【专题】几个家庭影院定制安装容易忽略的技术点之声压、声压级和分贝

前文回顾

如果说影音行业存在一些必须要了解的概念，那么，声压级肯定是其中之一。常常和它一起出现的“分贝”也成为声学领域非常重要的单位。有趣的是，“声压级”在日常交流中出现的频率很低，取而代之的是“声压”，比如“声压是多少”“声压一样吗”，很多人把“声压”当作“声压级”的缩写，殊不知这两个概念在本质上截然不同，而“分贝”可以作为“声压级”的单位，但并不专属于“声压级”。这几个概念之间既独立又相互联系，而且涉及到很多物理知识和数学公式。在这篇的文章中，我们尽量以简洁易懂的方式将它们加以区分，如果各位有进一步探究的兴趣，可以查阅相关的专业书籍。

用比值来表示数以十亿倍的声压范围会更加简单直观

我们都知道，声音是通过振动产生，当声波在空气中传播时，会影响空气的疏密程度，从而改变压强，这就是声压（acousticpressure），单位为帕斯卡（Pa）。而从技术定义的角度来说，“声压级（SPL）是指以对数尺衡量有效声压相对于一个基准值的大小，用分贝（dB）来描述其与基准值的关系。”听起来是不是很复杂？但我们可以先从这个定义中提炼出两个结论，一是声压级是声压的对数值，二是可用分贝来表示声压级。

曾经有人做过一个实验，先在一间房间中放置一个声源，把它调节到一个较低的声音，有着一个单位的声压，记下响度。接着逐渐增加声压，直到响度增加1倍，此时的声压为10个单位。如果把声压增加到10000个单位，为了使响度加倍，声压则必须从10000增加到100000个单位，相当于增加了9000个单位。可以发现，前后两次调整的声压比值都是10:1，但差值却相差甚远。用比值来表示数以十亿倍的声压范围显然会更加简单直观，虽然这种比值并不完美，但是用分贝所表示的声压级已经可以足够接近。

为了模仿人类的听觉系统，声级计通常会提供A、B、C三种计权

从等响曲线可以看出，我们的听觉灵敏度在低频和高频部分都衰减得比较快，而且这种衰减在较小的声压环境下会更加明显

对数是用分贝表示声压级的基础

既然如此，何不直接说“声压级是声压的比值”，而要引入对数值这个概念？原因很简单。虽然用比值来表示比用差值更直观，但声压范围实在太大了，总是用一连串的零来表示会显得非常累赘，而且容易出错，不如指数来得简洁明了，比如10000可以用指数104来表示，而指数和对数又是可以相互转换的，104通常写作“log1010000=4”。对数也是用分贝表示声压级的基础。因为从概念来看，“分贝（decibel，常用dB表示）”是量度两个相同单位之数量比例的计量单位，不同单位有不同的计算公式，但都以对数的形式表示，比如声压级和分贝的计算公式：SPL=20log10(p/pref)dB，其中p=声压，pref=参考声压。对于空气来说，标准的参考声压为20微帕斯卡，已知1帕斯卡约等于252000微帕斯卡，所以这个参考声压是非常小的，它是人耳在1kHz能产生听觉的最低声压。利用分贝表示的声压级，能够把较大和较小的比率压缩到一个更加方便且易懂的范围内。比如0.00002Pa（20微帕斯卡）-100000Pa差距很大，但用声压级表示时，就会变成0-194dB。

用声压级来表示数以十亿倍的声压范围显然会更加简单直观，读取声压级的设备被称为声级计

声级计的计权网络是为了模仿人类的听觉系统

用来读取声压级的设备被称为声级计。为了模仿人类的听觉系统，声级计通常会提供A、B、C三种计权。要理解这三种计权，需要对等响曲线有所了解。它的绘制同样涉及到一个著名实验，每一条频响曲线都以1kHz的某个声压级（0dB、10dB、20dB……）为参考响度，实验对象从不同频率的13个声压级中找出和参考响度听起来相同的一个，将这些点连接成线，便是等响曲线。为了比较清楚区分和称呼不同的等响曲线，我们又有了“响度级”的概念，它的单位为“方（phon）”，比如，穿过1kHz处声压级为80dB的等响曲线被称为80方等响曲线，或者说，80方等响曲线上的声音响度级为80方，其它以此类推。

从等响曲线可以看出，我们的听觉灵敏度在低频和高频部分都衰减得比较快，而且这种衰减在较小的声压环境下会更加明显。声级计的计权网络就是为了模拟人耳的这种听觉特点，它们能让声级计的读数更加贴近声音的相对响度。

其中A计权的频响曲线是40方等响曲线的反转，B计权是70方等响曲线的反转，C计权是100方等响曲线的反转。选择哪种计权要根据测量对象的声压级大小来确定。声压级在20-55dB之间，选择A计权；在55-85dB之间，选择B计权；在85-140dB之间，选择C计权。通常来说，A计权更加常用，用它测量时，最终的测量值会标明dBA。由于A计权在1kHz以上是基本平直的，因此dBA与未计权读数的差别，主要体现在低频部分。假如这两种读数有着较大差别，表示信号有着明显的低频成分。需要注意的是，这些带有简单计权的声压测量，不能代替响度级的测量，只能用于比较声压级。

（未完待续）

---

【影音中国  hdavchina.com】