聲壓級和人的聽感成線性正相關么?
就按照聲壓級的基準頻率1kHz來說。
聽感和聲壓級肯定是呈正相關,但是否線性?有無相關論據?===========================
可能我表述不夠精確,比如重量,100kg就是10kg的10倍,但我們可以說100dB的聲音大小是10dB的10倍么?
聽感和聲壓級是正相關的。「我們可以說100dB的聲音大小是10dB的10倍么?」回答是「不能」。
以下是掃盲:
聲壓,Sound Pressure,是一種壓強,單位是 Pa;聲壓級,Sound Pressure Level,單位是 dB。注意看,聲壓級的單位是分貝,是一個對數的表示,比方說兩個 50dB 的聲壓級加在一起不是 100dB 而是 53dB。
題主說的這個「聽感」(在問題補充中被細化到「音量大小」),我可以理解為「響度」。那其實題主想問的問題是聲壓級同響度之間的關係對嗎?響度是個主觀量,是聲壓的主觀量,1kHz 時的聲壓級定義為響度級,單位是「方」。人耳對聲音強弱的感覺不是一根線的,當響度級每增加 10 方時,我們人耳聽到的響度加倍。人耳聽覺特性的研究表明,刺激量(聲壓)增加為指數方式,感覺量(響度級)增加為差數方式。這是耳膜的自動保護機制。
聽覺響度很難量化,事實上任何感覺都是沒有辦法量化的,比如溫度、亮度、重量等等,所以無所謂是否線性。
只能說是實驗室參考值。
參見響度
建議樓主研究一下梅爾到譜(MFCC)為了模擬人的聽覺 這裡引入了一個log的函數
題主的「聽感」大概是指「響度」吧。
聲壓級是一個物理量,並不完全能反映人對聲音強弱的感受;而響度則是心理學中用于衡量衡量這種感受的心理量。具體的定義可以參考維基百科:Loudness。
響度與聲壓級並非線性關係。響度的計算模型請參考:ISO/WD 532-1。在ISO-532中描述了兩種響度計算方法,兩種方法都需要分帶計算(將聲音的不同頻率成分分別考慮),第一種方法是Steven在1956年的論文The Mesurement of Loudness中提出的,是一種並不複雜的計算模型;第二種是Zwicker提出的,大概方法是分頻帶的查表計算。
這個學期做過一個擴音機,剛好學到一點。
掃盲的部分我覺得@米叔 已經說得很清楚了,我來補充一下。
首先分貝的全名應該是「十分之一貝爾」,英文是「deci-Bel」,單位是dB。之所以用十分之一來表示是因為這個量級下描述聲音的感覺比較方便。這個道理和用納米來描述晶元製程一樣的。所以後面的計算公式裡面會有10這個係數。
題主說的聽感應該指的是響度。但是人類對響度的感知在不同頻率下是不一樣的,人耳可以感受到的頻率為20Hz到20kHz,低了就是次聲波,高了就是超聲波,所以一個合適的喇叭的頻帶寬度應該為 20Hz到20kHz,範圍稍微小一點也可以(如果想做一台B超就要適當地增加頻帶寬度,我那時候模擬就稍微讓它超標)
題主說的「聽感」應該是「響度」,這是一個比較值,與莫氏硬度一樣,都是比較出來的結果,不是絕對值,而是相對值。
10dB增加10倍的計算結果是:10+10*lg(10)=20dB,log前邊那個係數10就是來自於「分貝」的「分」。
而100dB應該是10dB的10^10倍(這個計算結果好像有點問題...)
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