Le mécanisme de l’oreille est capable de répondre à la fois à des ondes de pression très petites et très grandes en vertu de son caractère non linéaire ; c’est-à-dire qu’il répond beaucoup plus efficacement aux sons de très faible amplitude qu’aux sons de très grande amplitude. En raison de l’énorme non-linéarité de l’oreille dans la détection des ondes de pression, une échelle non linéaire est utile pour décrire l’intensité des ondes sonores. Une telle échelle est fournie par le niveau d’intensité sonore, ou niveau en décibels, d’une onde sonore, qui est défini par l’équation
Ici, L représente les décibels, qui correspondent à une onde sonore arbitraire d’intensité I, mesurée en watts par mètre carré. L’intensité de référence I0, correspondant à un niveau de 0 décibel, est approximativement l’intensité d’une onde de fréquence 1 000 hertz au seuil de l’audition – environ 10-12 watt par mètre carré. Parce que l’échelle des décibels reflète plus précisément la fonction de l’oreille qu’une échelle linéaire, elle présente plusieurs avantages dans l’utilisation pratique ; ceux-ci sont discutés à Hearing, ci-dessous.
Une caractéristique fondamentale de ce type d’échelle logarithmique est que chaque unité d’augmentation dans l’échelle des décibels correspond à une augmentation de l’intensité absolue par un facteur multiplicatif constant. Ainsi, une augmentation de l’intensité absolue de 10-12 à 10-11 watt par mètre carré correspond à une augmentation de 10 décibels, tout comme une augmentation de 10-1 à 1 watt par mètre carré. La corrélation entre l’intensité absolue d’une onde sonore et son niveau en décibels est présentée dans le tableau 1, avec des exemples de sons à chaque niveau. Si l’on considère que le niveau de définition de 0 décibel (10-12 watts par mètre carré) correspond au seuil d’audition pour une onde sonore d’une fréquence de 1 000 hertz, alors 130 décibels (10 watts par mètre carré) correspondent au seuil de la sensation, ou seuil de la douleur. (Parfois, le seuil de la douleur est donné comme étant de 120 décibels, soit 1 watt par mètre carré.)
| décibels | intensité* | type de son |
|---|---|---|
| *En watts par mètre carré. | ||
| 130 | 10 | Tir d’artillerie à proximité (seuil de douleur) | 120 | 1 | Musique rock amplifiée ; près d’un moteur à réaction | 110 | 10-1 | musique orchestrale amplifiée, dans le public |
| 100 | 10-2 | scie électrique | 90 | 10-3 | bus ou camion intérieur |
| 80 | 10-4 | intérieur d’une automobile | 70 | 10-5 | bruit moyen de la rue ; forte sonnerie de téléphone |
| 60 | 10-6 | conversation normale ; bureau d’affaires | 50 | 10-7 | restaurant ; bureau privé | 40 | 10-8 | salle tranquille de la maison |
| 30 | 10-9 | salle de conférence tranquille ; chambre à coucher |
| 20 | 10-10 | radio, télévision, ou d’enregistrement |
| 10 | 10-11 | salle insonorisée |
| 0 | 10-12 | silence absolu (seuil d’audition) silence (seuil d’audition) |
Bien que l’échelle des décibels soit non linéaire, elle est directement mesurable, et des sonomètres sont disponibles à cet effet. Les niveaux sonores pour les systèmes audio, l’acoustique architecturale et d’autres applications industrielles sont le plus souvent indiqués en décibels.