không phải đỉnh, vì vậy SPL tối đa thực tế phải thấp hơn. Tất nhiên, mức độ lớn này không phổ biến và có khả năng hủy diệt sự sống.

Giờ đây, âm thanh được tạo ra từ nhiều tần số khác nhau, tất cả đều có những phản ứng khác nhau với môi trường tự nhiên. Không có cách nào đơn giản để kiểm tra SPL tối đa có thể mà không có sự phá hủy lớn.

Ở một tần số duy nhất và điều kiện lý tưởng, chúng ta sẽ yêu cầu biên độ đỉnh là 101,325 Pa và do đó, giá trị rms là 1√2 • 101,325 Pa = 71,648 Pa.

Việc cắm giá trị này vào phương trình của chúng ta sẽ cho chúng ta “SPL dB tối đa” là 191 dB SPL (vẫn cao đến mức nực cười!).

Trên giới hạn lý thuyết, “sóng âm thanh” sẽ tạo ra chân không (áp suất bằng không) tại các đáy dạng sóng của nó.

Các trường hợp mà sự cắt xén này xảy ra là rất hiếm.

Một số khoảnh khắc lịch sử mà SPL 191 dB đã vượt quá bao gồm:

Năm 1961: Thử nghiệm bom khinh khí RDS-202 của Liên Xô (ước tính 224 dB SPL).
1908: Vụ nổ sao băng Tunguska (ước tính 300 dB SPL)
1883: Núi lửa Krakatoa phun trào (ước tính 310 dB SPL)
Như bạn có thể tưởng tượng, vượt quá giới hạn này là chết người.

dBA (trọng số A)

dBA (A-weighted) được tính toán cho sự thay đổi trong nhận thức thính giác trong phạm vi tần số nghe được.

dBA cung cấp cho chúng ta sự thể hiện tốt hơn về những gì chúng ta nghe được trái ngược với dB SPL, không phụ thuộc vào độ nhạy tần số cụ thể trong thính giác của con người.

Thính giác của con người phản ứng khác nhau với các tần số khác nhau trong phạm vi có thể nghe được từ 20 Hz – 20.000Hz.

Nói chung, chúng ta là con người nhạy cảm hơn với các tần số trong dải từ 400 Hz đến 8.000 Hz so với các tần số thấp và cao cấp.

Nói cách khác, với cùng mức áp suất âm thanh, chúng ta sẽ cảm nhận được âm thanh ở dải trung lớn hơn so với tần số thấp hoặc cao cấp.

Điều này có thể được thể hiện trong Đường cong Fletcher-Munson dưới đây:

  • Chúng tôi thấy các tần số âm thanh từ 20 Hz đến 20 kHz dọc theo trục X và mức áp suất âm thanh tính bằng dB SPL dọc theo trục Y.
  • Các đường cong (đường thẳng) được vẽ trên sơ đồ đại diện cho các phons.
  • Phon là một đơn vị đo độ lớn cảm nhận được đối với âm dạng sóng thuần (tần số đơn).
  • Phon được khớp về mặt tâm sinh lý với tần số chuẩn là 1 kHz sao cho X dB SPL bằng với phon X ở 1 kHz. Sau đó, sóng hình sin được quét qua các tần số khác ở một mức áp suất âm thanh nhất định trong khi đo độ lớn cảm nhận được. Một số tần số được coi là to hơn âm 1 kHz, trong khi những tần số khác được cho là yên tĩnh hơn. Điện thoại cung cấp cho chúng tôi thông tin như vậy.

Một lần nữa, sức khỏe thính giác đóng một yếu tố chính trong độ nhạy cảm thực tế của thính giác. Điện thoại và các đường cong Fletcher-Munson chỉ đơn giản là khái quát cho thính giác trung bình của con người.

Như chúng ta có thể thấy từ các đường cong, chúng ta nhạy cảm nhất với các tần số tầm trung, đặc biệt là khoảng 4 kHz, nơi có phần lớn độ rõ của giọng nói.

