Lùi xa nguồn ồn gấp đôi thì giảm bao nhiêu decibel

Ngoài trời thoáng, lùi xa gấp đôi một nguồn ồn dạng điểm (một cái máy, một chiếc loa) thì mức ồn giảm khoảng 6 dB; với nguồn dạng đường như dòng xe chạy liên tục trên phố thì chỉ giảm khoảng 3 dB. Đó là con số lý tưởng: mặt đất, tường nhà, gió, nhiệt độ và vật cản có thể làm mức giảm thực tế nhiều hơn hoặc ít hơn. Trong nhà, lùi xa nguồn chỉ có ích tới một giới hạn, vì tiếng dội từ tường trần lấp đầy căn phòng.

Nguồn điểm: quy luật nghịch đảo bình phương

Hãy hình dung một chiếc máy nhỏ đặt giữa bãi trống. Âm thanh từ nó lan ra theo mọi hướng như một quả cầu phồng dần. Năng lượng âm không đổi nhưng phải trải trên diện tích mặt cầu ngày càng lớn. Diện tích mặt cầu tỉ lệ với bình phương bán kính: xa gấp đôi thì diện tích gấp bốn, cường độ còn một phần tư.

Một phần tư cường độ tương ứng với giảm khoảng 6 dB. Đó là quy tắc "6 dB mỗi lần gấp đôi khoảng cách", còn gọi là giảm theo 20 lần logarit khoảng cách. Xa gấp mười lần thì giảm khoảng 20 dB.

Nguồn đường: dòng xe giảm chậm hơn

Một con đường đông xe không phải một điểm, mà là một dải dài gồm rất nhiều nguồn nhỏ nối nhau. Âm thanh từ đó lan ra như một ống trụ phồng dần quanh con đường, chứ không phải quả cầu. Diện tích mặt trụ chỉ tỉ lệ thuận với bán kính, nên xa gấp đôi thì cường độ còn một nửa — giảm khoảng 3 dB. Xa gấp mười chỉ giảm khoảng 10 dB.

Nguồn đường gồm dòng xe trên đường lớn, đoàn tàu dài đang chạy, băng chuyền trong nhà máy. Với một đoạn đường có chiều dài hữu hạn, đứng gần thì nó cư xử như nguồn đường, đứng thật xa (xa hơn nhiều so với chiều dài đoạn đường) thì lại giống nguồn điểm.

Bảng giả định ngoài trời thoáng, không vật cản, chỉ tính sự lan toả hình học. Điểm đáng nhớ: muốn giảm 12 dB từ một trục đường, phải lùi xa gấp mười sáu lần, trong khi với một cái máy chỉ cần lùi gấp bốn.

Những thứ làm thực tế khác lý thuyết

Mặt đất

Âm thanh tới tai theo hai đường: thẳng từ nguồn và dội từ mặt đất. Mặt đất cứng như bê tông, mặt nước dội gần như toàn bộ; mặt đất mềm như bãi cỏ, ruộng cày hút bớt một phần, nhất là ở vùng tần số trung. Vì thế qua một bãi cỏ rộng, tiếng ồn có thể giảm nhiều hơn quy tắc 6 dB, còn qua một sân bê tông thì không.

Không khí hút âm cao

Không khí hút bớt năng lượng âm, rất ít ở tần số thấp và nhiều hơn ở tần số cao. Ở khoảng cách vài chục mét hiệu ứng này nhỏ, nhưng ở vài trăm mét thì đáng kể: tiếng còi, tiếng rít mất dần, còn tiếng ầm trầm thì vẫn tới. Đó là lý do từ xa ta nghe một công trường hay một buổi hoà nhạc chủ yếu là tiếng thình thịch.

Vật cản

Một bức tường, một toà nhà, một mô đất chắn ngang đường nhìn từ nguồn tới người nghe có thể làm giảm thêm nhiều decibel. Âm cao bị chắn tốt hơn âm trầm, vì sóng âm trầm dài và "uốn" qua mép vật cản dễ hơn. Tường chắn âm dọc đường cao tốc dựa vào nguyên lý này.

