Ressib-nsk.ru

Ресиб НСК
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что значит децибел

Значение слова «децибел»

  • Децибе́л (русское обозначение: дБ; международное: dB) — дольная единица бела, равная одной десятой этой единицы. Бел выражает отношение двух значений энергетической величины десятичным логарифмом этого отношения.

двух значений энергетической величины

, такой как мощность, энергия, плотность энергии и т. п., выраженное в децибелах, определяется по формуле:

Отсюда следует, что увеличение энергетической величины на 1 дБ означает её увеличение в

Энергетические величины пропорциональны квадратам силовых величин (или величин поля, как принято в международных документах), таких как звуковое давление, электрическое напряжение, сила электрического тока и т. п., поэтому отношение

двух значений силовой величины

, выраженное в децибелах, определяется по формуле:

Отсюда следует, что увеличение силовой величины на 1 дБ означает её увеличение в

Децибел относится к единицам, не входящим в Международную систему единиц (СИ), но в соответствии с решением Международного комитета мер и весов допускается к применению без ограничений совместно с единицами СИ. В основном применяется в электросвязи, акустике, радиотехнике.

децибе́л

1. физ. единица измерения громкости звука; десятая часть бела

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: подкрепить — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Ассоциации к слову «децибел&raquo

Синонимы к слову «децибел&raquo

Предложения со словом «децибел&raquo

  • Поэтому она быстро приобрела профессиональный тон, голос физика – ясный, уверенный, громкостью на несколько децибел превышающий потребности разговора.

Сочетаемость слова «децибел&raquo

  • на повышенных децибелах
  • уровень децибелов
    на пару децибел
  • набирал децибелы
  • (полная таблица сочетаемости)

Понятия со словом «децибел»

Отправить комментарий

Дополнительно

  • Как правильно пишется слово «децибел»
  • Склонение существительного «децибел» (изменение по числам и падежам)
  • Цитаты со словом «децибел» (подборка цитат)
  • Перевод слова «децибел» и примеры предложений (английский язык)
Предложения со словом «децибел&raquo

Поэтому она быстро приобрела профессиональный тон, голос физика – ясный, уверенный, громкостью на несколько децибел превышающий потребности разговора.

– Неправда. У лайнера мотор выдаёт две сотни децибел. – Никакое брюхо на такое не способно, как бы оно ни проголодалось.

Самый громкий звук, полученный в лабораторных условиях, составил двести десять децибел.

Что значит децибел

Я конечно всегда знал, что такое децибел, все-таки высшее образование получил в свое время. Логарифмическая единица, учитывающая особенности человеческого слуха, и т. д. и т. п. Но на практике часто путался, когда встречал указанные уровни в децибелах для мощности, напряжений, уровня шума. И тут обнаружил для себя замечательное руководство, раскладывающее все по полочкам — видеоблог Александра Щербина (ensemb) [1].

Посмотрите это видео, не пожалеете. Сухая информация [2] переведена автором в доступное и занимательное изложение, плюс добавлена история появления термина децибел. Больше всего понравились 3 вещи:

1. Децибел это всегда оценка соотношения. Автор сделал акцент на том, что децибел всегда определяет не абсолютную величину, а отношение какой-то величины к базовой величине. Таким образом, если Вы встретили где-то величину в децибелах, то нужно обязательно знать, относительно какого значения указанная величина измеряется.

2. Децибел для энергетической и силовой величины. Важное отличие коэффициента в децибелах для напряжения (или тока) и для мощности: децибелы для напряжения больше в 2 раза (потому что для напряжения десятичный логарифм берется от квадрата соотношения напряжений).

Вот так определяется децибелы для мощности P (это может быть также любая энергетическая величина) относительно базовой величины Pbase:

Вот так определяются децибелы для напряжения U (это может быть также ток, т. е. любая силовая величина) относительно базовой величины Ubase:

U
D = 20 lg ——
Ubase

3. Перевод децибелов в пропорцию. Приведен простой способ переводить децибелы в разы — запомнить значения раз для 6 dB (2 раза для напряжений и 4 раза для мощностей) и 20 dB (10 раз для напряжений и 100 раз для мощностей), представить значение децибел в виде сумм или разностей, а потом эти суммы и разности перемножить или поделить. Основное правило: «Децибелы складываются и вычитаются, а разы соответственно умножаются и делятся».

[Частые ошибки, допускаемые с децибелами]

Об этом очень хорошо рассказано в видеоролике [4].

1. Ошибка, когда говорят от децибелах, и при этом не указывают, относительно какой они величины.

2. Путают децибелы для амплитуды и мощности. Пока идет речь строго об амплитуде или строго о мощности, то децибелы работают нормально. Но как только произошел переход с амплитуды на мощность (или наоборот), то происходит ошибка.

3. Путаница с отрицательными величинами децибел. Например, говорят, что уровень сигнала на -6 dB ниже. Вероятно, хотели сказать, что сигнал меньше какого-то, но если подходить строго, то для обозначения уменьшения сигнала надо говорить «сигнал отличается на -6 dB», или «сигнал на 6 dB ниже», или даже «сигнал на -6 dB выше». Все эти три фразы означают одно и тоже — амплитуда сигнала стала в 2 раза меньше.

[Таблица децибельных единиц]

Что такое децибел?

Перевод из децибел в разы и обратно

Довольно часто в популярной радиотехнической литературе, в описании электронных схем употребляется единица измерения – децибел (дБ или dB).

При изучении электроники начинающий радиолюбитель привык к таким абсолютным единицам измерения как Ампер (сила тока), Вольт (напряжение и ЭДС), Ом (электрическое сопротивление) и многим другим, с помощью которых обозначают количественно тот или иной электрический параметр (ёмкость, индуктивность, частоту).

