डेसिबल का झूठ: क्यों

यह लगभग हर होम थिएटर उत्साही या नवोदित संगीतकार द्वारा की गई एक क्लासिक गलती है। आपके पास 50-वाट का एम्पलीफायर है। आप चाहते हैं कि आपका रिग "दोगुना तेज़" हो। इसलिए, आप बाहर जाते हैं और 100-वाट का एम्पलीफायर खरीदते हैं। आप इसे प्लग इन करते हैं, इसे ग्यारह तक बढ़ाते हैं, और... यह मुश्किल से तेज़ लगता है। आप ठगा हुआ महसूस करते हैं। आपको लगता है कि मार्केटिंग ने आपसे झूठ बोला है।

लेकिन मार्केटिंग ने झूठ नहीं बोला (ज्यादातर)। ब्रह्मांड का गणित साधारण जोड़ से कहीं अधिक जटिल है। ध्वनि रैखिक नहीं है; यह लघुगणकीय (Logarithmic) है। जिस तरह से आपके कान वॉल्यूम को समझते हैं और जिस तरह से भौतिकी ऊर्जा को मापती है, वे दो पूरी तरह से अलग पैमानों पर हैं।

इस व्यापक गाइड में, हम डेसिबल (dB) को रहस्यमुक्त करने जा रहे हैं, समझाएंगे कि आपको दोगुनी मात्रा प्राप्त करने के लिए दस गुना शक्ति की आवश्यकता क्यों है, और व्युत्क्रम वर्ग नियम यह कैसे निर्धारित करता है कि स्थायी सुनवाई क्षति से बचने के लिए आपको संगीत कार्यक्रम में कहाँ खड़ा होना चाहिए।

सुनने का जीवविज्ञान: हमें लघुगणक की आवश्यकता क्यों है

गणित को समझने के लिए, आपको पहले जीव विज्ञान को समझना होगा। मानव कान एक अविश्वसनीय रूप से विस्तृत गतिशील रेंज के साथ एक इंजीनियरिंग चमत्कार है। हम एक शांत कमरे में एक मच्छर को उड़ते हुए सुन सकते हैं, और हम जेट इंजन की दहाड़ को सहन कर सकते हैं (संक्षेप में)। इन दो ध्वनियों के बीच ऊर्जा का अंतर चौंका देने वाला है।

सबसे शांत ध्वनि जो एक इंसान सुन सकता है (सुनने की सीमा) 0 dB है। दर्द की सीमा लगभग 130 dB है। कच्चे ध्वनिक तीव्रता (वाट प्रति वर्ग मीटर) के संदर्भ में, जेट इंजन मच्छर की तुलना में 10,000,000,000,000 (दस ट्रिलियन) गुना अधिक शक्तिशाली है।

यदि हम ध्वनि को मापने के लिए रैखिक पैमाने का उपयोग करते हैं, तो संख्याएं असहनीय होंगी। "वॉल्यूम को 5,000,000,000 से 4,000,000,000 तक कम करें" जुबान पर नहीं आता है। तो, अलेक्जेंडर ग्राहम बेल (हाँ, टेलीफोन वाले) ने एक लघुगणकीय इकाई को अपना नाम दिया: बेल। हम बेल का दसवां हिस्सा, डेसिबल (dB) का उपयोग करते हैं।

3dB का नियम बनाम 10dB का नियम

यहाँ शक्ति (जिसके लिए आप भुगतान करते हैं) और मात्रा (जो आप सुनते हैं) के बीच मौलिक वियोग है। यदि आप ऑडियो के साथ काम करते हैं तो आपको दो विशिष्ट नियमों को याद रखने की आवश्यकता है।

1. शक्ति नियम (+3dB)

यदि आप विद्युत शक्ति (वाट) को दोगुना करते हैं, तो आपको 3 डेसिबल की वृद्धि मिलती है।

3dB की वृद्धि ध्यान देने योग्य है, लेकिन यह निश्चित रूप से "दोगुना तेज़" नहीं है। यह मात्रा में बस एक विनम्र धक्का है।

2. वॉल्यूम नियम (+10dB)

किसी चीज़ को मानव कान के लिए मनो-ध्वनिक रूप से दोगुना तेज़ बनाने के लिए, आपको लगभग 10 डेसिबल की वृद्धि की आवश्यकता होती है।

+10dB प्राप्त करने के लिए आपको कितनी शक्ति की आवश्यकता है? आइए गणित को पीछे की ओर चलाएं।
10 = 10 × log10(P2 / P1)
1 = log10(P2/P1)
10^1 = P2/P1।

