音其實(shí)是經(jīng)媒介傳遞的快速壓力變化.當(dāng)聲音於空氣中傳遞,大氣壓力會(huì)循環(huán)變化.每一秒內(nèi)壓力變化的次數(shù)叫作頻率,量度單位是赫茲(Hz),其定義為每秒的周期數(shù)目.
頻率越高,聲音的音調(diào)越高.如下圖顯示,擊鼓產(chǎn)生的頻率遠(yuǎn)較吹哨子產(chǎn)生的頻率低.請(qǐng)按一下[示范]按鈕,聽聽它們發(fā)出的聲音,及細(xì)察其音調(diào)的不同.
響亮度和分貝標(biāo)度
響亮度是聲音或噪音的另一個(gè)特性.犟的噪音通常有較大的壓力變化,弱的噪音壓力變化則較小.壓力和壓力變化的量度單位為巴斯卡,縮寫為Pa.其定義為牛頓/平方米 ( N/m2).
人類的耳朵能感應(yīng)聲壓的范圍很大.正常的人耳能夠聽到最微弱的聲音叫作「聽覺閾」,為20個(gè)微巴斯卡 (縮寫為μPa) 的壓力變化,即20x10-6 Pa ("百萬(wàn)分之二十巴斯卡").另一方面,非常噪吵的情況能產(chǎn)生很大的壓力變化,例如一架太空穿梭機(jī)在發(fā)出最大馬力時(shí)能在近距離產(chǎn)生大約 2,000 Pa或2 x 109μPa的噪音.下表顯示由上述情況產(chǎn)生不同的聲壓級(jí),以巴斯卡及微巴斯卡表示.如用巴斯卡(Pa)來(lái)表達(dá)聲音或噪音,我們須處理小至20,大至2,000,000,000的數(shù)字.
明顯地,如用巴斯卡(Pa)來(lái)表達(dá)聲音或噪音會(huì)頗為不便.較簡(jiǎn)單的做法是用一個(gè)對(duì)數(shù)標(biāo)度(logarithmic scale)來(lái)表達(dá)聲音或噪音的響亮度,以10作為基數(shù).
為避免以巴斯卡(Pa)來(lái)表達(dá)聲音或噪音（以防處理難以操縱的數(shù)字）,故使用分貝(dB)這個(gè)標(biāo)度.該標(biāo)度以「聽覺閾」,20 μPa 或20 x 10-6 Pa作為參考聲壓值,并定義這聲壓水平為0分貝(dB).
聲壓級(jí),縮寫通常為SPL或者Lp,其單位為分貝(dB),可經(jīng)由以下算式求得.
用對(duì)數(shù)標(biāo)度來(lái)表達(dá)聲音和噪音還有另一優(yōu)點(diǎn)：人類的聽覺反應(yīng)是基於聲音的相對(duì)變化而非絕對(duì)的變化.對(duì)數(shù)標(biāo)度正好能模仿人類耳朵對(duì)聲音的反應(yīng).
於分貝標(biāo)度上計(jì)算聲音或噪音的和
現(xiàn)實(shí)生活中我們經(jīng)常會(huì)同時(shí)遇到幾個(gè)聲音.你知道一個(gè)聲音與另一個(gè)聲音結(jié)合時(shí),會(huì)產(chǎn)生甚么結(jié)果嗎?
我們都知道60個(gè)蘋果加60 個(gè)蘋果,等於120個(gè)蘋果.但是,這并不適用於以分貝來(lái)表示的聲音.事實(shí)上,60分貝加60分貝只等於63分貝.下面的公式解釋聲音相加的原理,請(qǐng)按一下[示范]按鈕閱讀詳細(xì)內(nèi)容：
"A"加權(quán)聲
正常的人耳能聽到20赫茲到20,000赫茲頻率的聲音.20赫茲到20,000赫茲的范圍叫作「人耳可聽聲范圍」.我們聽到包含各種頻率的聲音.整個(gè)「人耳可聽聲范圍」可分成8個(gè)或24個(gè)「頻率帶」,分別稱為倍頻程或1/3倍頻程.聲音或噪音在不同的頻率帶可有不同的犟度或聲壓級(jí),如下圖所示.請(qǐng)按一下[示范]按鈕,看看聲音如何分為8個(gè)倍頻程或24個(gè)1/3倍頻程.
聲音通常以一個(gè)聲壓級(jí)值來(lái)描述.方法就是將所有倍頻程或1/3倍頻程所占的部份加在一起,得出一個(gè)聲壓級(jí).
人類耳朵對(duì)聲音的敏感度取決於聲音的頻率.對(duì)於2,500赫茲到3,000赫茲的聲音,人類耳朵的反應(yīng)最靈敏,而對(duì)低頻率的聲音,敏感度則較低.故此,將所有倍頻程或1/3倍頻程所占的部份加在一起,所得到的數(shù)值并不能有效反映人類耳朵對(duì)聲音頻率的非缐性反應(yīng).
以"A"加權(quán)聲級(jí)度為例,在將低頻率及高頻率的聲壓級(jí)值加在一起之前,聲壓級(jí)值會(huì)根據(jù)公式減低.聲壓級(jí)值加在一起后所得數(shù)值的單位為分貝(A).分貝(A)較常用是因?yàn)檫@個(gè)標(biāo)度更能準(zhǔn)確地反映人類耳朵對(duì)頻率的反應(yīng).量度聲壓級(jí)的儀器通常都附有加權(quán)網(wǎng)絡(luò),以提供分貝(A)的讀數(shù).
另：分貝是音量的單位,分貝數(shù)越大代表的所發(fā)出的聲音越大,分貝在計(jì)算上是每增加 10 分貝,則聲音大小約是原來(lái)的十倍.