Ví dụ, chúng ta hãy nhìn vào dòng 80 phon và những gì nó cho chúng ta biết. Chúng ta có thể suy ra điều sau từ đường cong Fletcher-Munson và đường 80 phon của nó:

Âm 1 kHz ở 80 dB SPL sẽ phát ra âm thanh to như âm 4 kHz ở 70 dB SPL.
Âm 4 kHz ở 70 dB SPL sẽ phát ra âm thanh to như âm 70 Hz ở 90 dB SPL.
Âm 70 Hz ở 90 dB SPL sẽ phát ra âm thanh to bằng với âm 10 kHz ở 85 dB SPL.
Có sự thay đổi lớn trong cách chúng ta nghe các tần số không có dải âm và hệ số decibel trọng số A cho điều này bằng cách giảm ảnh hưởng của tần số cao và tần số thấp lên các phép đo của nó.

NIOSH (Viện Quốc gia về An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp) và OSHA (Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp) đã công bố các giới hạn thời gian nghe an toàn ở các mức SPL decibel khác nhau (trọng số A). Kết quả của họ có thể được tìm thấy trong bảng sau:

NIOSH Standard (dBA) Equivalent Sound Pressure Level (at 1 kHz) Maximum Exposure Time Limit OSHA Standard (dBA) Equivalent Sound Pressure Level (at 1 kHz)
127 dBA 127 dB SPL
44.8 Pa
1 second 160 dBA 160 dB SPL
2.00 kPa
124 dBA 124 dB SPL
31.7 Pa
3 seconds 155 dBA 155 dB SPL
1.12 kPa
121 dBA 121 dB SPL
22.4 Pa
7 seconds 150 dBA 150 dB SPL
632 Pa
118 dBA 118 dB SPL
12.6 Pa
14 seconds 145 dBA 145 dB SPL
356 Pa
115 dBA 115 dB SPL
11.2 Pa
28 seconds 140 dBA 140 dB SPL
200 Pa
112 dBA 112 dB SPL
7.96 Pa
56 seconds 135 dBA 135 dB SPL
112 Pa
109 dBA 109 dB SPL
5.64 Pa
1 minute 52 seconds 130 dBA 130 dB SPL
63.2 Pa
106 dBA 106 dB SPL
3.99 Pa
3 minutes 45 seconds 125 dBA 125 dB SPL
35.6 Pa
103 dBA 103 dB SPL
2.83 Pa
7 minutes 30 seconds 120 dBA 120 dB SPL
20.0 Pa
100 dBA 100 dB SPL
2.00 Pa
15 minutes 115 dBA 115 dB SPL
11.2 Pa
97 dBA 97 dB SPL
1.42 Pa
30 minutes 110 dBA 110 dB SPL
6.32 Pa
94 dBA 94 dB SPL
1.00 Pa
1 hour 105 dBA 105 dB SPL
3.56 Pa
91 dBA 91 dB SPL
0.71 Pa
2 hours 100 dBA 100 dB SPL
2.00 Pa
88 dBA 88 dB SPL
0.50 Pa
4 hours 95 dBA 95 dB SPL
1.12 Pa
85 dBA 85 dB SPL
0.36 Pa
8 hours 90 dBA 90 dB SPL
0.63 Pa
82 dBA 82 dB SPL
0.25 Pa
16 hours 85 dBA 85 dB SPL
0.36 Pa

An toàn thính giác là quan trọng! Tôi luôn khuyên bạn nên tuân theo các giao thức của một trong những cơ quan quản lý được đề cập ở trên.

dBC (trọng số C)

Quan sát kỹ hơn các đường cong Fletcher-Munson, chúng ta thấy rằng thính giác của con người giảm (tương đối) trên 100 dB SPL.

Trọng số C được dành riêng cho các phép đo trong xếp hạng dB SPL cao hơn (<100 dB SPL). Như đã đề cập trước đó, các mức này nằm trong lãnh thổ của các buổi hòa nhạc rock lớn và tiếng kèn jackhammers và không được khuyến khích cho việc nghe lâu.