आपको 10 गुना शक्ति की आवश्यकता है।

यदि आपके पास 100-वाट का एम्प है और आप चाहते हैं कि यह दोगुना तेज़ हो, तो आपको 200 वाट की आवश्यकता नहीं है। आपको 1,000 वाट की आवश्यकता है। यही कारण है कि वाटेज का पीछा करना ऑडियोफाइल्स के लिए एक महंगा और अक्सर व्यर्थ खेल है। आप लघुगणक से लड़ रहे हैं।

आप हमारे dB अनुपात कैलकुलेटर का उपयोग करके इन अनुपातों की गणना स्वयं कर सकते हैं।

व्युत्क्रम वर्ग नियम: दूरी मायने रखती है

अब, संगीत कार्यक्रमों या अपने होम थिएटर को स्थापित करने के बारे में बात करते हैं। ध्वनि स्रोत से एक गोले (या गोलार्द्ध) में फैलती है। जैसे-जैसे वह गोला बड़ा होता जाता है, ऊर्जा एक बड़े क्षेत्र में फैलती जाती है।

नियम सरल है: हर बार जब आप स्रोत से दूरी दोगुनी करते हैं, तो आप ध्वनि दबाव स्तर (SPL) का 6dB खो देते हैं।

• स्पीकर से 1 मीटर: 100 dB
• स्पीकर से 2 मीटर: 94 dB
• स्पीकर से 4 मीटर: 88 dB
• स्पीकर से 8 मीटर: 82 dB

यही कारण है कि एक संगीत कार्यक्रम में सामने की पंक्ति शारीरिक रूप से दर्दनाक होती है, जबकि स्टेडियम के पीछे का हिस्सा बातचीत के स्तर का होता है। ऊर्जा तेजी से फैलती है। यदि आप एक होम स्टूडियो स्थापित कर रहे हैं, तो अपनी सुनने की स्थिति को केवल एक मीटर करीब ले जाना गणितीय रूप से आपकी एम्पलीफायर शक्ति को चौगुना करने के बराबर है। हमारे SPL दूरी कैलकुलेटर के साथ ड्रॉप-ऑफ की जाँच करें।

डेसिबल जोड़ना: 80dB + 80dB ≠ 160dB

यहाँ एक और ब्रेन टीज़र है। यदि आपके पास 80dB पर बजने वाला तुरही है, और दूसरा तुरही 80dB पर बज रहा है, तो यह कितना तेज़ है? 160dB? नहीं। 160dB आपको तुरंत मार देगा (सचमुच आपके फेफड़ों को फाड़ देगा)।

चूंकि डेसिबल लघुगणकीय हैं, आप उन्हें रैखिक रूप से नहीं जोड़ सकते। दो समान असंगत ध्वनि स्रोतों को जोड़ने से कुल में 3dB जुड़ जाता है।

80dB + 80dB = 83dB।
90dB तक पहुँचने के लिए, आपको 80dB पर बजने वाले दस तुरही की आवश्यकता होगी। 100dB तक पहुँचने के लिए, आपको 100 तुरही की आवश्यकता है। ऊर्जा आवश्यकताएं बहुत जल्दी नियंत्रण से बाहर हो जाती हैं। कई शोर स्रोतों को सटीक रूप से जोड़ने के लिए हमारे dB जोड़ कैलकुलेटर का उपयोग करें।

सुरक्षा गणित: 85dB सीमा

इस गणित को समझना आपकी सुनने की क्षमता की रक्षा करता है। व्यावसायिक सुरक्षा मानक (OSHA/NIOSH) बताते हैं कि 8 घंटे के लिए 85dB सुरक्षित है। लेकिन क्योंकि ऊर्जा हर 3dB पर दोगुनी हो जाती है, "सुरक्षित समय" हर 3dB वृद्धि के लिए आधा हो जाता है।

• 85 dB: 8 घंटे
• 88 dB: 4 घंटे
• 91 dB: 2 घंटे
• 94 dB: 1 घंटा
• 100 dB: 15 मिनट

एक सामान्य रॉक कॉन्सर्ट 105-110 dB का होता है। इयरप्लग के बिना, आप 5 मिनट से भी कम समय में अपने सिलिया (कान के बाल कोशिकाओं) को स्थायी नुकसान पहुँचा रहे हैं। गणित आपके जीव विज्ञान के साथ बातचीत नहीं करता है।

निष्कर्ष

ऑडियो इंजीनियरिंग वह जगह है जहाँ कला ठंडे, कठिन कलन से मिलती है। चाहे आप एक ट्रैक मिला रहे हों, पीए सिस्टम स्थापित कर रहे हों, या बस एक ब्लूटूथ स्पीकर खरीद रहे हों, लघुगणकीय नियम याद रखें। वाट से मूर्ख मत बनो। संवेदनशीलता विनिर्देशों को देखें, दूरी पर विचार करें, और ध्वनि की घातीय शक्ति का सम्मान करें।