声学测试：有关理清描述声音大小的参数解读

在介绍等响曲线的文章中，我们提到了响度级和声压级的概念，很多朋友表示这些参数容易混淆。今天我们就尝试梳理几组用来描述声音大小的声学参数，巩固一下基础知识。

0x00“级”首先需要注意的是“级（Level）”这个字不能随便用，比如声压和声压级，响度和响度级等，表达的是完全不同的意思，单位也不同。一般带“级”的是对数单位，它可以更好的表述数据并使其和人耳听感匹配。

比如两个人窃窃私语时的声压大约是0.00064 Pa，正常说话的声压大约是 0.02Pa，这些数据不仅看上去复杂，而且很难让人有直观感受。如果换成声压级表示，这两个数据就分别是30 dB 和 60 dB，看上去是不是好多了？

铺垫结束，接下来就正式开始吧。首先是*重要的：

0x01声压和声压级声压（soundpressure）指声波通过介质传播时，由振动带来的压强变化，符号为 p，单位为Pa（帕）或 N/m2（牛/平方米）；声压级（soundpressure level）则是以对数衡量的“有效声压”，一般简写为 SPL 或 Lp，单位dB（分贝）。

声压级必须基于一个参考声压转换，这个参考声压也被称为听阈，即小于这个声压的声音人一般就听不到了：参考声压 p0= 2 x 10-5 Pa由声压计算声压级的公式为：

其中：p：实际声压p0：参考声压比如，从听阈声压可以计算出声压级为0 dB；而当声压为 20 Pa 时，声压级是 120dB，这个声压级被称为疼痛阈值，它的意义也很好理解。如果声压比听阈还小，计算出的声压级就是负数，但这并不代表“声音不存在”。

和声压关系密切的参数是声强。

0x02声强和声强级声强（soundintensity）指单位时间内，声波通过垂直于其传播方向单位面积上的声能量，用符号I 表示，单位为 W/m2（瓦/平方米）。

来源：coursehero

与声压级类似，声强级（soundintensity level）也可以通过一个参考声强计算出来，它一般简写为 SIL 或LI，单位也是 dB。在很多情况下，声强级和声压级是一致的。考虑到阅读体验，这里就不再介绍具体公式。

由此，也可以引出另一个重要的参数：

0x03声功率和声功率级非常多的文章甚至百科中将声强和声功率混为一谈，根本原因还是很多人没有理解它们各自的定义。声功率（soundpower）指的是声源在单位时间内向空间辐射声的总能量，单位为W（瓦）。从单位也能看出，声强其实是单位面积的声功率。假设将声源视为一个点，那么距离声源中心r（m，米）处的球面声功率为：W =I4πr2同样的，基于一个参考声功率就可以计算出声功率级（soundpower level），SWL 或 Lw。

基准声功率W0 = 10-12 W

声功率测量声功率是评价一个声源或机械噪声水平的重要参数。因为虽然声压级常用来评价声音大小，但它和距离有直接联系。声功率则可以直接衡量声源的能力。不过在声学测量中，声压级测量仍是是*直接方便的，因为从原理上说，测量声压的变化比较简单。通过声压级，又可以进一步计算出上面的各个参数。声压级测量的缺点也很明显，就是易受环境影响，很多时候必须在消声室才能进行**测量。

以上三组参数反映的都是声音的客观情况，而主观描述声音，则需要心理声学登场– 它研究的就是声音的主观感受和客观参数之间的关系。心理声学中常用的指标有：

响度尖锐度抖动度粗糙度音调清晰度指数通过这些指标，人们又能相对客观地对声音品质做出“好”或“坏”的评价。

这里我们紧扣主题，只介绍一组：

0x04响度和响度级响度（loudness）反映的是人耳对声音强弱的主观感受，即便声强相同，人们对不同频率的声音依然会感知到不同的响度，这也是等响曲线存在的原因。响度不仅和声压级有关，也和声音的频率，振幅，甚至存在的时长相关。我们平时说的音量，其实就是响度。响度在对数尺度下就是响度级（loudnesslevel），符号为 LL。在 1000 Hz 下，响度级和声压级的值相同。响度的单位是sone（宋），响度级的单位是phon（方）。宋和方都不属于国际单位制。至此，我们大致介绍了四组常见又容易混淆的声学参数，希望对大家有所帮助。如有错漏，欢迎指正。