Начинающему радиолюбителю, как правило, не составляет особого труда разобраться, что такое ампер или вольт. Тут всё понятно, есть электрический параметр или величина, которую нужно измерить. Есть начальный уровень отсчёта, который принимается по умолчанию в формулировке данной единицы измерения. Есть условное обозначение этого параметра или величины (A, V). И вправду, как только мы читаем надпись 12 V, то мы понимаем, что речь идёт о напряжении, аналогичном, например, напряжению автомобильной аккумуляторной батареи.

Но как только встречается надпись, к примеру: напряжение повысилось на 3 дБ или мощность сигнала составляет 10 дБм (10 dBm), то у многих возникает недоумение. Как это? Почему упоминается напряжение или мощность, а значение указывается в каких-то децибелах?

Практика показывает, что не многие начинающие радиолюбители понимают, что же такое децибел. Попытаемся развеять непроглядный туман над такой таинственной единицей измерения как децибел.

Что такое децибел?

Единицу измерения под названием Бел стали впервые применять инженеры телефонной лаборатории Белла. Децибел является десятой частью Бела (1 децибел = 0,1 Бел). На практике широко используется как раз децибел.

Как уже говорилось, децибел, это особенная единица измерения. Стоит отметить, что децибел не является частью официальной системы единиц СИ. Но, несмотря на это, децибел получил признание и занял прочное место наряду с другими единицами измерения.

Вспомните, когда мы хотим объяснить какое-либо изменение, мы говорим, что, например, стало ярче в 2 раза. Или, например, напряжение упало в 10 раз. При этом мы устанавливаем определённый порог отсчёта, относительно которого и произошло изменение в 10 или 2 раза. С помощью децибел также измеряют эти “разы”, только в логарифмическом масштабе.


График логарифмической зависимости

Например, изменение на 1 дБ, соответствует изменению энергетической величины в 1,26 раза. Изменение на 3 дБ соответствует изменению энергетической величины в 2 раза.

Но зачем так заморачиваться с децибелами, если отношения можно измерять в разах? На этот вопрос нет однозначного ответа. Но уж, поскольку, децибелы активно применяются, то наверняка это оправдано.

Причины для использования децибел всё-таки есть. Перечислим их.

Частично ответ на этот вопрос кроется в так называемом законе Вебера-Фехнера. Это эмпирический психофизиологический закон, т.е основан он на результатах реальных, а не теоретических экспериментов. Суть его заключается в том, что любые изменения каких-либо величин (яркости, громкости, веса) ощущаются нами при условии, если эти изменения носят логарифмический характер.


График зависимости ощущения громкости от силы (мощности) звука. Закон Вебера-Фехнера

Так, например, чувствительность человеческого уха уменьшается с ростом уровня громкости звукового сигнала. Именно поэтому, при выборе переменного резистора, который планируется применить в регуляторе громкости звукового усилителя стоит брать с показательной зависимостью сопротивления от угла поворота ручки регулятора. В этом случае, при повороте движка регулятора громкости звук в динамике будет нарастать плавно. Регулировка громкости будет линейной, так как показательная зависимость регулятора громкости компенсирует логарифмическую зависимость нашего слуха и в сумме станет линейной. При взгляде на рисунок это станет более понятно.


Зависимость сопротивления переменного резистора от угла поворота движка (А-линейная, Б-логарифмическая, В-показательная)

Здесь показаны графики зависимости сопротивления переменных резисторов разных типов: А – линейная, Б – логарифмическая, В – показательная. Как правило, на переменных резисторах отечественного производства указывается, какой зависимостью обладает переменный резистор. На тех же принципах основаны цифровые и электронные регуляторы громкости.

Также стоит отметить, что человеческое ухо воспринимает звуки, мощность которых различается на колоссальную величину в 10 000 000 000 000 раз! Таким образом, самый громкий звук отличается от самого тихого, который может уловить наш слух, на 130 дБ (10 000 000 000 000 раз).

Вторая причина широкого использования децибел является простота вычислений.

Согласитесь, что куда проще при вычислениях использовать небольшие числа вроде 10, 20, 60,80,100,130 (наиболее часто используемые числа при расчёте в децибелах) по сравнению с числами 100 (20 дБ), 1000 (30 дБ), 1000 000 (60 дБ),100 000 000 (80 дБ),10 000 000 000 (100 дБ), 10 000 000 000 000 (130 дБ). Ещё одним достоинством децибел является то, что их просто суммируют. Если проводить вычисления в разах, то числа необходимо умножать.

Например, 30 дБ + 30 дБ = 60 дБ (в разах: 1000 * 1000 = 1000 000). Думаю, с этим всё ясно.

Также децибелы очень удобны при графическом построении различных зависимостей. Все графики вроде диаграмм направленности антенн, амплитудно-частотных характеристик усилителей выполняют с применением децибел.

Децибел является безразмерной единицей измерения. Мы уже выяснили, что децибел на самом деле показывает, во сколько раз возросла, либо уменьшилась какая-либо величина (ток, напряжение, мощность). Отличие децибел от разов заключается лишь в том, что происходит измерение по логарифмическому масштабу. Чтобы это как-то обозначить и приписывают обозначение дБ. Так или иначе, при оценке приходится переходить от децибел к разам. Сравнивать с помощью децибел можно любые единицы измерения (не только ток, напряжение и проч.), так как децибел является относительной, безразмерной величиной.

Если указывается знак “-”, например, –1 дБ, то значение измеряемой величины, например, мощности, уменьшилось в 1,26 раз. Если перед децибелами не ставят никакого знака, то речь идёт об увеличении, росте величины. Это стоит учитывать. Иногда вместо знака “-” говорят о затуханиях, снижении коэффициента усиления.

Читать еще:  Со скольки можно шуметь утром в выходные

Переход от децибел к разам.

