如果說(shuō)影音行業(yè)存在一些必須要了解的概念，那么，聲壓級(jí)肯定是其中之一。常常和它一起出現(xiàn)的“分貝”也成為聲學(xué)領(lǐng)域非常重要的單位。有趣的是，“聲壓級(jí)”在日常交流中出現(xiàn)的頻率很低，取而代之的是“聲壓”，比如“聲壓是多少”“聲壓一樣嗎”，很多人把“聲壓”當(dāng)作“聲壓級(jí)”的縮寫(xiě)，殊不知這兩個(gè)概念在本質(zhì)上截然不同，而“分貝”可以作為“聲壓級(jí)”的單位，但并不專(zhuān)屬于“聲壓級(jí)”。這幾個(gè)概念之間既獨(dú)立又相互聯(lián)系，而且涉及到很多物理知識(shí)和數(shù)學(xué)公式。在這篇的文章中，我們盡量以簡(jiǎn)潔易懂的方式將它們加以區(qū)分，如果各位有進(jìn)一步探究的興趣，可以查閱相關(guān)的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍。
用比值來(lái)表示數(shù)以十億倍的聲壓范圍會(huì)更加簡(jiǎn)單直觀
我們都知道，聲音是通過(guò)振動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)聲波在空氣中傳播時(shí)，會(huì)影響空氣的疏密程度，從而改變壓強(qiáng)，這就是聲壓（acousticpressure），單位為帕斯卡（Pa）。而從技術(shù)定義的角度來(lái)說(shuō)，“聲壓級(jí)（SPL）是指以對(duì)數(shù)尺衡量有效聲壓相對(duì)于一個(gè)基準(zhǔn)值的大小，用分貝（dB）來(lái)描述其與基準(zhǔn)值的關(guān)系。”聽(tīng)起來(lái)是不是很復(fù)雜？但我們可以先從這個(gè)定義中提煉出兩個(gè)結(jié)論，一是聲壓級(jí)是聲壓的對(duì)數(shù)值，二是可用分貝來(lái)表示聲壓級(jí)。
曾經(jīng)有人做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，先在一間房間中放置一個(gè)聲源，把它調(diào)節(jié)到一個(gè)較低的聲音，有著一個(gè)單位的聲壓，記下響度。接著逐漸增加聲壓，直到響度增加1倍，此時(shí)的聲壓為10個(gè)單位。如果把聲壓增加到10000個(gè)單位，為了使響度加倍，聲壓則必須從10000增加到100000個(gè)單位，相當(dāng)于增加了9000個(gè)單位�？梢园l(fā)現(xiàn)，前后兩次調(diào)整的聲壓比值都是10:1，但差值卻相差甚遠(yuǎn)。用比值來(lái)表示數(shù)以十億倍的聲壓范圍顯然會(huì)更加簡(jiǎn)單直觀，雖然這種比值并不完美，但是用分貝所表示的聲壓級(jí)已經(jīng)可以足夠接近。
為了模仿人類(lèi)的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，聲級(jí)計(jì)通常會(huì)提供A、B、C三種計(jì)權(quán)
從等響曲線(xiàn)可以看出，我們的聽(tīng)覺(jué)靈敏度在低頻和高頻部分都衰減得比較快，而且這種衰減在較小的聲壓環(huán)境下會(huì)更加明顯
對(duì)數(shù)是用分貝表示聲壓級(jí)的基礎(chǔ)
既然如此，何不直接說(shuō)“聲壓級(jí)是聲壓的比值”，而要引入對(duì)數(shù)值這個(gè)概念？原因很簡(jiǎn)單。雖然用比值來(lái)表示比用差值更直觀，但聲壓范圍實(shí)在太大了，總是用一連串的零來(lái)表示會(huì)顯得非常累贅，而且容易出錯(cuò)，不如指數(shù)來(lái)得簡(jiǎn)潔明了，比如10000可以用指數(shù)104來(lái)表示，而指數(shù)和對(duì)數(shù)又是可以相互轉(zhuǎn)換的，104通常寫(xiě)作“l(fā)og1010000=4”。對(duì)數(shù)也是用分貝表示聲壓級(jí)的基礎(chǔ)。因?yàn)閺母拍顏?lái)看，“分貝（decibel，常用dB表示）”是量度兩個(gè)相同單位之?dāng)?shù)量比例的計(jì)量單位，不同單位有不同的計(jì)算公式，但都以對(duì)數(shù)的形式表示，比如聲壓級(jí)和分貝的計(jì)算公式：
