聲音的響度

　　聲音其實是經媒介傳遞的快速壓力變化。當聲音於空氣中傳遞，大氣壓力會循環變化。每一秒內壓力變化的次數叫作頻率，量度單位是赫茲(Hz)，其定義為每秒的周期數目。頻率越高，聲音的音調越高。如下圖顯示，擊鼓產生的頻率遠較吹哨子產生的頻率低。請按一下[示范]按鈕，聽聽它們發出的聲音，及細察其音調的不同。

　　響亮度和分貝標度

　　響亮度是聲音或噪音的另一個特性。強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)。 人類的耳朵能感應聲壓的范圍很大。正常的人耳能夠聽到*微弱的聲音叫作「聽覺閾」，為20個微巴斯卡 (縮寫為μPa) 的壓力變化，即20x10-6 Pa ("百萬分之二十巴斯卡")。另一方面，非常噪吵的情況能產生很大的壓力變化，例如一架太空穿梭機在發出*大馬力時能在近距離產生大約 2.000 Pa或2 x 109μPa的噪音。下表顯示由上述情況產生不同的聲壓級，以巴斯卡及微巴斯卡表示。如用巴斯卡(Pa)來表達聲音或噪音，我們須處理小至20.大至2.000.000.000的數字。明顯地，如用巴斯卡(Pa)來表達聲音或噪音會頗為不便。較簡單的做法是用一個對數標度(logarithmic scale)來表達聲音或噪音的響亮度，以10作為基數。為避免以巴斯卡(Pa)來表達聲音或噪音(以防處理難以操縱的數字)，故使用分貝(dB)這個標度。該標度以「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，縮寫通常為SPL或者Lp，其單位為分貝(dB)，可經由以下算式求得。

　　用對數標度來表達聲音和噪音還有另一優點：人類的聽覺反應是基於聲音的相對變化而非**的變化。對數標度正好能模仿人類耳朵對聲音的反應。于分貝標度上計算聲音或噪音的和現實生活中我們經常會同時遇到幾個聲音。你知道一個聲音與另一個聲音結合時，會產生甚么結果嗎?我們都知道60個蘋果加60 個蘋果，等于120個蘋果。但是，這并不適用於以分貝來表示的聲音。事實上，60分貝加60分貝只等于63分貝。下面的公式解釋聲音相加的原理，請按一下[示范]按鈕閱讀詳細內容：

　　"A"加權聲

　　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「人耳可聽聲范圍」可分成8個或24個「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，如下圖所示。請按一下[示范]按鈕，看看聲音如何分為8個倍頻程或24個1/3倍頻程。

　　聲音通常以一個聲壓級值來描述。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，得出一個聲壓級。

　　人類耳朵對聲音的敏感度取決於聲音的頻率。對於2.500赫茲到3.000赫茲的聲音，人類耳朵的反應*靈敏，而對低頻率的聲音，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，所得到的數值并不能有效反映人類耳朵對聲音頻率的非線性反應。

　　以"A"加權聲級度為例，在將低頻率及高頻率的聲壓級值加在一起之前，聲壓級值會根據公式減低。聲壓級值加在一起后所得數值的單位為分貝(A)。分貝(A)較常用是因為這個標度更能準確地反映人類耳朵對頻率的反應。量度聲壓級的儀器通常都附有加權網絡，以提供分貝(A)的讀數。

　　另：分貝是音量的單位，分貝數越大代表的所發出的聲音越大，分貝在計算上是每增加 10 分貝，則聲音大小約是原來的十倍。

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