На практике чаще всего приходится переходить от децибел к разам. Для этого есть простая формула:

Внимание! Данные формулы применяются для так называемых “энергетических” величин. Таких как энергия и мощность.

m = 10 (n / 10) ,где m – отношение в разах, n – отношение в децибелах.

Например, 1дБ равен 10 (1дБ / 10) = 1,258925…= 1,26 раза.

при 20 дБ: 10 (20дБ / 10) = 100 (увеличение величины в 100 раз)

при 10 дБ: 10 (10дБ / 10) = 10 (увеличение в 10 раз)

Но, не всё так просто. Есть и подводные камни. Например, затухание сигнала составляет -10 дБ. Тогда:

при -10 дБ: 10 (-10дБ / 10) = 0,1

Если мощность с 5 Вт уменьшилась до 0,5 Вт, то снижение мощности равно -10 дБ (уменьшению в 10 раз).

при -20 дБ: 10 (-20дБ / 10) = 0,01

Здесь аналогично. При снижении мощности с 5 Вт до 0,05 Вт, в децибелах падение мощности составит -20 дБ (уменьшению в 100 раз).

Таким образом, при -10 дБ мощность сигнала уменьшилась в 10 раз! При этом если мы перемножим начальную величину сигнала на 0,1 ,то и получим значение мощности сигнала при затухании в -10 дБ. Именно поэтому значение 0,1 и указано без «разов», как в предыдущих примерах. Учитывайте эту особенность при подстановке в данные формулы значений децибел со знаком «-«.

Переход от разов к децибелам можно осуществить по следующей формуле:

n = 10 * log10(m) ,где n – значение в децибелах, m – отношение в разах.

Например, рост мощности в 4 раза будет соответствовать значению в 6,021 дБ.

10 * log10(4) = 6,021 дБ.

Внимание! Для пересчёта отношений таких величин как напряжение и сила тока существуют немного иные формулы:

(Сила тока и напряжение, это так называемые “силовые” величины. Поэтому и формулы отличаются.)

Для перехода к децибелам: n = 20 * log10(m)

Для перехода от децибел к разам: m = 10 (n / 20)

n – значение в децибелах, m – отношение в разах.

Если Вы успешно дошли до этих строк, то считайте, что сделали ещё один весомый шаг в освоении электроники!

Использование программы «Шум» на Apple Watch

В программе «Шум» можно включать уведомления, чтобы получать предупреждения, если часы Apple Watch обнаружат вредный для слуха уровень шума.

Принцип действия уведомлений в программе «Шум»

Часы Apple Watch время от времени измеряют уровень шума в течение дня. Для этого используется микрофон, но при этом не записываются и не сохраняются никакие звуки. Если средний уровень звука в течение 3 минут достигает заданного предельного значения в децибелах или превышает его, ваши часы Apple Watch могут уведомить вас об этом.

Такие уведомления доступны только в watchOS 6 на Apple Watch Series 4 или более поздних моделей.

Включение уведомлений в программе «Шум»

  1. На iPhone откройте программу Apple Watch.
  2. Перейдите на вкладку «Мои часы» и выберите пункт «Шум».
  3. Нажмите «Шумовой порог» и выберите уровень шума в децибелах.

Изменять уведомления также можно непосредственно на Apple Watch. Перейдите в меню «Настройки» > «Шум».

Отключение уведомлений в программе «Шум»

  1. На iPhone откройте программу Apple Watch.
  2. Перейдите на вкладку «Мои часы» и выберите пункт «Шум».
  3. Нажмите «Шумовой порог», а затем — «Выкл.».

Изменять уведомления также можно непосредственно на Apple Watch. Перейдите в меню «Настройки» > «Шум».

Измерение уровня шума вокруг

Настроив программу «Шум», с ее помощью можно измерять уровень шума вокруг или добавить расширение «Шум» на циферблат часов, чтобы быстро просматривать эти данные.

Можно также проверять уровень звука вокруг, уровень звука в наушниках и получать уведомления об уровне шума в категории «Слух» программы «Здоровье» на iPhone. Узнайте, как настроить и использовать программу «Здоровье».

Чтобы полностью отключить функцию измерения шума, отключите измерение уровня звука вокруг.

Важные сведения

  • Уровень звука измеряется в децибелах по шкале А.
  • Если долго находиться в среде с уровнем звука ниже 80 дБ, это не должно сказаться на вашем слухе. Результаты измерений с таким уровнем отображаются в программе с отметкой «ОК».
  • Если же постоянно находиться в среде с уровнем звука выше 80 дБ, это может привести к ухудшению слуха. Следует воспользоваться средствами для защиты слуха или уйти в более тихое место. Результаты измерений с таким уровнем отображаются в программе с отметкой «Громко».
    • 80 дБ: такой уровень шума в течение 5 часов 30 минут в день может привести к временной потере слуха. Недельный предел для такого уровня составляет 40 часов.
    • 85 дБ: такой уровень шума в течение 1 часа 45 минут в день может привести к временной потере слуха. Недельный предел для такого уровня составляет около 12 часов 30 минут.
    • 90 дБ: такой уровень шума в течение 30 минут в день может привести к временной потере слуха. Недельный предел для такого уровня составляет 4 часа.
    • 95 дБ: такой уровень шума в течение всего лишь 10 минут в день может привести к временной потере слуха. Недельный предел для такого уровня составляет около 1 часа 15 минут.
    • 100 дБ: такой уровень шума в течение даже нескольких минут в день может привести к временной потере слуха. Недельный предел для такого уровня составляет около 20 минут.
  • Шум воды или ветра может влиять на точность измерения уровня звука. Во время активности, связанной с водой, включайте режим «Блокировка воды».
  • Когда на Apple Watch включен режим «Блокировка воды» или используется микрофон либо динамик, измерения приостанавливаются.

