تفاوت شدت و بلندی صدا [مفاهیم پایه اندازه‌گیری صوت]

تفاوت بین شدت صدا و بلندی صدا چیست؟ مفاهیم پایه در اندازه‌گیری صوت

صدا یکی از مهم‌ترین پدیده‌های فیزیکی در زندگی روزمره‌ی ماست، نکته مهمی که باید به آن توجه کنیم، تفاوت شدت و بلندی صدا است؛

از گفت‌وگوهای ساده تا موسیقی و حتی نویزهای محیطی، همگی حاصل ارتعاشاتی هستند که در قالب امواج صوتی در هوا منتشر می‌شوند.

با این حال، وقتی صحبت از اندازه‌گیری صدا می‌شود، دو مفهوم اساسی مطرح می‌گردد: شدت صدا و بلندی صدا.

بسیاری این دو را به اشتباه یکی می‌دانند، اما در واقع، تفاوت مهمی بین آن‌ها وجود دارد، لذا این مقاله از واحد های اندازه گیری صوت به همین منظور ایجاد شده است.

در این مقاله با من محسن شهریور به زبان ساده ولی علمی، تفاوت بین شدت و بلندی صدا را بررسی می‌کنیم و می‌بینیم هرکدام چه معنایی دارند و چطور اندازه‌گیری می‌شوند.

شدت صدا چیست

 شدت صدا چیست؟

شدت صدا (Sound Intensity) مفهومی فیزیکی و قابل اندازه‌گیری است.

شدت صدا در واقع مقدار انرژی صوتی‌ای است که در واحد زمان از واحد سطحی که عمود بر مسیر انتشار موج قرار دارد، عبور می‌کند.

به بیان ساده‌تر، شدت صدا نشان می‌دهد چه مقدار انرژی صوتی در هر لحظه از موج صوتی به گوش یا ابزار اندازه‌گیری می‌رسد.

شدت صدا به عوامل زیر بستگی دارد:

• دامنه (Amplitude) موج صوتی؛ هرچه دامنه ارتعاشات بیشتر باشد، انرژی موج نیز بیشتر است.
• فاصله از منبع صدا؛ با دور شدن از منبع، شدت صدا کاهش می‌یابد.
• محیط انتشار؛ هوا، آب یا جامدات، هر کدام در انتقال انرژی صوتی رفتار متفاوتی دارند.

واحد اندازه‌گیری شدت صدا وات بر متر مربع (W/m²) است.

اما چون این مقادیر بسیار کوچک هستند، در عمل از مقیاس دسی‌بل (dB) استفاده می‌شود که یک مقیاس لگاریتمی است و نسبت شدت اندازه‌گیری‌شده را به آستانه‌ی شنوایی انسان (حدود 10⁻¹² وات بر متر مربع) بیان می‌کند.

بلندی صدا چیست

بلندی صدا چیست؟

بلندی صدا (Loudness) یک مفهوم روان‌فیزیکی است، نه صرفاً فیزیکی.

یعنی بلندی صدا به درک انسان از صدا مربوط می‌شود، نه فقط مقدار انرژی صوتی.

دو صدا ممکن است شدت فیزیکی یکسانی داشته باشند اما یکی بلندتر احساس شود، چون گوش انسان به فرکانس‌ها حساسیت متفاوتی دارد.

بلندی صدا به عوامل زیر وابسته است:

• شدت فیزیکی صدا (البته تا حدی)
• فرکانس صوت؛ گوش انسان در محدوده‌ی ۲ تا ۵ کیلوهرتز بیشترین حساسیت را دارد.
• مدت زمان مواجهه با صدا
• ویژگی‌های شنونده (سن، سلامت گوش، تجربه شنیداری و حتی حالت روحی)

واحد اندازه‌گیری بلندی صدا فون (Phon) یا سون (Sone) است.

این واحدها بر اساس مقایسه‌ی صداها با صدای مرجع در فرکانس ۱۰۰۰ هرتز تعریف می‌شوند.

 تفاوت شدت صدا و بلندی صدا به زبان ساده

می‌توان گفت شدت صدا مربوط به مقدار انرژی واقعی صوت است، در حالی که بلندی صدا به احساس و درک انسان از آن انرژی مربوط می‌شود.

به‌طور خلاصه برای تفاوت شدت و بلندی صدا داریم:

به عبارت دیگر، دستگاه می‌تواند شدت صدا را اندازه بگیرد، اما تنها انسان می‌تواند بلندی صدا را احساس کند.

 مثال برای درک بهتر تفاوت شدت و بلندی صدا

مثال برای درک بهتر تفاوت شدت و بلندی صدا

فرض کنید در یک اتاق دو منبع صوتی دارید:

یکی بلندگوی باس با فرکانس پایین و دیگری بلندگوی تیز (تریبل) با فرکانس بالا.

هر دو ممکن است شدت صوتی مشابهی داشته باشند (مثلاً ۷۰ دسی‌بل)، اما گوش شما ممکن است صدای تریبل را بلندتر احساس کند. چرا؟

چون گوش انسان به فرکانس‌های بالا حساس‌تر است.

این همان تفاوت میان شدت صدا و بلندی صدا است.

ارتباط بین دسی‌بل و بلندی صدا

 ارتباط بین دسی‌بل و بلندی صدا

دسی‌بل (dB) واحدی لگاریتمی برای بیان شدت صداست، برای درک بهتر تفاوت شدت و بلندی صدا، باید ارتباط این دو را نیز بدانیم.

هر ۱۰ دسی‌بل افزایش در شدت صدا، حدود دو برابر شدن بلندی صدا در احساس شنونده است.

مثلاً:

• ۳۰ دسی‌بل → صدای آرام مثل زمزمه
• ۶۰ دسی‌بل → مکالمه عادی
• ۹۰ دسی‌بل → ترافیک شهری
• ۱۲۰ دسی‌بل → آستانه درد برای گوش انسان

با این حال، چون بلندی صدا به حساسیت گوش بستگی دارد، دو صدای ۸۰ دسی‌بلی در فرکانس‌های مختلف ممکن است از نظر بلندی متفاوت احساس شوند.

 درک صوت در مغز انسان

وقتی موج صوتی به گوش می‌رسد، پرده‌ی گوش و استخوانچه‌ها آن را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند و به مغز می‌فرستند.

مغز این سیگنال‌ها را بر اساس تجربه و ساختار فیزیولوژیکی تفسیر می‌کند.

در واقع، شدت صدا ورودی فیزیکی است، اما بلندی صدا خروجی ذهنی مغز محسوب می‌شود.

چرا دانستن تفاوت شدت و بلندی صدا مهم است

 جمع‌بندی: چرا دانستن تفاوت شدت و بلندی صدا مهم است؟

در علم آکوستیک، مهندسی صدا و حتی در صنایع موسیقی، تفکیک این دو مفهوم اهمیت زیادی دارد.

• مهندسان صدا برای طراحی سالن‌ها یا هدفون‌ها باید شدت صدا را کنترل کنند.
• پزشکان شنوایی برای ارزیابی عملکرد گوش از تست‌های بلندی صدا استفاده می‌کنند.
• و در اندازه‌گیری آلودگی صوتی، شدت صدا (بر حسب دسی‌بل) معیار اصلی است، اما تأثیر آن بر انسان با بلندی صدا سنجیده می‌شود.

در نهایت، می‌توان گفت:

شدت صدا، آن چیزی است که تولید می‌شود؛ بلندی صدا، آن چیزی است که احساس می‌شود.