声音的特性和分贝标度

二维码 282

声音的特性和分贝标度

我们必须理解声音或噪音有两种特性：频率和响亮度。

声音的频率

声音其实是经媒介传递的快速压力变化。当声音于空气中传递，大气压力会循环变化。每一秒内压力变化的次数叫作频率，量度单位是赫兹(Hz)，其定义为每秒的周期数目。

频率越高，声音的音调越高。如下图显示，击鼓产生的频率远较吹哨子产生的频率低。请按一下[示范]按钮，听听它们发出的声音，及细察其音调的不同。

我们必须理解声音或噪音有两种特性：频率和响亮度。

声音的频率

声音其实是经媒介传递的快速压力变化。当声音于空气中传递，大气压力会循环变化。每一秒内压力变化的次数叫作频率，量度单位是赫兹(Hz)，其定义为每秒的周期数目。

频率越高，声音的音调越高。如下图显示，击鼓产生的频率远较吹哨子产生的频率低。请按一下[示范]按钮，听听它们发出的声音，及细察其音调的不同。

响亮度和分贝标度

响亮度是声音或噪音的另一个特性。强的噪音通常有较大的压力变化，弱的噪音压力变化则较小。压力和压力变化的量度单位为巴斯卡，缩写为Pa。其定义为牛顿/平方米( N/m ² )。

人类的耳朵能感应声压的范围很大。正常的人耳能够听到最微弱的声音叫作「听觉阈」，为20个微巴斯卡(缩写为μPa)的压力变化，即20x10 ^-6 Pa ("百万分之二十巴斯卡" )。另一方面，非常噪吵的情况能产生很大的压力变化，例如一架太空穿梭机在发出最大马力时能在近距离产生大约2,000 Pa或2 x 10 ⁹μPa的噪音。下表显示由上述情况产生不同的声压级，以巴斯卡及微巴斯卡表示：

	声压
	Pa / 巴斯卡	µPa / 微巴斯卡
人耳能够听到最微弱的声音	20 x 10 ^{- 6}	20
太空穿梭机在发出最大马力时能产生的最大噪音	2,000	2 x 10 ⁹

如用巴斯卡(Pa)来表达声音或噪音，我们须处理小至20，大至2,000,000,000的数字。

下表展示一些用微巴斯卡(μPa)表达的常见声源或噪音源：

声源或噪音源	大约的声压 (单位为µPa)
在发出最大马力时的太空穿梭机	2,000,000,000
交响乐团	2,000,000
在25米范围柴油货运火车高速前进	200,000
正常的谈话	20,000
图书馆2米范围的低语	2,000
播音室	200
人类耳朵能够听到最微弱的声音	20

明显地，如用巴斯卡(Pa)来表达声音或噪音会颇为不便。较简单的做法是用一个对数标度(logarithmic scale)来表达声音或噪音的响亮度，以10作为基数。

以下简介以基数为10的对数：

请按一下〔示范〕按钮，认识线性标度和对数标度的关系。

为避免以巴斯卡(Pa)来表达声音或噪音（以防处理难以操纵的数字），故使用分贝(dB)这个标度。该标度以「听觉阈」，20 μPa或20 x 10 ^-6 Pa作为参考声压值，并定义这声压水平为0分贝(dB)。

声压级，缩写通常为SPL或者L _p，其单位为分贝(dB)，可经由以下算式求得。

请按一下[示范]按钮，认识这公式。