Дополнительная информация

Информация о продуктах, произведенных не компанией Apple, или о независимых веб-сайтах, неподконтрольных и не тестируемых компанией Apple, не носит рекомендательного или одобрительного характера. Компания Apple не несет никакой ответственности за выбор, функциональность и использование веб-сайтов или продукции сторонних производителей. Компания Apple также не несет ответственности за точность или достоверность данных, размещенных на веб-сайтах сторонних производителей. Обратитесь к поставщику за дополнительной информацией.

Полная шкала и ее децибелы

Анатолий Соколин
ВГТРК

Полная шкала и ее децибелы

Внедрение цифровых технологий сопровождается так называемыми «трудностями переходного периода». А если говорить более конкретно — трудностями освоения нового. Процесс же освоения нередко чреват заблуждениями. А они, в свою очередь, мешают принятию правильных решений. Такая ситуация сложилась в связи с внедрением в некоторых отечественных телекомпаниях Рекомендации Европейского вещательного союза (EBU) R68-2000

Европейский вещательный союз, желая облегчить обмен телевизионными программами в цифровой форме между телекомпаниями, рекомендует им использовать в обмениваемых материалах единые значения уровней оцифрованного звукового сигнала. В соответствии с Рекомендацией EBU R68-2000, уровень установочного синусоидального сигнала, предназначенного для сверки уровней трактов, должен быть равен минус 18 dВFS, а уровень максимально допустимого сигнала, эквивалентный уровню сигнала звукового сопровождения реальной телевизионной программы, на 9 дБ больше, то есть минус 9 dВFS.

В интересах вещательных компаний

Предмет регулирования этого документа таков, что он затрагивает интересы многих телекомпаний, участвующих в обмене цифровыми телепрограммами. Положительный результат этого обмена достижим только на основе Рекомендации EBU R68-2000 и при условии, что все участники обмена, без исключения, станут использовать в ТВ-программах только те значения уровней, что предложены в этой Рекомендации. В противном случае участники обмена только будут усложнять жизнь друг другу.

Проблема касается многих ТВ-компаний, поэтому нужно устранить все, что мешает принятию отечественными телекомпаниями Рекомендации EBU R68-2000, являющейся важной для них не только при обмене программами между собой, но и при международном обмене.

Сейчас «трудностью переходного периода» является мнение, что отечественные телекомпании не могут принять рекомендуемый максимально допустимый уровень оцифрованного звукового сигнала минус 9 dВFS, а должны работать с уровнем минус 12 dВFS. И обосновывается это мнение тем, что существующий номинальный (в современной терминологии — максимально допустимый) уровень аналогового звукового сигнала программы плюс 6 dBu (1,55

В) якобы соответствует уровню минус 12 dВFS. Сразу же определим такую ревизию Рекомендации EBU как заблуждение, которое связано с непониманием физической сущности единицы измерения уровня оцифрованного звукового сигнала — децибела полной шкалы (dВFS).

Физическая сущность полной шкалы

Наименование dВFS включает в себя два новых понятия: «полная шкала» и «децибел полной шкалы». Природа этих терминов тесно связана с устройствами аналого-цифрового преобразования (АЦП). По принципу действия такого преобразователя входной электрический сигнал сравнивается с эталонным напряжением, а результат сравнения преобразуется на выходе АЦП в двоичный код, значение которого пропорционально входному аналоговому напряжению. Здесь важно обратить внимание на то, что в процессе преобразования не соблюдается какое-либо нормированное соответствие значения двоичного кода величине входного напряжения, а устанавливается лишь некая пропорция между ними. При этом коэффициент пропорциональности никем не регламентирован и даже, больше того, может определяться пользователем, так как в состав АЦП обычно входит усилитель аналогового сигнала с регулируемым коэффициентом передачи.

Полная шкала — это параметр АЦП. Она включает в себя все значения, которые может принимать двоичный код на выходе АЦП: от минимальной величины, когда все биты двоичного кода равны 0, до максимальной, когда все биты равны 1. Таким образом, полная шкала представляет собой непрерывный ряд последовательных значений безразмерных величин, выраженных двоичным кодом во всем диапазоне значений, которые допускает разрядность кода, использованного в АЦП. Единица полной шкалы равна единице двоичного кода, а величина ее обусловлена разрядностью кода.

Уровень оцифрованного сигнала определяется значениями двоичного кода в единицах полной шкалы. Правда, пользоваться этими значениями крайне неудобно. Инженеры, работающие со звуком, привыкли оперировать децибелами. Поэтому линейная шкала двоичных кодов заменена логарифмической шкалой этих же кодов, в которой за начало отсчета, то есть за 0 dВFS, принято максимальное значение полной шкалы, когда все биты двоичного кода равны 1.

Следовательно, децибел полной шкалы — это единица измерения уровня оцифрованного звукового сигнала в значениях двоичных кодов, расположенных в логарифмической последовательности. В полной шкале значения уровней оцифрованного сигнала в dВFS связаны жестким соотношением с их значениями в двоичных кодах. Подобным же соотношением связаны значения напряжения в вольтах с их значениями вdBu в шкале напряжений. Однако не существует никакого нормированного соотношения между единицей шкалы напряжения (вольт) и единицей полной шкалы (dВFS). На рис. 1 изображены обе названные шкалы, причем шкала справа представляет собой половину полной шкалы, отображающую только положительные значения оцифрованного звукового сигнала.

Физическая природа полной шкалы и ее единицы dВFS позволяет сформулировать общее положение: любое значение уровня оцифрованного сигнала, выраженное в dВFS, можно установить в соответствие с любым значением уровня аналогового сигнала, выраженным в вольтах или dBu и наоборот. Производится это при помощи подбора их коэффициента пропорциональности.