Hình ảnh này có thuộc tính alt trống; tên tệp của nó là mnm_Fletcher_Munson_Curves-1.jpg
Vì vậy, trong khi trọng số A phổ biến hơn làm giảm đáng kể các tần số cao và tần số thấp, thì thang đo trọng số C thực hiện việc lọc này ở mức độ thấp hơn để giải thích cho việc “làm phẳng” thính giác của con người trên 100 dB.

Trọng số C thường được sử dụng cho các phép đo Đỉnh trong thiết bị âm thanh và một số phép đo tiếng ồn trong đó việc truyền nhiễu âm trầm có thể là một vấn đề.

Như chúng ta có thể tưởng tượng, dBC ít phổ biến hơn dBA.

dBZ (trọng số Z)

Trọng số Z duy trì đáp ứng tần số phẳng trong khoảng từ 10 Hz đến 20 kHz với dung sai ± 1.5dB.

dBZ nhằm mục đích thay thế các phản hồi dB SPL “Tuyến tính” hoặc “Không trọng số” cũ hơn bằng cách xác định một dải tần số cụ thể.

Bạn sẽ hiếm khi thấy xếp hạng dBZ.


Việc sử dụng decibel trong âm thanh

Decibel thường được sử dụng để truyền dữ liệu thiết bị âm thanh. Hãy xem cách decibel được sử dụng trong âm thanh:

  • Lợi
  • Mức tín hiệu
  • Mức đầu vào tối đa
  • Dải động
  • Mất chèn máy biến áp
  • Tiếng ồn
  • Tỷ lệ từ chối chế độ chung
  • Nhiễu xuyên âm / tách kênh
  • Tự ồn (tiếng ồn tương đương)
  • Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu
  • Chuyển giao quyền lực
  • Mức áp suất âm thanh
  • Nhạy cảm
  • Mức áp suất âm thanh tối đa
  • Thiết bị suy giảm thụ động (pad)
  • Sức chịu đựng
  • Phản hồi thường xuyên
  • Băng thông nguồn
  • Trình điều khiển phù hợp
  • Phản hồi cực
  • Góc bao phủ
  • EQ
  • Tăng / giảm
  • Bộ lọc / bộ phân tần (dB / quãng tám)
  • Khử tiếng ồn
  • Khử tiếng ồn thụ động
  • Khử tiếng ồn chủ động

Lợi

Decibel có lẽ được sử dụng phổ biến nhất để xác định độ lợi. Về mặt kỹ thuật, độ lợi là tỷ lệ của tín hiệu đầu ra được khuếch đại với tín hiệu đầu vào (tiền khuếch đại).

Độ lợi là một phép đo không có đơn vị được định nghĩa về mặt kỹ thuật là một tỷ lệ tuyến tính. Decibel cung cấp thang đo logarit cho tỷ lệ này.

Khuếch đại tín hiệu âm thanh là tiêu chuẩn và độ lợi cũng vậy. Decibel là cách thông thường để đo lường và xác định độ lợi trong bộ khuếch đại âm thanh.

Những bài viết liên quan:

Mức tín hiệu

Decibel rất phổ biến trong việc xác định mức độ của tín hiệu âm thanh.

Hai phép đo decibel mức tín hiệu âm thanh phổ biến nhất là:

dBV: decibel so với điện áp 1 vôn.
1 vôn = 0 dBV
dBu: decibel so với điện áp 0,7746 vôn.
0,7746 vôn = 0 dBu
dBFS: decibel so với trần kỹ thuật số là 0 dBFS.
Để đưa hai xếp hạng này vào góc nhìn xa hơn:

Mức đường dây danh định của người tiêu dùng = -10 dBV (0,3162 vôn)
Mức dòng chuyên nghiệp = +4 dBu (1.228 volt)
Cắt âm thanh kỹ thuật số xảy ra trên 0 dBFS

Dưới đây là một số công thức để xác định mức tín hiệu âm thanh tương tự (điện áp):

Mức (tính bằng dB) = 20 • log (V / V0)

Điện áp (tính bằng vôn) = V0 • 10L (tính bằng dB) / 20

Trong đó V0 = 1 V để đo dBV và V0 = 0,7746 để đo dBu.

