la sensazione dinamica dipende in parte dall'ampiezza, ma anche dal timbro

Così come la scala in semitoni, la scala in decibel è nata proprio per ovviare a questa situazione e rendere lineare ciò che in natura non lo è. Come quella in semitoni, infatti, la scala in decibel è basata sui rapporti.
In realtà, però, capire i decibel non è così semplice per varie ragioni:

• in elettrotecnica (cioè nel mondo degli impianti audio con amplificatori, mixer, etc.) e in acustica le misurazioni vengono eseguite in modo diverso.
  Quando si ha a che fare con un impianto audio non si misurano i decibel assoluti, ma il rapporto fra il segnale in entrata e quello in uscita. Considerate, ad esempio, il vostro lettore CD o MP3. Il volume che sviluppa non è assoluto, ma dipende dall'audio presente sul CD o nell'MP3. Non si può dire a un lettore CD "suona a 40 dB" perché il suo volume di uscita è condizionato dal volume del brano che sta eseguendo. Anche senza toccare il controllo del volume, se il brano è un adagio eseguito in pp, il lettore suonerà piano, ma se è una heavy metal band suonerà forte.
  La realtà è che il vostro lettore CD o MP3 non è un generatore di suono, come uno strumento, ma solo un amplificatore che riceve in input il suono presente sul CD o nell'MP3, lo amplifica o lo attenua usando un controllo di volume e lo invia alle cuffie o alle casse. In questa situazione, una misurazione dell'ampiezza assoluta non ha senso. Si misura, invece, quanto il suono originale è amplificato o attenuato.
  Ora, il vostro lettore CD o MP3, sulla manopola del volume, avrà una scala indicativa che va, per es., da 0 a 10, intesi come 0 = nulla, 10 = massimo. Gli strumenti professionali, invece, hanno una scala che va da -∞ (meno infinito), passando per vari livelli negativi (-40, -20, -6, -3) e poi per 0 (zero), fino ad arrivare a +6 o +12. Tale scala deve essere interpretata così:
• un valore con un segno - (meno) significa che il segnale viene attenuato di quella quantità in dB rispetto al segnale di entrata;
• lo 0 (zero) significa che il segnale non viene modificato;
• un valore con un segno + significa che il segnale viene amplificato.
• la percezione dell'ampiezza, poi, dipende anche dalla distanza: anche ammesso che uno strumento suoni a un certo volume, a voi il suono arriverà più forte o più piano in base alla vostra distanza dallo strumento stesso.
• in acustica, infine, c'è una differenza fra potenza acustica e pressione sonora: la seconda è molto più significativa della prima perché rappresenta la pressione media che si esercita sul timpano.
  Considerate la seguente situazione: un qualsiasi strumento (uno solo) esegue una melodia. Se adesso un altro strumento uguale lo affianca e suona all'unisono, il volume dovrebbe raddoppiare perché prima era uno e adesso sono due, ma invece aumenta di un po', ma percettivamente non raddoppia. Questo accade perché non è detto che le due onde siano perfettamente in fase, cioè che tutti i picchi corrispondano. In pratica, in questo modo, abbiamo raddoppiato la potenza del segnale ma non la pressione acustica media. Per raddoppiare effettivamente quest'ultima occorre un aumento di potenza pari a 4 volte, cioè il doppio del doppio (2x2=4) perché la pressione si calcola su una superficie, non su un solo punto. Quindi per raddoppiare il volume del nostro strumento singolo occorreranno altri 3 strumenti uguali all'unisono, il che corrisponde a un aumento di 6 dB:
  

6 dB corrispondono a una pressione acustica doppia

Quindi il volume di un suono a 66 dB è fisicamente il doppio di uno a 60 dB.
Sentiamo qualche esempio. Qui abbiamo un suono che diminuisce di 6 dB (quindi del doppio) a ogni ripetizione, mentre qui diminuisce più gradualmente, di 3 dB.
Per avere un'idea del valore dei dB, considerate che il nostro sistema uditivo percepisce suoni che vanno da poco più di zero (in ambiente MOLTO silenzioso) a circa 120 dB. Quest'ultima è la cosiddetta soglia del dolore perché un suono a questo livello è effettivamente dannoso. Va detto, però, che il sistema uditivo è in grado di difendersi dai suoni molto forti. Un piccolo muscolo, infatti, irrigidisce il timpano per difenderlo dalle vibrazioni troppo ampie, mentre un altro è in grado di mettere leggermente fuori asse la catena degli ossicini impedendo che le vibrazioni troppo forti si trasmettano totalmente alla chiocciola. Di conseguenza, quando ci troviamo in un ambiente ad alto livello sonoro, sentiamo decisamente meno.
Questo sistema, comunque, ha un tempo di reazione di 1/10 di secondo e quindi non può fare niente contro i picchi improvvisi contro i quali siamo totalmente indifesi. Questi ultimi sono particolarmente dannosi e possono ledere il timpano, per cui ATTENZIONE ALL'ASCOLTO IN CUFFIA che di per sè non è affatto dannoso, ma può esporre i timpani a improvvisi e dolorosi sbalzi se non si fa attenzione. Quando vi mettete la cuffia, a qualsiasi strumento o impianto sia collegata, ABBASSATE PRIMA IL VOLUME E POI ALZATELO GRADUALMENTE FINO AL LIVELLO APPROPRIATO.
Torniamo ai dB. La tabella seguente vi dà un'idea del livello sonoro di diversi suoni (le misure sono medie: per es. non tutte le auto fanno lo stesso rumore).