Частный случай не отменяет правило

Читать еще:  Расчет шума на территории жилой застройки

Часто можно слышать утверждения, что уровню плюс 6 dBu (],55 В) соответствует цифровой уровень минус 12 dВFS по шкале EBU и минус 18 dВFS по шкале SМРТЕ. В этих шкалах (рис. 2), как и в родственных им таблицах, 0 dВFS соответствует плюс 18 dBu (EBU) и плюс 24 dBu (SМРТЕ). Заблуждение же состоит в том, что эти две шкалы соответствия аналоговых и цифровых величин возводятся в абсолют, как будто не может существовать и третья шкала, и пятая, и десятая и так далее. Что этому мешает? Какими особыми свойствами обладают числа плюс 18 dBu и плюс 24 dBu, которые отсутствуют у других чисел шкалы напряжения?

На самом деле эти две так называемые «шкалы EBU и SМРТЕ» всего лишь частные случаи сформулированного выше общего положения, из которого вытекает, что любую из точек аналоговой шкалы теоретически можно сопоставить с началом цифровой шкалы, то есть с 0 dВFS. А практически диапазон аналоговых величин определяется техническими возможностями конкретного АЦП. «Трудности переходного периода», как и ревизия Рекомендации R68-2000, легко устраняются, если применять шкалу, в которой 0 dВFS, в отличие от «шкал EBU и SМРТЕ», соотносится с плюс 15 dBu (рис. 3). По этой шкале принятый в отечественных телекомпаниях максимально допустимый уровень аналогового сигнала плюс 6 dBu (1,55 В) как раз и будет соответствовать максимально допустимому уровню оцифрованного сигнала минус 9 dВFS, рекомендованному EBU. Означенная шкала соответствия выполняет для отечественных телекомпаний ту же роль, что и так называемые «шкалы EBU и SМРТЕ» для некоторых (не всех!) западных телекомпаний. Установить на практике соотношение между аналоговыми и цифровыми уровнями в соответствии со шкалами, изображенными на рис. 3, можно с помощью имеющихся в АЦП регулировок. Процесс настройки обязательно следует контролировать с помощью прибора, способного измерять уровень оцифрованного сигнала в dBFS.

Выход всегда есть

И последнее. Пребывающим в заблуждении имеет смысл задуматься над тем, почему EBU, зная о существовании множества национальных стандартов уровней аналоговых сигналов, тем не менее, всем рекомендует использовать в цифровых программах одно значение для максимально допустимого уровня — минус 9 dВFS. Ведь с позиций обсуждаемого заблуждения всем выполнить эти Рекомендации невозможно. Но и подозревать EBU в выпуске технически безграмотного документа абсурдно, тем более что уже многие ТВ-компании в мире ввели его в действие, тем самым признав его состоятельность.

Выход один — быстрее избавляться от вредных заблуждений.

Что значит децибел

(автор Игорь Никишин инженер компании IC-Line)

«Что такое децибел (dB), с чем его едят, чем он отличается от dBm и зачем вообще все это нужно?», -такие вопросы задают очень часто, и, чтобы не начинать каждый раз сначала, напишем эту краткую памятку.

Итак, есть сигнал. Он существует, его детектируют. Для численного понятия сигнала (ну, описать-то его как-то надо) ввели понятие мощности сигнала. Мощность измеряется в ваттах (Вт). И все бы было хорошо, да вот только неудобно! Неудобно почему? Потому, что непонятно, хороша ли мощность, или, может, она мала и все плохо? Поэтому умные люди уже достаточно долгое время оперируют понятием «Децибел».

Что есть децибел? Децибел – это отношение. Отношение чего к чему? Отношение мощности измеренного сигнала к базовой мощности. Для удобства пользования в формуле, которая будет представлена чуть ниже, существуют еще некие множители (10) и логарифм (обычный десятичный логарифм, он же логарифм по основанию 10). Зачем так усложнять? А для того, чтобы в результате несложных вычислений стало понятно, ниже или выше (или, может быть, равен) полученный (и измеренный) сигнал, чем сигнал базовый.

, где А – сигнал измеренный, А – сигнал базовый.

В современных сетевых технологиях (надеюсь, не секрет ни для кого) используются лазеры и светодиоды. Они светят (светом!) в волокно, на противоположной стороне этот свет принимается. Свет можно измерить. Измеряют свет всякими хитрыми приборами, которые выдают значения в некоторых единицах. Вот на столе у автора лежит прибор MT1113C, который умеет измерять в Ваттах (ВТ), Децибелах (dB) и непонятных (пока еще) dBm’ах. С Ваттами мы разобрались – непонятно, много или мало величина, например, 0.05 Вт. С децибелами тоже сложновато – необходимо знать точные значения светового сигнала «до» и «после» прохождения волокна, что не всегда бывает удобно (надеюсь, понятно, что съездить за 80 км и померять там, чтобы потом вернуться и померять тут – как минимум накладно). Вот и ввели те же (а может, и другие) умные люди этот самый dBm.

dBm – это тот же Децибел, только в качестве базового сигнала берется сигнал мощностью 1 (один!) милливатт (мВт). Теперь все стало понятно! И считать удобнее (взял логарифм от мощности сигнала, умножил на 10 – вуаля!), и опорный уровень, относительно которого все измеряется, ВСЕГДА один и тот же – 1мВт.

,где А – измеренная мощность сигнала в МИЛЛИВАТТАХ .

Идем дальше. Есть модуль SFP WDM 1550/1310 20km. Ну есть он и хорошо. Измерим его. А прибор показывает -6dbm. «Ого! Да это же МИНУС! Плохо-плохо!», — скажут неподготовленные люди. И скажут неправильно. Почему? Да потому, что -6dBm – это примерно 0,25Вт.

Расчет такой — берем формулу выше, двигаемся по ней в обратном направлении:

Ну вот, не так уж все и плохо! И «минусы» куда-то исчезли.

