Décibel - Définition

Introduction

Le décibel (dB) est un sous-multiple du bel, correspondant à 1 dixième de bel. Nommé en l’honneur de l'inventeur Alexandre Graham Bell, le bel est unité de mesure logarithmique du rapport entre deux puissances, connue pour exprimer la puissance du son. Grandeur sans dimension en dehors du système international, le bel n'est pas l'unité la plus fréquente. Le décibel est plus couramment employé.

Équivalent à 1/10 de bel, le décibel comme le bel, peut être utilisé dans les domaines de l’acoustique, de la physique, de l’électronique et est largement répandue dans l’ensemble des champs de l’ingénierie (fiabilité, inférence bayésienne, etc.).

Cette unité est particulièrement pertinente dans les domaines où la perception humaine est mise en jeu. En effet, la loi de Weber-Fechner stipule que la sensation ressentie varie comme le logarithme de l’excitation.

Histoire des bels et décibels

Le bel (symbole B) est utilisé dans les télécommunications, l’électronique, l’acoustique ainsi que les mathématiques. Inventé par des ingénieurs des Laboratoires Bell pour mesurer l’atténuation du signal audio sur une distance d’un mile (1,6 km), longueur standard d’un câble de téléphone, il était appelé unité de « transmission » à l’origine, ou TU ((en)Transmission unit), mais fut renommé en 1923 ou 1924 en l’honneur du fondateur du laboratoire et pionnier des télécoms, Alexander Graham Bell.

Le décibel comme unité de mesure absolue

Le décibel est utilisé comme mesure du rapport entre deux puissances dans certains domaines, comme les télécommunications ou le radar pour décrire des gains ou des amplifications (dB positifs) ou des pertes ou des atténuations (dB négatifs). On parle alors d’une atténuation de 15 dB compensée par un amplificateur avec 15 dB de gain. Une atténuation de 15 dB est équivalente à un gain de -15 dB.

Le décibel a donné naissance à un certain nombre d’unités (sans dimensions) utilisées pour mesurer des puissances ou des intensités de façon absolue. Ceci se fait en utilisant comme puissance de référence (dans le dénominateur de la définition précédente) une valeur de puissance prédéfinie. Dans ce cas, on ajoute une lettre à « dB » pour savoir de quoi on parle. Voici quelques exemples :

• dBSPL décibel en acoustique (voir plus bas) ;
• dB(A) décibel pondéré en acoustique à 40 dB au-dessus du seuil d’audibilité (voir plus bas) ;
• dB(B) décibel pondéré en acoustique à 70 dB par rapport au seuil d’audibilité ;
• dB(C) pareillement que la référence dB(B) mais cette fois-ci à 90 dB par rapport au seuil d’audibilité, il ne doit pas être confondu avec le dBc (voir plus bas) ;

• dBFS échelle de mesure en numérique, le niveau maximum mesuré est le Zéro Fullscale, voir : (en)dBFS

• dBW décibels au-dessus d’un watt. La puissance de référence est 1 W ;
• dBm décibels au-dessus d’un milliwatt. La puissance de référence est 1 mW ;

• dBV décibels mesurant la tension par rapport à une référence de 1 volt RMS. Le matériel audio grand-public travaille généralement au niveau électrique de -10 dBV, soit 0,3162 V (ou -7,78 dBu) ;
• dBμV décibels mesurant la tension par rapport à une référence de 1 μvolt RMS ;
• dBu décibels mesurant la tension par rapport à une référence de 0,775 volts RMS. Cette valeur de référence correspond à la tension d’une charge de 600 ohms soumise à 1 mW. Le matériel audio professionnel travaille généralement au niveau électrique de +4 dBu, soit 1,228 V (ou 1,78 dBV) ;

• dBi utilisé pour parler du gain des antennes. Le gain de référence est celle d’une antenne isotrope ;
• dBd  : pareillement que le dBi mais le gain de référence est celle d’une antenne dipole ;

• dBFs : amplitude d’un signal comparativement à son niveau maximum avant saturation ;
• dBc: mesure du rapport de puissance entre un signal (le bruit, souvent) et la porteuse sur laquelle il transite (c pour "carrier") ;

• dBZ : mesure du rapport entre la réflectivité (Z) revenant de la précipitation sondée par un radar météorologique par mètre cube (qui est proportionnelle au diamètre à la sixième puissance des gouttes) et la réflectivité qu’on aurait si ce volume était rempli de 1 mm⁶ / m³ de gouttes.