Các đơn vị decibel này được sử dụng rộng rãi để đo mức tín hiệu.

dBV, dBu và dBFS có thể được tìm thấy trong các thông số kỹ thuật âm thanh sau:

Mức đầu vào tối đa: cường độ tín hiệu tối đa có thể điều khiển đầu vào mà không bị méo và quá tải đáng kể.
Dải động: phạm vi giữa tín hiệu yên tĩnh nhất có thể (tầng nhiễu) và tín hiệu lớn nhất có thể.
Mất tín hiệu chèn biến áp: bất kỳ sự mất tín hiệu nào khi kết nối các loa phân tán vào một hệ thống phân tán.
Tiếng ồn
Giá trị decibel cũng thường được sử dụng để chỉ định nhiễu trong tín hiệu.

Thông số kỹ thuật tiếng ồn phổ biến cho thiết bị âm thanh bao gồm:

Tỷ lệ loại bỏ chế độ chung: lượng tiếng ồn / loại bỏ nhiễu xảy ra do bộ khuếch đại vi sai trong đầu vào cân bằng.
Nhiễu xuyên âm / Tách kênh: lượng tín hiệu sẽ tràn từ kênh bên phải sang kênh bên trái và ngược lại.
Tự nhiễu (Tiếng ồn tương đương): tiếng ồn cố hữu do thiết bị điện tử của thiết bị âm thanh đang hoạt động tạo ra.
Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu: tỷ lệ giữa tín hiệu dự định với nhiễu không mong muốn trong một tín hiệu âm thanh tổng thể.
Những bài viết liên quan:
• Micrô tự nhiễu là gì? (Mức ồn tương đương)
• Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt cho micrô là gì?

Chuyển điện

Truyền công suất đề cập đến lượng điện năng được truyền giữa các thiết bị âm thanh (lượng điện năng tiêu thụ khi tải). Đó là một cách khác để cho chúng ta biết cường độ của tín hiệu âm thanh.

Công suất âm thanh thường được đo bằng watt khi áp dụng cho bộ khuếch đại công suất và loa.

Trong các thiết bị âm thanh khác, nó thường được định nghĩa bằng dBm (decibel được tham chiếu đến 1 milliwatt).

0 dBm = 1 mW.

Về mặt kỹ thuật, điều này chỉ đề cập đến công suất và không xem xét điện áp, dòng điện hoặc điện trở / trở kháng.

Điều đó đang được nói, các quy ước cho phép chúng tôi giả định dBm được tham chiếu đến 1 miliwatt tiêu hao vào tải 600Ω.

Với tải 600Ω, 0,775 V (0 dBu) sẽ tạo ra 1 mW (0 dBm).

dBm không được sử dụng quá mức nữa vì giả định này.

Phương trình tính dBm như sau:

dBm = 10 • log (P / P0)

Trong đó P0 = 1 mW

Mức áp suất âm thanh

Các phép đo mức áp suất âm thanh (SPL) sẽ cho chúng ta biết rất nhiều về cường độ của sóng âm thanh. SPL có thể được đo tuyến tính bằng Pascal (đơn vị SI) hoặc pound-per-inch vuông (đơn vị hệ Anh).

Tuy nhiên, SPL thường được đo bằng dB SPL. Đó là áp suất âm thanh decibel so với ngưỡng nghe của con người (20 x 10-6 Pa hoặc 20 µPa).

Phương trình tính dB SPL từ các phép đo áp suất Pascal điển hình như sau:

dB SPL = 20 • log (P / P0)

Trong đó P0 = 20 x 10-6 Pa

Bộ chuyển đổi âm thanh bao gồm micrô, tai nghe, loa phóng thanh và hơn thế nữa.

Trong số các thiết bị này, giá trị dB SPL được sử dụng để mô tả một số điều, chủ yếu là:

Độ nhạy cảm của loa

Độ nhạy của micrô cho chúng ta biết mức tín hiệu mà micrô sẽ xuất ra đối với mức áp suất âm thanh nhất định tại màng chắn của micrô.