Для того, чтобы не заморачивать себе голову, приняли (в очередной раз!) умные люди решение сделать небольшую табличку. И пусть она не такая точная, как формула, но помогает быстро разобраться, откуда ноги растут:

Расчет с громкоговорителями

Значение и расчеты децибел

Децибел (русское обозначение: дБ; международное: dB) выражает отношение двух значений энергетической величины десятичным логарифмом этого отношения. Децибел – не физическая величина (как, напр., метр). Использование логарифмического отношения определяет восприятие человеческим ухом гораздо лучше, чем линейные величины. К тому же оно позволяет выразить соотношение воспринимаемого звукового давления (слухового порога) к предельно переносимому звуковому давлению (болевому порогу) не как 1 : 3 000 000, а гораздо более наглядно – от 0 до 130 дБ. Общий расчет выглядит следующим образом: log (значение/заданное значение). При этом используется десятичный логарифм, обозначенный на калькуляторе символом «log». Сама единица называется «бел», десятая часть обозначается приставкой «деци-», в результате получается децибел. Он выражает соотношение мощностей. Для звукового давления, напряжения, тока используется коэффициент 20.

Соотношение мощностей в дБ:
10 x log10 (мощность/заданная мощность) или 10 x log10 (P/P)

Соотношение звукового давления, напряжения или тока в дБ:
20 x log10 (значение/заданное значение)

Для определения соотношения звукового давления используется значение слухового порога, равное 20 мкПа (микропаскалям). В этом случае заданное значение является постоянным, поэтому к «дБ» добавляется «SPL». В настоящее время появилась тенденция говорить об уровнях звукового давления, не используя «SPL». Другие ссылки:

Заданное значение

Dezibel

Следующая таблица представляет некоторую соотнесенность для расчетов физических величин и отношений между ними, а также их отношение в децибелах.

Физич Умножение Деление 1 Отрицат
Децибел Сложение Вычитание Отрицат Положит невозможно

Пример 1: Входной сигнал 1 мВ (милливольт) в усилителе повышается до выходного сигнала 1 000 мВ. Следовательно, имеет место тысячекратное усиление (1 000 : 1), или 20 x log (1 000 / 1) = +60 дБ.

Пример 2: Аттенюатор ослабляет напряжение в десять раз. Соотношение между значением на входе и выходе 0,1 / 1 = 0,1. В децибелах: 20 x log (0,1 / 1) = -20 дБ.

Пример 3: Аттенюатор (пример 2) подключен после усилителя (пример 1). Тогда общее усиление выглядит так: 1 000 x 0,1 = 100. В децибелах: 60 дБ + (-20 дБ) = 60 дБ – 20 дБ = 40 дБ.

Уровень звукового давления при определенной мощности

Если уровень звукового давления указан в дБ, его можно использовать для расчетов. Технический паспорт громкоговорителя указывает, например, для номинального уровня звукового давления (1 Вт / 1 м): 95 дБ. Это значит, что уровень звукового давления громкоговорителя при мощности 1 ватт на расстоянии 1 метр равен 95 дБ. Из приведенной таблицы можно узнать, на сколько децибел повысится уровень звукового давления громкоговорителя при указанной мощности.

Мощность (Вт)

Повышение уровня
звукового давления (дБ)

В таблице указано, что при мощности 6 ватт к 95 дБ нужно добавить 8 дБ. В итоге при мощности 6 ватт на расстоянии 1 метр получим 103 дБ SPL. Для расчета также можно использовать математическую формулу, дающую тот же результат: p1 = pn + 10 x log(P)

p1: Уровень звукового давления (дБ) pn: Номинальный уровень звукового давления (дБ) P: входная мощность (Вт)

При каждом повышении мощности в два раза уровень звукового давления повышается на 3 дБ.

Уровень звукового давления для определенного расстояния

Если необходимо рассчитать уровень звукового давления громкоговорителя на расстоянии не 1, а, например, 6 метров, то можно также воспользоваться таблицей или формулой.

Расстояние (м)12345102050100
Снижение (дБ SPL)69,5121420263440

Как показано в примере слева, из полученного значения 103 дБ нужно вычесть число, соответствующее определенному расстоянию. На расстоянии 5 метров от громкоговорителя вычитаем 14 дБ, это соответствует уровню звукового давления в 89 дБ. Для расчетов можно использовать формулу:
p = p1 — 20 x log (d)

p: Уровень звукового давления на определенном расстоянии (дБ номинальный уровень звукового давления)
d: Расстояние (м) p1: Уровень звукового давления на расстоянии 1 метр

Уровень звукового давления при указанных мощности и расстоянии до громкоговорителя

Формулы для расчета звукового давления при определенной мощности и определенном расстоянии комбинируются друг с другом. Уровень звукового давления при указанных мощности и расстоянии рассчитывается так:
p = pn + 10 x log (P) — 20 x log (d)

p: Уровень звукового давления (дБ SPL) pn: Номинальное звуковое давление громкоговорителя (дБ)
d: Расстояние до громкоговорителя (м) Р: входная мощность (Вт)

Пример: В помещении необходимо установить громкоговоритель. Наибольшее расстояние до публики составляет 8 м. Номинальный уровень звукового давления громкоговорителя равен 90 дБ 1 Вт/1 м при входной мощности 30 ватт. Каким будет уровень звукового давления при максимальном расстоянии?

Уровень звукового давления
= 90 дБ + 10 x log (30) – 20 x log (8)
= 90 дБ + 15 дБ – 18 дБ
= 87 дБ

Используя значения из двух приведенных выше таблиц (расстояние определяется как 4 м х 2 м = 8 м; умножение физических единиц отображается в виде суммирования децибел), получаем:

Уровень звукового давления
= 90 дБ + 15 дБ (при 30 Вт) – 12 дБ (при 4 м) – 6 дБ (при 2 м)
= 87 дБ

Увеличение громкости в два раза требует примерно десятикратной мощности усилителя.

