我們該如何判斷聲音的響度呢?

我們對響度的測定是通過什么呢?那就是等響曲線!那么,什么是等響曲線?
等響曲線,是指通過對人耳聲響實感的測定所得出的聲音響度主觀感量(響度級)相等的一簇曲線。聲音的高低和強弱是客觀存在的物理特性,而人的聽覺器官對聲音的主觀感覺具有其生理特性,對聲音強弱的感覺,既同聲壓有關也與頻率有關。人耳對聲壓級相同而頻率不同的聲音,聽起來所感覺的響度是不同的。一般說來對高頻率的聲音感到響,因而得出"響度級"的概念,它是以頻率為1000Hz的純音為標準,將各種頻率、聲音與頻率為1000Hz的標準音進行比較。
用一句話說就是:描述等響時,聲壓級與頻率的關系曲線稱為等響曲線。

那么,是怎么被人們發現的?
對于等響曲線的研究,最早可追溯到1927年的首次完成了單耳聽覺條件下的等響曲線的測量。但是,現在所用的等響曲線是由1933年貝爾實驗室 (Bell  Labs) 的兩位研究員:Harvey Fletcher、W.A.  Munson 所研究出的心理聲學相當重要的一個理論。實驗內容大概是:首先,先讓測試者聽到一個1kHz的Sine Wave(又稱為Pure Tone,因為Sine  Wave沒有任何的泛音);然后,在播放其它頻率的SineWave 讓受測者分辨哪一個聽起來比較大聲。實驗結果繪制成上圖藍線的結果,我們稱之為Fletcher–Munson  curves。后來,經過其他科學家做類似的實驗最后由ISO 226制定的標準為紅線的結果,我們統稱為equal-loudness  contours(等響線)。等響曲線意義在于表明響度與頻率的關系,人耳對不同頻率的聲音感覺不一樣導致靈敏度也不一樣,是重要的聽覺特征之一。即聲音的頻率不同,它和1000Hz純音等響時聲壓級隨頻率變化的曲線稱為等響曲線,如下圖所示。

根據圖可知,不同頻率的聲壓級是不相同的,但人耳感覺到的響應卻是一樣,每條曲線上注有一個數字,為響度單位。由等響曲線族可以得知,當音量較小時,人耳對高低音感覺不足;而音量較大時,高低音感覺充分,人對1000Hz-4000Hz之間聲音最為敏感。

等響曲線也可以是表示耳朵對頻率響度的靈敏度變化。

人耳的構造

現在所用的計權也是由等響曲線演變的,也就是我們所用的聲級計。

那什么是計權呢?聲級計又是用的什么計權呢?
聲級計中的頻率計權網絡有A、B、C三種標準計權網絡:
A計權是模擬人耳對等響曲線中40方純音的響應,它的曲線形狀與340方的等響曲線相反,從而使電信號的中、低頻段有較大的衰減。
B計權是模擬人耳對70方純音的響應,它使電信號的低頻段有一定的衰減。
C計權是模擬人耳對100方純音的響應,在整個聲頻范圍內有近乎平直的響應。
聲級計經過頻率計權網絡測得的聲壓級稱為聲級,根據所使用的計權網不同,分別稱為A聲級、B聲級和C聲級,單位記作dB(A)、dB(B) 和dB(C)。

A計權就是把40方等響曲線倒過來,同理B計權和C計權就是把70方和100方的等響曲線倒過來。但是為了方便實際應用,制定標準的時候并不是簡單的把等響曲線倒過來,而是加以簡化,如圖所示。在GB/T3785.1-2010標準里只有A、C、Z計權,而Z計權就是不計權。也就是說,B和D計權應該是已經被淘汰了。

A計權如何計算?舉個例子

A聲級是模擬55dB以下聲音的頻率特性,A計權來自于40方等響曲線,嚴格來講,A計權只能用于計算40方的聲音,對同一個信號采用不同的計權方式,最后得到的各個頻帶的聲壓級是不一樣的。對一個隨機信號計算線性計權和A計權下的1/3倍頻程曲線,可見二者差異明顯。因此,當計權不同時,結果也是不同的。A 計權得到的結果與人耳感覺十分接近!

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