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6-2. 声音的大小是如何计量的?
答:计量声音大小有三种方法,即声压级、声强级和声功率级。
声压级、声强级和声功率级都是对数单位,用对数计量声音的优点是:
1.符合人耳的听觉习惯。2.把成千上万的数字变成一个不超过三位数的数字,不但便于记忆,而且计量方便。
如果没有特别注明,一般声音的计量都是指声压级。
声压级,是以声音引起空气压力的波动值来计量的,计量压力(强)值的单位是帕斯卡(Pa),即每平方米受到1牛顿(1牛顿的力相当于102克重的力)的力为1帕斯卡,16岁以下的年轻人的耳朵刚刚能听到的声音为20微帕斯卡(μPa),而火箭发射时的噪音却高达2000帕斯卡,用微帕斯卡(μPa)表示火箭发射噪音就是2000000000微帕,显然,这么大的数字是很不方便的,声压级是把需要测量的声音的声压,除以人耳刚刚能听到的声音的声压,将这个比值取对数,再乘以20,就是声压级的分贝数。
我们平时所听到的声音的声压级的分贝数大小如下:
枕边耳语:10~20dB,一般谈话:30~40dB,教师讲课:40~50dB
室内钢琴声:50~60dB,轿车发动机:60~70dB,高声大呼:70~80dB,
唢呐、小号、货车发动机:80~90dB,电锤、气动扳手:90~100dB,
航空喷气发动机:110~120dB。
声强级,是以单位面积(一般以平方米m2为单位)通过的声音功率(一般以瓦W为单位),具体就是发声功率除以面积,即w/m2。声强级是把需要测量的声强的每平方米的功率值,除以人耳刚刚能听到的声音的每平方米的功率值(这个值是10-12 w/m2),将这个比值取对数,再乘以10,就是声强级的分贝数。
声功率级,不考虑面积,只计算所发声音的功率值,将此功率值除以人耳刚刚能听到的声音的功率值(这个值是10-12 w,即1pw),再将这个比值取对数,再乘以10,就是声功率级的分贝数。
各种声音的声功率级如下:
刚刚听到的声音:1pw,0 dB;窃窃私语: 100pw,20 dB,
冰箱噪音:100nw,50 dB; 一般对话:10μw, 70 dB,
大声谈话:1mw,90 dB; 钢琴:3mw,95 dB;
歌手:10mw,100 dB; 机械锯:100mw,110 dB,
风动扳手:1w,120 dB; 机关*:10w,130 dB;
卡车发动机无消声器:100w,140 dB;警笛:1kw,150 dB;
航空喷气发动机:10kw,160 dB;火箭发动机:1MW,180 dB。
按分贝计算的规定,凡电压(包括声压)、电流,比值取对数后要乘20,
而功率的比值取对数后要乘10。所以声压级要乘20,声强级和声功率级都是以功率来计算,所以要乘10。
以上所用的对数,都是以10为底的常用对数。
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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 109μPa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。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。 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。 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)。分贝是声压级单位,记为d B 。用于表示声音的大小。1 分贝大约是人刚刚能感觉到的声音。适宜的生活环境不应超过4 5 分贝,不应低于1 5 分贝。 按普通人的听觉 0 -2 0 分贝 很静、几乎感觉不到。 2 0 -4 0 分贝安静、犹如轻声絮语。4 0 -6 0 分贝一般。普通室内谈话6 0 -7 0 分贝吵闹、有损神经。7 0 -9 0 分贝很吵、神经细胞受到破坏。 9 0 -1 0 0 分贝 吵闹加剧、听力受损。 1 0 0 -1 2 0 分贝难以忍受、呆一分钟即暂时致聋。
参考资料: http://www.vecc-sepa.org.cn/news/news_detail.jsp?newsid=05476
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分贝1-形容声音大小的物理量http://ke.baidu.com/view/29531.htm?fr=ala0_1
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声卡对声音地处理质量能够用三个根本参数来权衡,即采样频率、采样位数和声道数。
采样频率是指单位时间内地采样次数。采样频率越大,采样点之间地间隔就越小,数字化后得到地声音就越*真,但相应地数据量就越大。声卡通常提供11.025kHz、22.05kHz和44.1kHz等不同地采样频率。
采样位数是记录每次采样值数值大小地位数。采样位数通常有8bits或16bits两种,采样位数越大,所能记录声音地变化度就越细腻,相应地数据量就越大。
采样地声道数是指处理地声音是单声道还是立体声。单声道在声音处理进程中只有单数据流,而立体声则需要左、右声道地两个数据流。明显,立体声地效果要好,但相应地数据量要比单声道地数据量加倍。
不经过压缩声音数据量地计算公式为:
数据量(字节/秒)= (采样频率(Hz)*采样位数(bit)*?声道数)/ 8
其中,单声道地声道数为1,立体声地声道数为2。