Озвучивание с использованием потолочных громкоговорителей

Расстояние и минимальный уровень звукового давления между стандартными встраиваемыми в потолок громкоговорителями ТОА при различном качестве разборчивости и мощности 6 Вт:

Хорошая
разборчивость

Приемлемая
разборчивость

Читать еще:  Как отключить посторонние звуки в микрофоне

Что такое децибел. Оптические линии связи.

Если вы спросите своих друзей и знакомых: «что такое децибел?», то, скорее всего, услышите ответы, связанные со звуком. Они ответят, что это мощность звука или сила звука. Эти ответы недалеки от истины, но на самом деле децибел — это безразмерная величина.

Децибел показывает, во сколько раз что-то одно больше или меньше чего-то другого. К примеру, если у вас в кармане находится 1000 рублей, а у вашего коллеги 10, то можно сказать, что у вас в 100 раз больше денег, а можно сказать что у вас на 20 децибел больше денег. Оба высказывания верны.

В оптических линиях связи децибел неразрывно связан с мощностью оптического излучения.

Мы не будем приводить формулу, так как большинство читателей не станут в ней разбираться. Мы приведем таблицу, по которой вы сможете быстро сориентироваться.

Отличие, крат

дБ

В верхнем ряду указано, во сколько раз одна величина больше другой, а в нижнем ряду вы сможете найти, какое значение в децибелах соответствует этой разнице.

Чтобы было понятнее, приведем некоторые примеры, касающиеся оптических линий связи.

На оптических разъемах сигнал теряется, нормой для оптического разъема считается величина потерь 0,2 децибела. В “разах” это равно 1,047, то есть оптический разъем дает потери до 4,7%

Бюджет оптического трансивера MT-P-3124-L2C равен 17 децибелам. В “разах” это равно 50. То есть свет, который пройдет линию, может быть ослаблен в 50 раз и модуль нормально его воспримет.

Многие читатели зададутся вопросом, почему нельзя измерять все в “разах” или в натуральных величинах (единицах мощности), и зачем городить децибелы? Впечатление, что децибел неудобен — ошибочно, на самом деле именно децибелами чаще всего пользоваться гораздо удобнее.

Мы продемонстрируем это на практике. Решим одну и ту же задачу, касающуюся оптических линий связи, двумя способами.

Оптическая линия связи длиной 3 километра «оконцована» в оптический кросс. Потери в оптическом волокне не превышают 0,25 дБ на километр, разъемы имеют потери до 0,2 дБ, потери на изгибах и сварках не превышают 0,3 дБ в каждом кроссе.

Оптическая линия связи длиной 3 километра «оконцована» в оптический кросс. Потери в оптическом волокне не превышают 6% на километр, разъемы имеют потери до 5%, потери на изгибах и сварках не превышают 7% в каждом кроссе.

Общее затухание линии = 3 Х 0,25 (0,25 дБ на каждый километр) + 4 Х 0,2 (всего в линии 4 разъема) + 2 Х 0,3 (0,3 дБ в каждом кроссе)

Ответ: 2,15 децибела, мы посчитали в уме, даже без калькулятора.

Общее затухание линии = 1,06 3 + 1,05 4 + 1,07 2

Мы даже считать не будем, мы голосуем за децибел.

Самым главным преимуществом использования децибелов является то, что их можно складывать и вычитать. Если на линии последовательно стоят элементы, вносящие затухание или усиление, их параметры можно просто сложить или вычесть между собой, не используя операции умножения или возведения в степень.

Какие же величины затуханий и бюджетов (о бюджете оптического модуля мы поговорим в одной из наших следующих статей) являются типичными для оборудования Modultech?

Трансивер 1G

Бюджет трансивера в дБ

Предельное затухание сигнала (разы)

Трансивер 10G

Бюджет трансивера в дБ

Предельное затухание сигнала (разы)

В следующей таблице мы покажем, какие значения затухания являются типичными для разных элементов оптических линий связи.

Элемент

Типичное затухание

Оптическое волокно, свет длиной волны 1550нм

Не более 0,25 дБ в одном километре

Оптическое волокно, свет длиной волны 1310нм

Не более 0,35 дБ в одном километре

Сварное соединение оптических волокон

Вернемся к звуку. Многим читателям непонятно: если в децибелах измеряется отношение величин друг к другу, то каким образом эта величина может определять мощность звука?

На самом деле, имеется в виду не мощность звука, а звуковое давление — амплитуда звуковой волны. Существует понятие “порога слышимости”. Этот порог равен 20 мкПа (микропаскаля), и он принят как опорное значение для сравнения. В децибелах выражается отличие звукового давления от опорного. То есть, звук с уровнем 20 дБ в 100 раз громче звукового порога; звук с уровнем 30 дБ — соответственно, в 1000 раз громче.

Измерение физических величин в децибелах по отношению к заранее определенному уровню применяется очень часто. Так, в оптических линиях связи для выражения абсолютных значений используют дБм (децибел-милливатт). Эта величина показывает, во сколько раз наш сигнал больше или меньше эталонного сигнала мощностью 1мВт.

В радиотехнике и в сетях кабельного телевидения часто используется дБмкВ (децибел-микровольт). Эта величина используется для выражения электрического напряжения по сравнению с опорной величиной в 1мкВ.

Надеемся, что наш рассказ облегчит понимание основных технических характеристик устройств оптоволоконной сети, и слово «децибел» станет немножко ближе.

Скоро мы расскажем, что такое оптический бюджет и что нужно иметь в виду при выборе оптоэлектронного оборудования.