Le curve isofoniche

Un altra cosa che complica la percezione della dinamica è il fatto che il nostro sistema percettivo non funziona nello stesso modo su tutte le frequenze. Sente molto meglio nell'area che va da circa 600 a circa 5000 Hz, che è l'area del linguaggio parlato, ma soprattutto sente molto meno sulle frequenze basse. Questo accade perché il condotto uditivo ha una lunghezza tale da provocare un'area di risonanza a circa 3000 Hz. Di conseguenza il livello sonoro percepito non corrisponde all'ampiezza fisica.
La figura seguente mostra le cosiddette curve isofoniche (elaborate da Fletcher e Munson e note anche con il nome dei due ricercatori) che mappano la sensazione di livello sonoro effettivamente percepito rispetto ai dB per le varie frequenze.
Si leggono nel modo seguente: supponiamo di volere un suono a 1000 Hz con livello sonoro percepito di 60 dB. Per sapere quale ampiezza fisica dovremo dare a questo suono perché venga effettivamente percepito a 60 dB

1. cerchiamo sull'asse orizzontale (in basso) i 1000 Hz (indicati con 1k; k = kilo = 1000)
2. andiamo verso l'alto fino a incontrare la linea etichettata con 60
3. da qui andiamo verso sinistra fino a incontrare l'asse verticale e leggiamo l'ampiezza in dB.

Eseguendo questo procedimento risulta che, per generare un suono a 1000 Hz con livello sonoro percepito di 60 dB, il suddetto suono dovrà avere una ampiezza fisica di 60 dB.
Tutta questa fatica per avere un valore uguale? Sì, perché le curve isofoniche sono tarate proprio sui 1000 Hz.
Ma adesso facciamo la stessa cosa per una frequenza a 100 Hz. Risulta che, per generare un suono a 100 Hz con livello sonoro percepito di 60 dB, il suddetto suono dovrà avere una ampiezza fisica di circa 70 dB. Attenzione, considerando che una differenza di 6 dB equivale al doppio, questo vuol dire più del doppio, quasi 3 volte tanto.
La differenza, in effetti, è drammatica e aumenta andando ancora più in basso. Se scendiamo a 50 Hz, per percepire i nostri fatidici 60 dB, dovremo andare a circa 85 dB che significa circa 4 volte il doppio, cioè 16 volte. Ciò significa che, per sentire avere la sensazione di 1000 Hz e 50 Hz a pari volume (60 dB), la seconda dovrà avere una ampiezza pari a 16 volte la prima.
Ecco una tabella che mostra la differenza dell'ampiezza percepita per suoni a varie frequenze, rispetto a uno di 1000 Hz. Essa mostra, per esempio, che un suono di 100 Hz che ha la stessa ampiezza fisica di uno di 1000 Hz verrà in realtà percepito come se avesse una ampiezza inferiore di ben 19.1 dB e così via.

10Hz	12,5Hz	16Hz	20Hz	25Hz	31,5Hz	40Hz	50Hz
-70,4dB	-63,4dB	-56,7dB	-50,5dB	-44,7dB	-39,4dB	-34,6dB	-30,2dB
63Hz	80Hz	100Hz	125Hz	160Hz	200Hz	250Hz	315Hz
-26,2dB	-22,5dB	-19,1dB	-16,1dB	-13,4dB	-10,9dB	-8,6dB	-6,6dB
400Hz	500Hz	630Hz	800Hz	1kHz	1,25kHz	1,6kHz	2kHz
-4,8dB	-3,2dB	-1,9dB	-0,8dB	0dB	+0,6dB	+1,0dB	+1,2dB
2,5kHz	3,15kHz	4kHz	5kHz	6,3kHz	8kHz	10kHz	12,5kHz
+1,3dB	+1,2dB	+1,0dB	+0,5dB	-0,1dB	-1,1dB	-2,5dB	-4,3dB
16kHz	20kHz
-6,6dB	-9,3dB

Facendo musica si nota che i suoni bassi si sentono un po' meno, ma non sembra che la differenza sia così grande. Questo dipende dal fatto che gli strumenti sono pieni di meccanismi di compensazione, sia nella regolazione della sensibilità dei tasti del piano, che nella grandezza delle casse acustiche.