聲音分貝概念

聲音分貝概念聲音分貝概念/NUMPAGES6聲音分貝概念聲音分貝概念與很多人理解的不同，“分貝”和“米”、“秒”、“攝氏度”等物理量并不相同，它并不是一個(gè)直接描述聲音強(qiáng)度的物理量。

我們知道，聲音是一種振動(dòng)波。聲音通過空氣傳播、被我們聽到，本質(zhì)上就是空氣分子的振動(dòng)傳到了耳朵里，引發(fā)鼓膜的振動(dòng)。所以，聲音的大小，其實(shí)反映的是這種振動(dòng)的強(qiáng)度。由于空氣振動(dòng)會(huì)引起大氣壓強(qiáng)的變化，所以確切地說，我們應(yīng)該用壓強(qiáng)變化的程度來描述一個(gè)聲音的大小，這就是“聲壓”的概念，它的單位是Pa（帕斯卡）。比如：1米外步槍射擊的聲音大約是7000Pa；10米外開過的汽車大約是0.2Pa。

用聲壓來描述聲音強(qiáng)度雖然準(zhǔn)確，但卻有很明顯的問題：聲壓的變化范圍非常大，不同聲音的聲壓可能相差成百上千倍。比如上面兩個(gè)例子：雖然步槍的聲音確實(shí)比汽車聲要大，但要說大出幾萬(wàn)倍，這無(wú)論如何也與我們的日常感覺有出入。

因此，物理學(xué)上使用了“分貝”的概念。對(duì)于聲音，“分貝”是這樣定義的：我們將某一個(gè)聲壓值定義為“標(biāo)準(zhǔn)值”（0分貝），這是一個(gè)固定的值；任何一個(gè)聲音，都和這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值相除，取結(jié)果的對(duì)數(shù)（以10為底），再乘以20，這樣算出來的就是這個(gè)聲音的分貝。寫成公式就是：

其中：GdB為分貝；V0為聲壓標(biāo)準(zhǔn)值；V1為聲壓測(cè)量值。

對(duì)于上面的兩個(gè)例子，步槍射擊的聲音換算過來就是171分貝，汽車開過的聲音是80分貝，這樣不僅方便計(jì)算，而且比較符合一般人的聽覺感受。

這里涉及到了一個(gè)作為“標(biāo)準(zhǔn)值”的聲音。當(dāng)我們計(jì)算在氣體介質(zhì)中傳播的聲音時(shí)，采用的標(biāo)準(zhǔn)值是2×10-5Pa（20μPa），這是人耳能聽到的最小的聲音，大致相當(dāng)于3米外的一只蚊子在飛。這就是物理上對(duì)“0分貝”的定義。事實(shí)上，很多人聽不到這樣弱的聲音。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的定義，如果一個(gè)人能聽到的最小聲音在25分貝以下，就屬于正常聽力。

另外，“分貝”并不僅僅用來描述聲音強(qiáng)弱，它還被運(yùn)用在電子學(xué)等其它物理領(lǐng)域，比如用來描述信號(hào)的增益衰減、信噪比等等。用來表示聲音強(qiáng)弱時(shí)，“分貝”被寫成dB(SPL)，其中dB是decibel（分貝）的縮寫，SPL是SoundPressureLevel（聲壓位準(zhǔn)）的縮寫。除此以外，分貝還有別的形式。

通過上面對(duì)“分貝”的描述，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)：

“分貝”并不反映聲音的絕對(duì)響度，它是以某一個(gè)聲音為基準(zhǔn)，描述聲音響度的相對(duì)關(guān)系?？茖W(xué)一點(diǎn)說，它把一個(gè)指數(shù)增長(zhǎng)的物理量轉(zhuǎn)換成了線性增長(zhǎng)的物理量，便于計(jì)算。

“0分貝”并不代表“沒有聲音”，它只是一般認(rèn)為人類能聽到的最小聲音而已。完全有可能有比0分貝還弱的聲音（比如4米外的一只蚊子），那就是負(fù)分貝了。

上面提到的2×10-5Pa，是用于計(jì)算“在空氣或其它氣體中傳播的聲音”時(shí)使用的標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)計(jì)算通過水下等液體介質(zhì)傳播的聲音時(shí)，就要采用不同的標(biāo)準(zhǔn)值（1×10-6Pa，1μPa）。這意味著，如果有同樣分貝的空氣中的聲音和水下的聲音，它們各自代表的聲壓強(qiáng)度是不一樣的。

雖然“分貝”是另一個(gè)單位“貝爾”（Bel）的十分之一，但“貝爾”這個(gè)單位很少使用，因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)在大部分應(yīng)用場(chǎng)合，“貝爾”這個(gè)單位偏大，“分貝”比它更加合適。

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附：一些聲音的分貝

-80分貝：核潛艇的麥克風(fēng)在水下聽到的100米外一只蝦咀嚼食物的聲音

-30分貝：20英里外一個(gè)人的說話聲

0分貝：10英尺（約3米）外一只蚊子在飛

10分貝：非常安靜的房間

13分貝：燈泡的嗡嗡聲

15分貝：1米外一根別針從1厘米的高度掉落下來的聲音

20分貝：鄉(xiāng)村的夜晚

30分貝：沙漠的夜晚

40-60分貝：正常談話的聲音

50-53分貝：洗衣機(jī)的工作聲

60-80分貝：10米外經(jīng)過的汽車

70分貝：10英尺（約3米）外的真空吸塵器；美國(guó)環(huán)保署認(rèn)定的人類能忍受（不產(chǎn)生聽力損失、睡眠障礙、焦慮、學(xué)習(xí)障礙等）的最大噪音

85分貝：長(zhǎng)期作用下會(huì)引起聽力損傷

90分貝：10英尺（約3米）外經(jīng)過的公共汽車或卡車；食物攪拌機(jī)

100分貝：一般家用音響設(shè)備的最大音量

104-107分貝：開始引起疼痛的聲音（在2750Hz的頻率下）

110-140分貝：100米外的噴氣式飛機(jī)引擎

116分貝：人體開始感覺到振動(dòng)的聲音（在低頻率下）

120-130分貝：搖滾演唱會(huì)的最前排

127分貝：開始引起耳鳴的聲音

128分貝：在8.2英尺（約2.5米）外測(cè)量到的人類最大的尖叫聲

140分貝：即使聲音時(shí)間很短，也會(huì)引起聽力損傷

141分貝：開始引起惡心感覺的聲音

168分貝：M1加蘭德步槍在1米外