聲音的特性和分貝標度
我們必須理解聲音或噪音有兩種特性：頻率和響亮度。
聲音的頻率
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[示範]按鈕，聽聽它們發出的聲音，及細察其音調的不同。
[動畫：擊鼓及吹哨子產生不同的音調]
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範圍很大。正常的人耳能夠聽到最微弱的聲音叫作「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最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：
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聲壓
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||
|---|---|---|
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Pa/
巴斯卡 |
µPa/
微巴斯卡 |
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| 人耳能夠聽到最微弱的聲音 |
20 x 10-6
|
20
|
| 太空穿梭機在發出最大馬力時能產生的最大噪音 |
2,000
|
2 x 109
|
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。
下表展示一些用微巴斯卡(μPa)表達的常見聲源或噪音源：
| 聲源或噪音源 | 大約的聲壓 (單位為µPa) |
|---|---|
| 在發出最大馬力時的太空穿梭機 |
2,000,000,000
|
| 交響樂團 |
2,000,000
|
| 在25米範圍柴油貨運火車高速前進 |
200,000
|
| 正常的談話 |
20,000
|
| 圖書館2米範圍的低語 |
2,000
|
| 播音室 |
200
|
| 人類耳朵能夠聽到最微弱的聲音 |
20
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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。
以下簡介以基數為10的對數：
請按一下〔示範〕按鈕，認識線性標度和對數標度的關係。
[動畫表達線性標度和對數標度的關係]
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，並定義這聲壓水平為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。
請按一下[示範]按鈕，認識這公式。
[動畫表達怎樣求得以分貝作表達聲壓級的算式]
下圖，是一些由分貝(dB)的對數標度及以微巴斯卡(μPa)的線性標度來顯示的聲音，我們可從中學到如何較簡單地以對數標度去處理範圍較廣的數字。
[聲壓級(分貝)和聲壓(微巴斯卡)的比對表]
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絕對的變化。對數標度正好能模仿人類耳朵對聲音的反應。
於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，會產生甚麼結果嗎？
我們都知道60個蘋果加60 個蘋果，等於120個蘋果。但是，這並不適用於以分貝來表示的聲音。事實上，60分貝加60分貝只等於63分貝。下面的公式解釋聲音相加的原理，請按一下[示範]按鈕閱讀詳細內容：
[動畫解釋相加聲音(以分貝作表達)的算式]
讓我們用上述公式來將三個聲音- 60分貝(dB)﹑65分貝(dB)和70分貝(dB)加在一起。請按一下[示範]按鈕，學習如何以公式將三個聲音加起來。
[動畫：利用公式將三個聲音加起來]
使用以下圖表亦可以輕易求得三個聲音的和。
[用作相加聲音或噪音的圖表]
讓我們試試使用這個圖表來將60分貝(dB)﹑65分貝(dB)和70分貝(dB)的聲音加在一起。
使用這個圖表時，我們首先將兩個聲音加在一起。 然後將這兩個聲音的和及第三個聲音加在一起。請按一下[示範]按鈕理解如何將三個聲音加在一起，求得其聲壓級的和。
請按一下[示範]按鈕，學習如何以圖表將三個聲音加起來。
[動畫表達相加3個聲音的程序]
[動畫示範使用圖表相加聲壓級]
"A"加權聲
正常的人耳能聽到20赫玆到20,000赫玆頻率的聲音。20赫玆到20,000赫茲的範圍叫作「聽覺頻率範圍」。我們聽到包含各種頻率的聲音。整個「聽覺頻率範圍」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強度或聲壓級，如下圖所示。請按一下[示範]按鈕，看看聲音如何分為8個倍頻程或24個1/3倍頻程。
[動畫表達聲音如何分為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。方法就是所有倍頻程或1/3倍頻程所佔的部份加在一起，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，人類耳朵的反應最靈敏，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倍頻程所佔的部份加在一起，所得到的數值並不能有效反映人類耳朵對聲音頻率的非線性反應。
以上的討論引出了加權聲級的概念。下圖表示"A"加權聲級標度：
["A"加權聲級標度的圖表]
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。聲壓級值加在一起後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。