SPL=20log10(p/pref)dB，其中p=聲壓，pref=參考聲壓。
對(duì)于空氣來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)的參考聲壓為20微帕斯卡，已知1帕斯卡約等于252000微帕斯卡，所以這個(gè)參考聲壓是非常小的，它是人耳在1kHz能產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)的最低聲壓。利用分貝表示的聲壓級(jí)，能夠把較大和較小的比率壓縮到一個(gè)更加方便且易懂的范圍內(nèi)。比如0.00002Pa（20微帕斯卡）-100000Pa差距很大，但用聲壓級(jí)表示時(shí)，就會(huì)變成0-194dB。
用聲壓級(jí)來(lái)表示數(shù)以十億倍的聲壓范圍顯然會(huì)更加簡(jiǎn)單直觀，讀取聲壓級(jí)的設(shè)備被稱(chēng)為聲級(jí)計(jì)
聲級(jí)計(jì)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是為了模仿人類(lèi)的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)
用來(lái)讀取聲壓級(jí)的設(shè)備被稱(chēng)為聲級(jí)計(jì)。為了模仿人類(lèi)的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，聲級(jí)計(jì)通常會(huì)提供A、B、C三種計(jì)權(quán)。要理解這三種計(jì)權(quán)，需要對(duì)等響曲線(xiàn)有所了解。它的繪制同樣涉及到一個(gè)著名實(shí)驗(yàn)，每一條頻響曲線(xiàn)都以1kHz的某個(gè)聲壓級(jí)（0dB、10dB、20dB……）為參考響度，實(shí)驗(yàn)對(duì)象從不同頻率的13個(gè)聲壓級(jí)中找出和參考響度聽(tīng)起來(lái)相同的一個(gè)，將這些點(diǎn)連接成線(xiàn)，便是等響曲線(xiàn)。為了比較清楚區(qū)分和稱(chēng)呼不同的等響曲線(xiàn)，我們又有了“響度級(jí)”的概念，它的單位為“方（phon）”，比如，穿過(guò)1kHz處聲壓級(jí)為80dB的等響曲線(xiàn)被稱(chēng)為80方等響曲線(xiàn)，或者說(shuō)，80方等響曲線(xiàn)上的聲音響度級(jí)為80方，其它以此類(lèi)推。
從等響曲線(xiàn)可以看出，我們的聽(tīng)覺(jué)靈敏度在低頻和高頻部分都衰減得比較快，而且這種衰減在較小的聲壓環(huán)境下會(huì)更加明顯。聲級(jí)計(jì)的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)就是為了模擬人耳的這種聽(tīng)覺(jué)特點(diǎn)，它們能讓聲級(jí)計(jì)的讀數(shù)更加貼近聲音的相對(duì)響度。
其中A計(jì)權(quán)的頻響曲線(xiàn)是40方等響曲線(xiàn)的反轉(zhuǎn)，B計(jì)權(quán)是70方等響曲線(xiàn)的反轉(zhuǎn)，C計(jì)權(quán)是100方等響曲線(xiàn)的反轉(zhuǎn)。選擇哪種計(jì)權(quán)要根據(jù)測(cè)量對(duì)象的聲壓級(jí)大小來(lái)確定。聲壓級(jí)在20-55dB之間，選擇A計(jì)權(quán)；在55-85dB之間，選擇B計(jì)權(quán)；在85-140dB之間，選擇C計(jì)權(quán)。通常來(lái)說(shuō)，A計(jì)權(quán)更加常用，用它測(cè)量時(shí)，最終的測(cè)量值會(huì)標(biāo)明dBA。由于A計(jì)權(quán)在1kHz以上是基本平直的，因此dBA與未計(jì)權(quán)讀數(shù)的差別，主要體現(xiàn)在低頻部分。假如這兩種讀數(shù)有著較大差別，表示信號(hào)有著明顯的低頻成分。需要注意的是，這些帶有簡(jiǎn)單計(jì)權(quán)的聲壓測(cè)量，不能代替響度級(jí)的測(cè)量，只能用于比較聲壓級(jí)。
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