Độ nhạy của tai nghe cho chúng ta biết mức áp suất âm thanh mà tai nghe sẽ tạo ra (ở tai người nghe khi tai nghe được đeo như dự định) khi Mức tín hiệu iven (thường được đo là 1 mW) được áp dụng cho nó.

Độ nhạy của loa cho chúng ta biết mức áp suất âm thanh mà loa sẽ tạo ra ở một khoảng cách nhất định (thường là 1 mét) khi một mức tín hiệu nhất định (thường được đo ở 1 watt hoặc 2,83 volt) được áp dụng cho nó.

Mức áp suất âm thanh tối đa

Mức áp suất âm thanh tối đa của micrô cho chúng ta biết micrô có thể chuyển đổi hiệu quả thành tín hiệu âm thanh bao nhiêu SPL mà không bị biến dạng.

Mức áp suất âm thanh tối đa (thường được gọi là mức đầu ra tối đa) cho tai nghe và loa đề cập đến SPL tối đa (được đo ở một khoảng cách nhất định) mà thiết bị sẽ tạo ra mà không bị biến dạng đáng kể.

Thiết bị suy giảm thụ động (Pad)

Tấm đệm là một mạch có thể chuyển đổi thụ động được đặc trưng trong một số thiết bị âm thanh có tác dụng làm giảm mức tín hiệu xuống một mức xác định. Lượng suy giảm được xác định trước trong thiết kế tấm đệm và thường được đo bằng decibel.

Cụ thể hơn, giá trị pad được xác định bằng giá trị dB âm (so với mức tín hiệu đầu ra suy giảm so với mức tín hiệu đầu vào).

Sức chịu đựng
Dung sai là “biên độ hoặc sai số” hoặc “biên độ dao động” giúp cung cấp ý nghĩa cho các thông số kỹ thuật khác.

Dung sai thường được đo bằng decibel (so với giá trị trung bình hoặc giá trị tại điểm). Đây là các phép đo sau dấu “+/-” hoặc “±”.

Có một dung sai cho chúng tôi ý tưởng tốt hơn nhiều về bất kỳ phạm vi âm thanh nào. Nó thường được nhìn thấy trong các thông số kỹ thuật của thiết bị âm thanh sau:

  • Phản hồi thường xuyên
  • Băng thông nguồn
  • Trình điều khiển phù hợp
  • Tần số cắt
  • Phản hồi cực
  • Góc phủ sóng

Phản hồi thường xuyên

Đáp ứng tần số đề cập đến độ nhạy tần số cụ thể của thiết bị âm thanh.

Nói cách khác, một thiết bị âm thanh sẽ sản xuất, tái tạo hoặc xử lý tín hiệu âm thanh tốt như thế nào (và đồng đều). Thiết bị âm thanh có tô màu tín hiệu bằng cách cắt bỏ một số tần số nhất định trong khi giảm hoặc tăng cường các tần số khác không?

Lưu ý rằng phạm vi thính giác của con người là 20 Hz đến 20.000 Hz.

Đáp ứng tần số được hiển thị tốt nhất bằng biểu đồ:

Tần số (tính bằng Hertz) dọc theo trục X
Độ nhạy (tính bằng decibel) dọc theo trục Y
Dưới đây là biểu đồ tần suất đáp ứng của Shure SM57 (liên kết để kiểm tra giá trên Amazon) làm ví dụ. Chúng tôi có thể thấy điều đó:

SM57 không có khả năng tạo ra 20 Hz đến 20.000 Hz.

Không phải tất cả các tần số mà micrô phát ra sẽ được thể hiện như nhau trong tín hiệu đầu ra.

Tuy nhiên, đáp ứng tần số thường chỉ được định nghĩa là phạm vi giữa tần số thấp nhất mà thiết bị có khả năng xử lý và tần số cao nhất mà thiết bị có thể xử lý.