Gió và nhiệt độ

Gió thổi từ nguồn về phía người nghe làm âm thanh "cong" xuống mặt đất và đi xa hơn; gió ngược chiều thì ngược lại. Ban đêm, khi lớp không khí sát đất mát hơn lớp trên, âm thanh cũng có xu hướng cong xuống và vang xa. Vì vậy cùng một nguồn, cùng khoảng cách, tiếng ồn có thể chênh nhau nhiều decibel giữa hai buổi tối.

Tiếng dội của phố

Trong một con phố hẹp hai bên là nhà cao, âm thanh dội qua lại giữa các mặt tiền. Mức ồn giữa phố cao hơn và giảm chậm hơn so với đường hai bên là đồng trống. Đứng sát mặt tiền một ngôi nhà, máy đo còn ghi thêm phần âm dội ngay từ bức tường đó, thường cao hơn vài decibel so với đứng xa tường.

Trong nhà: lùi xa chỉ giúp đến một mức

Trong một căn phòng, âm thanh tới tai gồm hai phần: âm trực tiếp từ nguồn và âm dội từ tường, trần, sàn. Ở gần nguồn, âm trực tiếp chiếm ưu thế và lùi xa vẫn giảm đáng kể. Nhưng qua một khoảng cách nhất định, âm dội lấp đầy phòng gần như đều nhau, và lùi thêm hầu như không giảm.

Khoảng cách chuyển tiếp này phụ thuộc vào độ vang của phòng: phòng trống, tường gạch men, sàn đá thì rất gần nguồn; phòng có rèm, thảm, ghế bọc nệm thì xa hơn. Đây là lý do trong một quán ăn trần cao tường trơn, ngồi xa bàn ồn ào nhất cũng không đỡ được bao nhiêu, còn thêm vật liệu tiêu âm thì đỡ thấy rõ.

Câu hỏi muôn thuở: căn hộ tầng cao có đỡ ồn không

Nhiều người mua căn hộ tầng cao vì nghĩ xa đường thì yên. Thực tế phức tạp hơn. Lên cao đúng là xa mặt đường hơn, nhưng mấy tầng thấp thường được che bởi hàng rào, cây, xe đỗ, mái nhà thấp tầng bên cạnh; còn từ tầng cao, căn hộ "nhìn thấy" trọn cả dòng xe, thậm chí nhiều trục đường cùng lúc, và không còn vật cản nào. Mặt đất mềm cũng không còn tác dụng với góc nhìn từ trên xuống.

Kết quả là mức ồn theo chiều cao không giảm đều; ở nhiều toà nhà mặt đường, các tầng giữa và cao có thể ồn không kém tầng thấp. Không có quy luật chung áp dụng cho mọi nơi. Cách chắc nhất là đến tận căn hộ vào giờ cao điểm và giờ khuya, mở cửa sổ, nghe và nếu được thì đo.

Góc nhìn hôm nay: dùng khoảng cách khi chọn chỗ và bố trí

• Khi đặt máy phát điện, máy nén, cục nóng điều hoà: mỗi lần lùi xa gấp đôi khỏi cửa sổ phòng ngủ nhà mình hay nhà hàng xóm là giảm được khoảng 6 dB, miễn phí. Đặt máy ở góc khuất có tường chắn còn tốt hơn.
• Khi chọn nhà gần đường lớn: đừng chỉ nhìn số mét. Xem căn hộ có hướng thẳng ra đường không, giữa nhà và đường có toà nhà nào chắn không, phòng ngủ quay về phía nào.
• Khi đi xem nhạc ngoài trời, lễ hội: lùi xa loa gấp đôi là giảm đáng kể cho tai, nhất là ở đoạn gần loa nhất.
• Khi đo tiếng ồn: luôn ghi khoảng cách từ máy đo tới nguồn. Hai con số đo ở hai khoảng cách khác nhau không so được với nhau.

Người muốn đi sâu có thể tìm hiểu bộ tiêu chuẩn ISO 9613 về sự suy giảm âm thanh khi lan truyền ngoài trời, nền tảng của nhiều phần mềm tính toán bản đồ tiếng ồn hiện nay.