Question

如果分贝代表增益比，为什么我们在声音测量中使用它？

是的，由于音频放大器电路中有输入信号，因此我们可以根据信号的增大或缩小程度来了解该系统的行为。用分贝或增益来表示这一点是有意义的，但为什么测量正常环境中声级的噪音计会使用分贝呢？在维基百科上，声压级为测量信号时使用的参考（输入）值。

… 人类听觉的阈值（大约相当于 3 米外蚊子飞行的声音）。

为什么需要计算这样的一个东西并给出它的比率？为什么不直接测量被测环境的声级并用适合的单位来表示呢？

Accepted Answer

如果分贝代表增益比，为什么我们在声音测量中使用它？

让我纠正一下；分贝代表一个比率，当用于谈论放大器时，它代表增益比。但在其他情况下（例如声音），它代表与声音阈值（20 μPa）的比率：-

图片来自。

为什么需要计算这样的一个东西并给出它的比率？为什么不直接测量被测环境的声级并用适合的单位来表示呢？

好吧，如果我们说人耳可以检测到 20 μPa 到 20 Pa 的声音，那就是 1,000,000:1 的比例，而将其重新缩放到从零到 120 dB SPL 的范围更有意义。

“这是 1,000,000:1 的比例，重新调整比例更有意义”。这对我来说似乎根本不明显。人眼可以检测到大约 10 微米到几公里的特征，比例为 1.000.000.000:1，但我们使用正常的线性距离单位而不是对数比率没有任何问题。 — 
@BrtH 你不是在比较苹果和苹果。声级是强度，而距离是距离；眼睛里的等价物是光强度，我们很容易用分贝来测量光功率。 — 
@BrtH 视觉分辨率是根据立体角而不是距离来衡量的。 —

Answer 2

如果您要测量人类听到的声音，dB 比某些系统（如 SI 单位帕斯卡）更有意义。声级每增加 10dB，音量似乎大约增加一倍。由于 dB 是一个比率，因此您需要选择一个参考级别，而人类听觉的近似阈值是一个合理的值。

如果您想计算从爆心爆炸点到建筑物的窗户会被炸飞多远，那么帕斯卡可能是合适的（或者对于非 SI 人群，PSI 是合适的）。

Answer 3

主要有几个原因。

声压范围非常大，因此首先使用对数单位是有意义的，就像许多其他事物一样，例如地震的里氏震级、摄影中的光圈、酸度的 pH 值以及声音的音高间隔（如半音和八度）。

另外，为什么要用分贝？1 贝尔太大，1 厘贝又太小，所以对于许多用 1 或 2 位数字表示的事物，分贝正好介于两者之间。为什么音符用音分表示，100 音分是一个半音，1200 音分是一个八度。

而且分贝不是一个单位，它只是两个事物之间的比率，无论它们是什么。你只是方便地将其用作放大器增益示例。放大器的增益是输出和输入幅度之间的比率，如果以伏特为单位，伏特会抵消，你得到的只是增益因子，例如 20，并且可以将其转换为分贝、兆贝、微贝或你喜欢的任何测量单位。

因此，要测量声音并将其表示为分贝，就需要有一个参考值来与之比较。它可以是任何参考值。它可以是某个已知声级的压力，也可以是地球大气压力约为 1000mbar 时空气中可能出现的最大声级。为了避免使用负数，并有一个可以理解的参考值，也可以使用大多数人可以听到的最小声压，如果这样做，大多数日常生活中的声音都在 0dB 以上，可能低于 120dB。即使是火山的声音，如果不削波，也不能超过 1 个大气压，也可以很好地控制在 200dB 左右。您可以听到的较小的声音可以用负数表示，它只是告诉您需要将某个声音放大多少才能达到 0dB，这样您几乎听不到它。

