Bunyi memindahkan tenaga melalui gangguan tekanan dalam medium. Kuasa menerangkan kadar pemindahan tenaga, manakala keamatan menerangkan berapa banyak kuasa gelombang melalui setiap unit luas. Bagi gelombang bunyi, keamatan purata boleh ditulis sebagai I = P/A dan unitnya ialah watt per meter persegi.
Penyebaran geometri mengurangkan keamatan
Jika sumber kecil memancarkan kuasa yang sama secara seragam ke semua arah dan kehilangan tenaga boleh diabaikan, tenaga tersebar pada permukaan sfera yang semakin besar. Oleh itu keamatan berkurang mengikut kuasa dua jarak. Jika jarak daripada sumber digandakan, keamatan ideal menjadi satu perempat daripada nilai asal.
Desibel menukar julat keamatan yang besar kepada skala logaritma
Keamatan ialah kuasa per unit luas dalam W/m², manakala aras keamatan bunyi ialah ukuran logaritma relatif kepada nilai rujukan dan dinyatakan dalam desibel, dengan hubungan β = 10 log₁₀(I/I₀). Nilai rujukan I₀ bagi bunyi dalam udara lazimnya 10⁻¹² W/m². Oleh sebab skala ini logaritma, peningkatan keamatan sepuluh kali ganda menambah 10 dB, manakala penggandaan keamatan menambah kira-kira 3 dB.
Contoh: keamatan 1 W/m² memberi β = 10 log₁₀(1/10⁻¹²) = 120 dB. Aras sekitar ini sering dikaitkan dengan ambang kesakitan, walaupun ambang sebenar berbeza antara individu. Keamatan 10⁻⁶ W/m² memberi β = 60 dB. Jika sumber titik memancar secara seragam dalam ruang bebas tanpa pantulan, dan bunyi 80 dB diukur pada jarak 1 m, keamatan pada 2 m menjadi satu perempat, jadi aras turun sebanyak 10 log₁₀(4) ≈ 6 dB kepada kira-kira 74 dB. Pengiraan ini bergantung pada andaian sumber titik dalam ruang bebas.
Keamatan fizikal tidak sama dengan kelantangan yang dirasai
Telinga manusia tidak bertindak balas sama terhadap semua frekuensi. Dua bunyi dengan tahap desibel yang sama boleh dirasakan berlainan kuat jika frekuensinya berbeza. Persepsi juga dipengaruhi oleh tempoh, spektrum dan keadaan pendengaran. Oleh itu aras dalam desibel ialah ukuran logaritma yang berkait dengan kuantiti fizikal bunyi, bukan ukuran lengkap pengalaman subjektif kelantangan.
Mikrofon menukar turun naik tekanan kepada isyarat boleh ukur
Mikrofon terkalibrasi dan meter tahap bunyi mengukur perubahan tekanan bunyi lalu menukarkannya kepada nilai tahap yang boleh dibandingkan. Dalam medan bunyi bebas yang ringkas, tekanan dan keamatan mempunyai hubungan yang teratur. Dalam bilik sebenar, pantulan, penyerapan, arah sumber dan kedudukan mikrofon boleh mengubah bacaan.
Hukum kuasa dua songsang ialah model, bukan jaminan semua keadaan
Hubungan kuasa dua songsang paling sesuai bagi sumber titik yang memancar hampir seragam dalam ruang terbuka. Dekat dengan sumber, dalam ruang bergema, di belakang penghalang atau apabila sumber sangat berarah, keamatan tidak semestinya mengikut model mudah itu. Pengukuran lapangan perlu menilai geometri dan persekitaran sebenar.
Sejarah ringkas
Unit bel dinamakan sempena Alexander Graham Bell dan pada asalnya digunakan dalam kejuruteraan telefon untuk menyatakan kehilangan isyarat. Desibel, iaitu satu persepuluh bel, menjadi unit yang lebih praktikal untuk menyatakan aras bunyi.
Bagaimana kita mengetahui hal ini?
Apakah takrif keamatan bunyi?