Para establecer la escala del nivel de intensidad sonora,  NI ,  tomamos como referencia la intensidad más baja que, aproximadamente, nuestro oído puede percibir. Esta intensidad es de 10^-12 vatio/m² (umbral de audición,  I₀  ).

Ahora, a cualquier otra intensidad se le puede asignar el número que representa cuántas veces hay que multiplicar por 10 para obtenerla a partir del umbral de audición. Matemáticamente, esto significa aplicar el logaritmo decimal a la proporción entre la intensidad y el umbral de audición: 

 NI = log [ I / I₀ ]   (en Belios)

La unidad asignada a este número se llama belio (en honor a A. Graham Bell, el inventor del teléfono). Si consideramos la intensidad correspondiente al umbral del dolor (1 vatio/m2), resulta que el nivel de intensidad sonoro que le corresponde es:  

  log [ 1 / 10^-12 ] = 12  Belios 

Para evitar la aparición demasiado frecuente de decimales, en la práctica se utiliza la décima parte del belio, es decir, el decibelio (dB) como unidad. Así que el nivel de intensidad sonora será:

 NI = 10 log [ I / I₀ ]   (en decibelios)

Y el nivel correspondiente al umbral de dolor será:

  10 log [ 1 / 10^-12 ] = 120  dB 

Vamos a comprobar que al duplicar la intensidad, el nivel aumenta en 3 dB:

 NI₂ = 10 log [ 2I / I₀ ]  =  10 log [ 2 ]  +  10 log [ I / I₀ ]  =  3  + NI₁ 

Comprobaremos, por último, que al duplicar la distancia a la fuente sonora, el nivel desciende 6 dB: 

 NI₂ = 10 log [ (I/4) / I₀ ]  =  10 log [ 1/4 ]  +  10 log [ I / I₀ ]  =  - 6  + NI₁