Các phạm vi khá vô dụng nếu không có một số loại giá trị dung sai sẽ cho chúng ta biết các điểm mà tại đó quá trình xử lý / độ nhạy phụ thuộc vào tần số của đơn vị sẽ bị rơi ra.

Ví dụ, 20 Hz – 20.000 Hz ít mang tính mô tả hơn nhiều so với 20 Hz – 20.000 Hz ± 3 dB.

Băng thông nguồn

Đặc điểm kỹ thuật này khá giống với đáp ứng tần số. Nó đề cập đến băng thông (dải tần số) mà một bộ khuếch đại có thể xuất ra một cách hiệu quả.

Mặc dù một biểu đồ sẽ là tốt nhất để hiểu, giá trị dung sai (đo bằng dB) rất hữu ích để hiểu băng thông công suất.

Trình điều khiển phù hợp

Thông số kỹ thuật tai nghe này cho chúng ta biết khoảng sai số tối đa cho các mức đầu ra tương đối của hai trình điều khiển (trái và phải).

Phản hồi cực

Phản hồi cực (còn được gọi là mẫu cực) của micrô đề cập đến hướng của micrô đó.

Nói cách khác, nó cho chúng ta biết, liên quan đến hướng trên trục của micrô, cách micrô sẽ thu nhận âm thanh từ tất cả các hướng khác.

Thông số kỹ thuật của micrô này được xác định tốt nhất bằng một biểu đồ như micrô cardioid Shure SM57 đã nói ở trên. Chúng ta có thể thấy từ các biểu đồ bên dưới rằng:

Hình thái cực thay đổi theo tần số (trở nên có hướng hơn ở tần số cao hơn).
Điểm nhạy cảm nhất là trên trục (0º) và được đặt ở 0 dB. Tất cả các góc khác đều liên quan đến tham chiếu 0 dB đó.

Bên cạnh (hoặc thay vì) biểu đồ, micrô có thể có tiêu đề mẫu phân cực định tính (chẳng hạn như mẫu cardioid được đề cập ở trên). Nó cũng có thể có góc chấp nhận với “dung sai” hoặc tần số cắt.

Ví dụ: Shure SM57 có thể có góc chấp nhận mẫu đón là 60º ± 3 dB

Góc phủ loa

Góc phủ sóng là đầu ra của loa. Hầu hết các loa ít nhất là có hướng (đặc biệt là ở tần số trung và tần số trên) do trình điều khiển và thùng loa tương đối lớn của chúng.

Decibel liên quan đến phản hồi trên trục rất hữu ích để xác định điểm / ngưỡng giới hạn đã đặt tại đó hướng của người nói có thể được xác định.

EQ

Decibel được sử dụng để xác định việc cắt và tăng cường phụ thuộc vào tần số xảy ra với cân bằng âm thanh.

Bộ lọc (bao gồm cả những bộ lọc được sử dụng trong bộ phân tần của loa) cũng có thể được xác định bằng cách sử dụng decibel. Cụ thể hơn, các bộ lọc chủ yếu được xác định bởi cuộn tắt (decibel / quãng tám), trong đó chúng làm giảm mức độ của âm thanh.

Khử tiếng ồn

Khử tiếng ồn là một thông số kỹ thuật của tai nghe cho chúng ta biết mức độ mà tai nghe sẽ chặn tiếng ồn bên ngoài. Điều này thường được đo bằng decibel liên quan đến “tiếng ồn” mà chúng ta sẽ nghe thấy nếu không đeo tai nghe.

Điều này đúng với loại bỏ tiếng ồn chủ động và thụ động.

Loại bỏ tiếng ồn thụ động là sự ngăn chặn cơ học đơn giản của sóng âm thanh đi vào ống tai.

Loại bỏ tiếng ồn chủ động đề cập đến việc sử dụng các mạch phức tạp hoàn chỉnh với micrô, mạch chuyển tiếp và phản hồi, điều chỉnh pha và âm lượng và loa để đưa sóng âm thanh chống nhiễu vào đầu ra tai nghe.

Để lại một bình luận

zalo
call0888 276 488
Top