Decibel là gì: vì sao tăng 10 dB thì tai nghe to gấp đôi

Decibel (dB) là đơn vị đo mức âm theo thang logarit: mỗi khi tăng 10 dB, cường độ âm thanh mạnh gấp khoảng 10 lần, nhưng tai người chỉ cảm thấy to hơn khoảng gấp đôi. Thang này sinh ra vì tai nghe được một dải độ mạnh rộng khủng khiếp, từ tiếng lá rơi tới tiếng động cơ phản lực, và đếm bằng con số thường thì quá cồng kềnh.

Vì sao không đo độ to bằng con số bình thường

Âm thanh là dao động áp suất của không khí. Ở ngưỡng nghe thấp nhất của tai người trẻ, khoảng 1.000 Hz, dao động ấy chỉ cỡ 20 micro-pascal, tức hai phần trăm nghìn của một pascal. Một tiếng ồn đủ làm đau tai có áp suất lớn hơn ngưỡng này khoảng một triệu lần. Tính theo cường độ (năng lượng truyền qua mỗi mét vuông), khoảng cách còn lớn hơn: khoảng một nghìn tỉ lần.

Viết một bảng độ to với những con số từ 1 tới 1.000.000.000.000 thì vừa khó đọc vừa không giống cách tai cảm nhận. Tai không cộng đều mà "nhân": muốn thấy to thêm một nấc, năng lượng phải tăng gấp mấy lần chứ không phải cộng thêm một ít. Thang logarit làm đúng việc ấy. Nó biến phép nhân thành phép cộng: nhân 10 lần cường độ tương ứng cộng 10 dB, nhân 100 lần là cộng 20 dB, nhân một nghìn tỉ lần là cộng 120 dB.

Bel, decibel và cái tên Bell

Đơn vị gốc là bel, đặt theo tên Alexander Graham Bell. Các kỹ sư điện thoại ở Mỹ đưa nó vào dùng trong thập niên 1920 để đo mức tín hiệu hao đi trên đường dây. Một bel là tỉ lệ 10 lần về công suất. Vì bel quá thô cho công việc hằng ngày, người ta dùng một phần mười của nó, tức deci-bel, và dB nhanh chóng trở thành đơn vị chung cho cả điện tử lẫn âm học.

Điểm hay quên: decibel không phải đơn vị đo như mét hay ki-lô-gam. Nó là cách ghi tỉ lệ giữa hai đại lượng. Khi nói một tiếng ồn "80 dB", người ta ngầm hiểu đó là 80 dB so với mốc 20 micro-pascal, viết đầy đủ là dB SPL (mức áp suất âm). Bỏ mốc so sánh đi thì con số dB không còn nghĩa gì.

Ba quy tắc nhẩm: +3, +6, +10

Không cần nhớ công thức logarit, ba quy tắc sau đủ để đọc đúng hầu hết con số decibel gặp ngoài đời.

Từ đây có vài hệ quả bất ngờ. Hai chiếc loa giống hệt nhau cùng phát một mức âm không tạo ra gấp đôi số decibel, chúng chỉ cộng thêm khoảng 3 dB. Muốn tiếng nghe "to gấp đôi" theo cảm giác, phải cần khoảng mười chiếc loa như thế. Ngược lại, giảm 10 dB đã đủ khiến tiếng ồn nghe như nhỏ đi một nửa.

Quy tắc "+10 dB nghe to gấp đôi" đến từ các thí nghiệm tâm lý – âm học giữa thế kỷ 20, nổi tiếng nhất là của nhà tâm lý học Stanley Smith Stevens. Đây là quy luật trung bình, đúng khá tốt với âm ở mức vừa và lớn, còn ở mức rất nhỏ hoặc với từng người thì có thể lệch.

Thang decibel quanh ta

Các mức dưới đây là giá trị phổ biến để hình dung, không phải số đo của một nơi cụ thể. Mức thật phụ thuộc khoảng cách, phòng ốc và từng nguồn âm.