我在上文中也非常广泛地使用了 dB，而且就像我说过的，dB 总是需要一个引用它的单位 – 因此，更正确的说法是，割草机的测量值为 80 dB SPL，因为仅仅说 80 dB 就会让你认为它的测量值为 80 dB，而重量以克为单位或体积以毫升为单位则不然。

Answer 4

用分贝来测量声音的原因是什么？

需要理解的一点是，我们不以分贝（我将使用 dB 作为简称）来测量声级。

正如正确指出的那样，分贝本身是描述两个值之间的比率的一种方式。我们可以说一个信号或声音比另一个信号强 10dB。我们可以说放大器将信号增强了 20dB。或者隔音材料将声音降低了 15 dB。但也需要描述频率响应。一定的隔音效果可能会在 1000 赫兹时将声音降低 15dB，但在 50 赫兹频率时仅降低 5dB。

现在来看看声级。正如所说，这些不是以 dB 为单位测量的，而是最常见的以 dB (SPL) 为单位测量的。添加 (SPL) 表明我们已将 dB 标度的参考点选为 2.00×10−5 帕斯卡，并且我们正在测量声压。所有这些都是随着时间的推移而采用的惯例，0dB (SPL) 应该表示听觉阈值。(SPL) 符号经常被省略并被简单地假定。

测量声音的另一种非常常见的变化是考虑我们人类如何感知声音。我们大多数人听不到 20Hz 至 20kHz 范围以外的声音。但即使在这个范围内，我们的耳朵也不是同样敏感的。最常见的版本是 A 加权，缩写为 dB A。（还有其他使用中的重量）。

Answer 5

dB SPL 是通过首先测量实际声压（例如以帕斯卡为单位）然后取对数来计算的，因此人们确实测量了压力，这就是您获得 dB 值的方法。通常，对数刻度更有用，因为人类听觉的范围跨度约为 6 个数量级，大多数人无法直观地了解 0.0004 Pa 的声音，而“您能听到的最安静声音的 X 倍”则更直观，尤其是当数字中有很多前导零时。

但这是不对的。你无法通过分贝得到 SPL。没错，你可以用帕斯卡测量声音，但要除以 20 微帕斯卡，然后取对数并乘以 20，这样你才能得到 dB SPL。 — 
@Justme 是的，你和他说的是完全一样的：你根据测量的实际声压（例如帕斯卡）计算db 。你就是这么说的。他也是这么说的。你们俩都是这么说的。 — 
@Justme 这不是错误，你只是过于迂腐了。这个人链接到这个等式并询问为什么使用它。重申这个等式来解释它的用途是没有必要的，甚至没有帮助。 —

Answer 6

其他答案关注与声音相对应的大范围压力，并认为这就是我们使用对数测量的原因。这是不正确的：范围确实很大，但这不是原因。考虑一下：我们处理的距离范围很大，但很少使用对数距离；或者最多，我们使用少量的对数缩放比例（SI 前缀）。

我们使用对数刻度的原因是，我们的感官大多是对数的，这一特性在心理物理学领域被称为“韦伯-费希纳定律”。

摘自 Varshney 和 Sun 的以下内容：

非线性尺度可以提高对强度较低的刺激的感知分辨率，这种现象在动物物种和感觉模式中普遍存在：沉重、疼痛、温暖、味道、响度、音调、亮度、距离、时间延迟和色彩饱和度等都是通过这种方式感知的。此外，这些可观察刺激与我们内部感知空间之间的映射——这些心理物理尺度和定律——近似于对数。

如果您想用对数来测量，分贝是一个极好的、成熟的测量系统；特别是因为我们想要测量的很多声音都是从电子放大器发出的。由于 dB 实际上只是一个比率，所以我们以“标准安静”参考点的乘数对数来测量。

Varshney, LR 和 Sun, JZ (2013)，“我们为什么会以对数方式感知？”。《意义》，10：28-31。https
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音频 – 使用分贝来测量声音的原因是什么？ – 电子工程

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