Los sentidos humanos, casi todos, funcionan de una manera y obedecen la ley de Weber-Fetcher, que la respuesta de la maquinaria sensorial es el logaritmo de una entrada. Es cierto al menos para el oído, pero también para la sensibilidad ocular, el sentido de la temperatura, etc. Y, por supuesto, en las zonas donde funciona con normalidad. Porque en el extremo, existen otros procesos como el dolor, etc.

Entonces, como en una causa de audición, lo que experimentas es el logaritmo de potencia de una onda sonora, por "biológico, natural, sentido del oído construcción. Por lo tanto, es natural utilizar unidades logarítmicas.

No sé nada sobre la historia de Bel y las medidas relacionadas.

Las escalas logarítmicas, ya sea para intensidades de audio, energías de terremotos, brillos astronómicos, etc., tienen dos ventajas:

• Puede observar los fenómenos en una amplia gama de escalas con números que permanecen convenientemente del tamaño de un humano todo el tiempo. Un terremoto que apenas puedes detectar y uno que causa un desastre regional encajan entre 1 y 10. Del mismo modo, la quietud de una sala sin audio y el dolor de un amplificador subido a 11 encajan entre 10 y 130.
• Las medidas fraccionarias se convierten en diferencias que la mayoría de la gente encuentra más fácil de calcular rápidamente. La reducción de tres decibeles es siempre la misma diferencia fraccionaria; las EE obtienen mucho provecho de esto.

Estas escalas pueden parecer muy artificiales al principio, pero si las usa se convertirán en una segunda naturaleza.

Es solo porque los sonidos que el oído humano es capaz de escuchar en un rango muy amplio de amplitudes. Si hablara sobre la potencia entregada al oído, en lugar del registro de la potencia entregada al oído, necesitaría usar números como $ 10 ^ {12} $ para hablar de motores de avión. Entonces, en lugar de lidiar con eso, usamos logaritmos, de modo que la mayoría de los números con los que tratamos cuando hablamos de sonidos varían en rangos de números razonables.

No solo el oído humano (y otros sentidos humanos) es capaz de observar señales en muchos órdenes de magnitud, sino que también percibimos estas señales más o menos en una escala logarítmica. Tomemos como ejemplo los 80 dB de una habitación llena de conversaciones en voz alta. No percibimos esto como mil veces más fuerte que los 50 dB de una lavadora, ni cien veces más silencioso que los 100 dB de un martillo neumático. (Ejemplos de Wikipedia). Por lo tanto, la escala de decibelios no solo es útil para calcular aumentos de 3 dB o mantener los números en escalas de tamaño humano, sino que también se aproxima a la forma en que funcionan nuestros sentidos.

Si bien la mayoría de las respuestas recibidas hasta ahora enfatizan el uso de decibelios como una medida del volumen del sonido, es importante tener en cuenta que los dB se usan con mayor frecuencia en la ingeniería de RF y se pueden usar para describir cualquier fenómeno de onda que transporte energía.

La utilidad de dB proviene de dos propiedades:

1. La escala logarítmica se aplica convenientemente a situaciones en las que tiene un rango dinámico enorme. Por ejemplo, en un sistema de RF, es posible que tenga señales con potencias que van desde picowatts hasta megawatts.
2. En segundo lugar, la escala logarítmica convierte la multiplicación en suma, lo cual es conveniente.

Una cantidad en dB siempre representa una proporción . Siempre se da un nivel de potencia absoluto en "dB" con respecto a algún valor de referencia. Por ejemplo, la potencia de la señal en la ingeniería de RF a menudo se expresa en " dBm", que son decibeles con respecto a 1 mW:

$$ \ mathrm {[dBm]} = 10 \ \ log_ {10} \ frac {P} {\ left (1 \ mathrm {\ mW} \ right)} $$

(Lamentablemente, la "m" en "dBm" se refiere a "mW "!)

Ahora, suponga que una señal inicial con una potencia de 7 dBm es seguida por un amplificador con una ganancia de 2 (aproximadamente 3 dB). La potencia en la salida será de 7 dBm + 3 dB = 10 dBm.

El oído humano puede detectar 10 ^ 13 unidades de intensidad. Al usar una escala logarítmica, obtienes una escala de 130 db.

Es un accidente histórico que nos ha dejado un dolor en el trasero duradero. No hay razón para expresar el sonido en decibelios: escribir el nivel de presión en pascales en notación científica es tan conveniente como escribir un nivel en decibelios en relación con algún nivel de presión de referencia. Y a menudo es MÁS conveniente para calcular ciertas cosas (es decir, un piso de ruido expresado en pascales-por-raíz-Hz tiene sentido; dB-por-raíz-Hz o dB-por-Hz no tiene sentido)

Dicho esto, hay algunas razones posibles para usar dB:

1) Para personas que no conocen la notación científica.

2) Para que coincida con la fisiología / psicología humana, ya que La percepción humana del sonido tiene una respuesta aproximadamente logarítmica al nivel de presión.

3) Para los atenuadores o amplificadores, puede simplemente agregar cosas (esto es más común cuando se trata de RF). Si pongo un atenuador de 10 dB en serie con un atenuador de 5 dB, obtengo un atenuador de 15 dB. Y si pongo un nivel de potencia de RF de +2 dB en atenuadores de 15 dB, obtengo una potencia de -13 dB. Y aunque no me gusta dB, debo admitir que es bastante conveniente.

Tengo entendido que la escala de dB es logarítmica no porque sea una peculiaridad de cómo nuestros oídos "perciben" el nivel de volumen, sino por cómo las ondas sonoras se propagan realmente en un entorno abierto.

¿Qué es más fuerte, disparar una pistola en un campo al aire libre o disparar la misma pistola en una pequeña habitación cuadrada con paredes de metal?

Es una pregunta capciosa, por supuesto: el volumen real producido por el arma es el mismo en ambos sentidos. La diferencia está en cómo las ondas de sonido se propagan lejos de la fuente (la pistola).

Inicialmente, la onda de presión creada por el disparo se extiende de forma esférica en todas direcciones. A medida que la esfera se hace más grande, la presión se distribuye uniformemente a lo largo de la superficie en expansión.

Por lo tanto, la intensidad medida en cualquier punto de la superficie de la esfera disminuirá proporcionalmente al aumento de la superficie de la esfera. Esto se denomina " ley del cuadrado inverso". La ley del cuadrado inverso nos dice que la intensidad medida de la onda de sonido disminuye logarítmicamente. Creo que esta es la razón por la que dB es una escala logarítmica: simplemente refleja cómo la presión disminuye con la distancia.

En el diagrama anterior, podemos ver cómo la onda de presión se extiende hacia afuera desde el arma de fuego que levita mágicamente en un campo abierto. Parte del sonido se refleja en el suelo (razón por la cual la ley del cuadrado inverso es una abstracción demasiado simple), pero está claro que incluso a unos pocos pies, una cantidad significativa de la onda de presión se aleja de la cabeza del observador y, por lo tanto, no contribuirá al nivel de volumen percibido.

Por el contrario, si disparamos el arma en una pequeña habitación de metal, la mayor parte de la onda de presión en expansión que inicialmente se aleja de nuestro observador se reflejaría en las paredes y volvería hacia el observador.El observador entonces percibiría un sonido mucho más "fuerte" (en los momentos antes de que sufrieran daños permanentes en los tímpanos), no porque el nivel de intensidad del sonido inicial fuera realmente diferente, sino porque una porción mucho mayor de la onda de presión llega a los oídos del observador..Los reflejos son técnicamente ecos, pero a distancias cortas no podemos diferenciar entre los ecos y el sonido original.