Một chi tiết vật lý thú vị: trong không khí ở áp suất bình thường, sóng âm "sạch" có giới hạn khoảng 194 dB. Ở mức đó, vùng giãn của sóng đã hạ áp suất xuống gần bằng chân không, không thể thấp hơn được nữa. Những tiếng nổ mạnh hơn không còn là sóng âm thông thường mà thành sóng xung kích.

dB(A) là gì: khi máy đo bắt chước tai người

Tai người không nhạy đều trên mọi tần số. Nó nhạy nhất trong vùng khoảng 2.000–5.000 Hz và kém nhạy với âm rất trầm. Một tiếng ù 50 Hz và một tiếng rít 3.000 Hz có thể cùng số dB trên máy, nhưng tai nghe tiếng rít to hơn nhiều.

Để con số gần với cảm giác người nghe, máy đo âm có bộ lọc gọi là đường cong trọng số A: nó giảm bớt phần trầm và rất cao trước khi tính, giống cách tai làm. Kết quả ghi là dB(A) hay dBA. Hầu hết khuyến cáo về bảo vệ thính giác đều dùng dB(A). Còn dB(C) giữ lại nhiều phần trầm hơn, hay dùng để đo tiếng nhạc có bass mạnh hoặc tiếng nổ.

Ngày nay nhiều điện thoại có ứng dụng đo mức âm. Chúng đủ để biết một nơi "ồn cỡ nào", nhưng micro điện thoại không được hiệu chuẩn như máy đo chuyên dụng, nên chỉ nên xem con số như ước lượng, lệch vài dB là chuyện bình thường.

Decibel và đôi tai: liều âm thanh

Tác hại của tiếng to với tai phụ thuộc vào cả mức âm lẫn thời gian nghe, giống như liều thuốc. Mốc hay được dẫn từ Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) là khoảng 85 dB trong tối đa 8 giờ mỗi ngày, và cứ tăng 3 dB thì thời gian an toàn giảm còn một nửa. Quy tắc "+3 dB" ở bảng trên chính là lý do: năng lượng gấp đôi thì thời gian phải giảm một nửa để tổng liều như cũ.

Bảng này giúp hiểu vì sao một buổi karaoke vài tiếng có thể "dùng hết" liều cả tuần. Cách bảo vệ đơn giản nhất cũng rút ra từ chính thang decibel: lùi xa loa gấp đôi khoảng cách đã giảm khoảng 6 dB; vặn nhỏ âm lượng một chút đã kéo dài thời gian an toàn gấp mấy lần. Mẹo "60/60" (không quá 60% âm lượng, không quá 60 phút liên tục) là mẹo phổ biến dễ nhớ, không phải chuẩn chính thức.

Khi nào cần đi khám

Nên đến khám chuyên khoa tai mũi họng nếu:

• Nghe kém đột ngột, nhất là ở một bên tai: đi khám ngay, càng sớm càng tốt, không chờ tự hết.
• Ù tai sau một buổi ồn mà kéo dài hơn một hai ngày, hoặc ù một bên kéo dài.
• Ù tai kèm chóng mặt, đau tai, chảy dịch hay máu ở tai.
• Từng ở gần một tiếng nổ lớn rồi thấy nghe kém, nghe lùng bùng.
• Người nhà nhận xét bạn hay hỏi lại, mở tivi to hơn trước.

Bác sĩ có thể đo thính lực để biết tai đang nghe ở mức nào. Nội dung ở đây chỉ là kiến thức phổ thông, không thay cho việc thăm khám.

Góc nhìn hôm nay: đọc con số decibel cho đúng

Lần tới gặp một con số decibel trên hộp máy, trong bản tin hay ứng dụng đo, hãy tự hỏi ba câu: so với mốc nào (thường là dB SPL), có trọng số A không, và đo ở khoảng cách bao xa. Thiếu ba thông tin đó, so hai con số với nhau rất dễ sai. Và nhớ quy tắc gọn nhất: chênh 10 dB là chênh gấp đôi độ to. Muốn đọc thêm, có thể tìm tài liệu "Make Listening Safe" của WHO, hoặc chương sóng âm trong sách vật lý phổ thông.