Te lo dice il canarino

08 Lug 2006

di Stefano Cantadori

 

Avevo preparato un articolo (molto complicato e che non riuscivo a semplificare) sui pistoni circolari montati su baffle infinito, pistoni studiabili con l’uso delle sorgenti semplici.

Ve lo sciropperete un’altra volta.

In questa occasione mi è venuto in soccorso un amico ed ecco che posso dissertare su qualcosa di più semplice e forse immediatamente più utile.

L’amico, e vi assicuro che non è affatto digiuno in materia, mi faceva notare, in merito all’articolo di maggio/giugno che, ad ogni dimezzamento dello spazio, l’incremento avrebbe dovuto essere di 3 dB e non di 6 dB, come invece enunciavo nei disegni dell’articolo.

Mi faceva inoltre notare che 3 dB sono il doppio e 6 dB quattro volte. E in questo ha anche ragione.

Vediamo ora su cosa il mio amico “ha cannato”.

Il decibel

La maggior parte dei livelli audio è misurata in dB.

I dB sono un’unità relativa. Non comunicano alcun valore assoluto fino a quando non viene stabilito un valore di riferimento.

In elettronica per l’audio si usa il dBm, il dBu, il dBV e pure qualcos’altro che trascurerò nel seguito, tipo il dBg e il dB rel.

Nel caso del dimezzamento dello spazio del numero precedente, si parlava di pressione sonora, la cui unità di misura è il dB SPL. Nullo è il suo significato se non conosciamo a cosa è riferito.

Ci poniamo quindi, doverosamente, il quesito.

dB che? Riferito a?

Usualmente, si pone lo 0 dB SPL pari a 20 µPa di pressione. Pa sta per Pascal, un distinto signore che ha dato il nome a questa unità di misura. 20 µPa (micro pascal) equivalgono a 0,0002 dyne/cm2 oppure µbar, visto che 1 µbar = 1dyne/cm2 = 0,1 N/m2 (newton per metro quadro).

Potremmo anche esprimere tale valore in erg, ma perché non ricordare il buon Torricelli che cominciò per primo misurando la pressione atmosferica con la sua colonnina di mercurio e stabilì che era pari a 0,760 metri di mercurio?

Cosa è la pressione sonora?

La pressione sonora (SPL) di un suono, in decibel, è 20 volte il logaritmo in base 10: si va be’, ma di che? Del rapporto fra la pressione effettivamente misurata e la pressione di riferimento di cui abbiamo parlato più sopra.

I dB hanno strani rapporti

Il rapporto cambia se consideriamo intensità e potenza oppure pressione e tensione elettrica.

Intensità e potenza

- incremento di 3 dB = 2 volte

- decremento di 3 dB = 0,5 volte

Pressione, tensione, corrente

- incremento di 3 dB = 1,413 volte

- decremento di 3 dB = 0,7065 volte

Per avere il doppio (di pressione, tensione, corrente) serve un incremento di 6 dB

Ci sono due tipi di decibel ?

No. Anzi, come si dice oggi, assolutamente no. Vediamo come funziona il busillis:

V e P indicano rispettivamente tensioni e potenze misurate mentre Vr e Pr sono, appunto, i valori di riferimento di cui abbiamo cianciato fino ad ora, senza i quali i dB non dicono granché.

La potenza è proporzionale al quadrato della tensione. Raddoppiare la potenza su un dato carico, richiede un incremento di tensione pari alla radice quadrata di 2, cioè di 1,414.

Non basta? Dimostrazione:

Ancora una volta, le conoscenze singole erano probabilmente tutte disponibili, semplicemente non le si ordinavano nel cervello in modo tale da essere direttamente applicabili alle nostre necessità. A me succede tutti i giorni da quando mi sveglio e fino a quando mi addormento.

Il doppio di una pressione sonora è +6 dB, il doppio di una potenza (elettrica o sonora) è +3 dB.

Ne approfitto per far luce su un altro paio di stranezze sui dB che in passato hanno generato mostri.

Il dBm ed il tormentone dei 600 ohm

Usato per anni in passato specialmente nel broadcast, il dBm esprime dB con riferimento ad 1 mW. Si tratta perciò di una misura di potenza e quindi è fondamentale conoscere il carico sul quale questa potenza lavora.

Quanto vale un dBm? Il dBm si calcola (non si misura direttamente) con la formula P = V2/R quando 1 mW è dissipato sul carico R. E qual è il carico su cui si “misura” il dBm? Si tratta usualmente dei fatidici 600 Ω, anche se in Germania i broadcaster talvolta impiegavano 150 Ω.

dBm: le origini

Il dBm è nato decine di anni fa, ai tempi delle valvole e dei trasformatori di accoppiamento.

Le linee a 600 Ω, cioè con sorgente a 600 ohm e carico allo stesso valore, permettevano il massimo trasferimento di potenza.

I moderni dispositivi audio hanno bassa impedenza di uscita, 50 Ω o meno, mentre gli ingressi tipicamente vanno da 10.000 a 100.000 Ω. Non avviene perciò virtualmente alcun trasferimento di potenza: l’intera tensione a circuito aperto della sorgente è trasferita al dispositivo successivo. Il dBm non è un’unità appropriata per le moderne misure audio. Le linee a 600 Ω non sono, di norma, una buona idea nelle moderne installazioni audio.

dBu = 0,7746 Volt

Il dBv (v piccola), altrimenti scritto dBu. Si usa la “u” al posto della “v” piccola per comodità di tastiera e per non confonderlo con il dBV (“V” maiuscola).

Il dBu è una misura riferita alla tensione.

Nota bene: 0,7746 è la tensione misurata su un carico di 600 Ω quando su questo è dissipato 1 mW. Quindi su 600 Ω la lettura in dBu e dBm è identica. I voltmetri costruiti in passato per decenni hanno misurato dBu anche se sulla scala c’era scritto dBm. I voltmetri infatti non possono misurare corrente, resistenza o potenza.

Il dBu è l’unità di misura adottata per le moderne misure.

Il dBV (“V” grande) è riferito ad 1 Volt ed è in disuso, veniva talvolta impiegato nel mercato consumer.

Tenete presente che lo zero dB dei vostri mixer può essere riferito a chissà che. Per cui potreste avere uno zero dB che in uscita vi caccia 0,775 Volt RMS o magari il doppio o niente!

Poi: si tratta di valori RMS o istantanei? Di picco o picco-picco?

Come reagiscono “nel tempo” i vostri meter dipende dalla balistica assegnata, tempo di attacco, peak hold, tempo di rilascio ecc...

Ma questa è un’altra storia.

Conclusioni

Bel casino eh? Ma quanto suonano le vostre casse? E se il livello viene misurato dopo un filtro? Ad esempio dopo un filtro di pesatura “A”?

Tutto è relativo, specialmente il decibel.

Comunque, sia chiaro una volta per tutte, 100 dB + 100 dB fa sempre 103 dB.

Informazioni aggiuntive

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