Преобразование dBm в милливатты

Иногда нужно определить мощность передатчика не в dBm а в милливаттах. Чтобы быстрее преобразовать можно использовать данную таблицу:

dBmмW
1
11,3
21,6
32
42,5
53,2
64
75
86
98
1010
1113
1216
1320
1425
1532
1640
1750
1863
1979
20100
21126
22158
23200
24250
25316
26398
27500
28630
29800
301000

Для начинающих несколько слов о непонятных для многих единицах измерения принятых в антенной технике и радиотехнике высоких частот.

dB (дБ) — децибел. В общем случае логарифмическая единица отношений чего либо. Заменяет собой такое понятие как «разы». Т.е. это не абсолютная величина типа вольт или ватт, а относительная, как например проценты.

Например, если уровень сигнала возрос в 1000 раз по мощности, то это соответствует +30 dB (говорят сигнал возрос на 30 дБ). Применение такой единицы измерения отношений, позволяет заменить умножение/деление на сложение/вычитание при подсчете усиления/ослабления. Пример. В фидере сигнал был ослаблен в 4 раза, а усилитель его повысил в 220 раз. Тогда в системе фидер-усилитель сигнал усилился в 220 / 4 = 55 раз. В децибелах расчет проще 23 — 6 = 17 дБ.

dBm (дБм). Иногда удобно какую либо величину принять за эталон (нулевой уровень) и относительно ее измерять уровень уже в децибелах. Так, если принять за нулевой уровень — 1мВт и относительно его измерять, то появляется такая единица измерения как дБм(1мВт = 0 дБм). Она уже имеет вполне весомый физический смысл, в отличии от безличных децибелов, dBm — это мера мощности. В ней измеряют уровень слабых сигналов (в том же «палкомере» модема), чувствительность приемников, мощность передатчиков и т.п. Например уровень в 50 мкВ на 50-омном входе приемника соответствует уровню мощности 5·10 -8 мВт или -73 дБм. Измерять чувствительность в единицах мощности более удобно, чем в единицах напряжения, так так нам приходится иметь дело с сигналами разной формы, в том числе шумовыми. К тому же, мы избавляемся от необходимости каждый раз уточнять, каково входное сопротивление приемника. Например, пороговая мощность большинства «свистков», при которой они еще коннектятся с базовой станцией около -110 dBm. Мощность передатчика тоже можно измерять в dBm. Например мощность Wi Fi роутера в 100 мВт равна 20 dbm.

dBi (дБи). Единица измерения усиления антенн относительно «эталонной» антенны. За такую эталонную антенну принят так называемый изотропный излучатель — идеальная антенна, диаграмма направленности которой представляет собой сферу, коэффициент усиления которой равен единице и КПД которой равен 100%. Излучение сигнала таким излучателем происходит с равномерной интенсивностью во все стороны. Такой антенны в природе не существует, это виртуальный объект, однако, очень удобный в качестве эталона для измерения параметров реальных антенн. Существует еще одна единица: dBd — здесь за эталон принят полуволновой диполь. Однако, использование dBi предпочтительнее, т.к. в этом случае проще расчет энергетического баланса трассы радиосвязи. dBi — это относительная единица, ничем по сути от простого децибела не отличима, кроме определения эталона, относительно которого и идет отсчет. Принципиальной разницы между dBi и dBd нет — усиление в dBi = усилению в dBd + 2.15 dB . В старых радиолюбительских книжках и журналах усиление антенн измеряют просто в децибелах. В этом случае чаще всего имеется ввиду усиление относительно полуволнового вибратора, т.е. оно эквивалентно dBd. Измерение относительно изотропного излучателя изначально использовалось только в США, но в последнее время распространилось во всем мире, поэтому во избежании путаницы сейчас, если речь идет об усилении антенны, правилом хорошего тона считается использование децибела с суффиксом — dBi или dBd.

В принципе за «нулевой уровень» можно принять любую величину. Так на свет появляются такие звери как «дБмкВ» (напряжение — отношение к одному микровольту), «дБВт» (мощность — отношение к одному ватту). В акустике за нулевой уровень звука принято звуковое давление 2·10 -5 Па — порог слышимости. При этом там не стали заморачиваться с довеском к «дБ», а прямо так и измеряют уровень звука в децибелах. Так сложилось исторически, потому что децибелы впервые применялись именно в области акустики. Но надо иметь ввиду — это как бы не «чистые» относительные децибелы, а «звуковые» — абсолютные. Например, шум реактивного самолета с расстояния 25 м равен 140 дБ, а 0 дБ — это порог слышимости. Часто можно встретить единицу под именем dBA. Она специально придумана для измерений интенсивности шумов. Величина дБА — уровень звукового давления, измеренный в «звуковых» децибелах при помощи шумомера, содержащего корректирующую цепочку, имитирующую чувствительность человеческого уха, что дает возможность получать отсчеты более соответствующие реальной слышимости шума.

Вообще, люди начали использовать децибелы для измерения различных вещей не просто так. Еще в XIX веке психофизиологами Эрнстом Вебером и Густавом Фехнером было установлено, что “сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S”. Это относится к звуку, освещенности, тактильным ощущениям.
В технике проводной связи используют другую единицу — Непер. Неперы определяются не через десятичный, а через натуральный логарифм. Может это и правильнее, ведь многие законы природы основаны на числе Эйлера, которое является основанием натурального логарифма. Но все-таки мы пользуемся децибелами.

При расчетах все эти dB, dBi, dBm по сути своей все являются децибелами, т.е. суммируются (если усиление) или вычитаются (если затухание), но dBm имеет приоритет как мера мощности сигнала. Например:

Уровень на входе приемника(dBm) = Мощность передатчика(dBm) + Усиление антенн(dBi) — Ослабление сигнала(dB)

Неискушенный аноним обычно теряется при виде такого изобилия разновидностей децибел. Но затем приходит понимание, что это приносит упрощение в расчетах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector