专业音频基础概念|分贝是什么?
要点:
“分贝”(1分贝等于1贝尔的十分之一)是用于测量音频信号和声学音量强度的一个测量单位。分贝通过非线性对数刻度来表示音量大小,并取决于一个固定参考点。根据不同的参考点,会有几个不同的分贝刻度,不同分贝刻度之间会通过加后缀的方式予以区分,比如dBV、dB SPL等,来表示他们特定的用途。
对数刻度
声音和电磁波的波动都非常巨大,因此使用线性测量的方法来测量它们的话,效率会比较低。这个时候,“分贝”这个单位便派上了用场,它表示急剧增加到一定峰值后便锐减的电磁波变化(即指数函数的反函数)。
举个例子,一个声音的音量随着时间推移逐渐变为最小可感知声音的5亿倍之后,就会对听力造成损伤。而如果用分贝表示的话,这两个声音之间的差距只有85dB。而如果变为最小可感知声音的10万亿倍之后,则会使人感觉尤为痛苦,但如此巨大的倍数差距用分贝来表示的话,却只有130dB。
在音频领域,对数刻度适合使用在两个属性的测量上:功率(声学能量)和振幅(模拟或者数字信号)。然而,由于这些属性背后的物理特性的不同,分贝在测量这些不同的属性时会使用不同的刻度:在测量功率时,3dB的表示的是两倍的差距(可能是大两倍,也可是小两倍),而10dB表示的则是10倍的差距。而在表示振幅(也就是信号强度)时,比例会加倍,即6dB代表两倍,20dB代表十倍。
实际应用
分贝可以应用于无线电、光学以及数字成像上,但是大多数非科学家接触最多的应该就是音频设备的“分贝”。电平表、Pad开关、推子以及旋钮都是用分贝来标记的,但是很多人其实并不清楚这些刻度代表的真正意义是什么。为什么Pad开关上最常见的是-20dB?为什么有时候0dB在旋钮的左边,有时候在中间,有时候又在右边?
我们用常见的推子来举例:0dB一般位于顶部附近,+10dB则是位于最顶端,-∞则位于最底端。在这里,0dB的意思是指单位增益(即音频信号没有经任何提升或降低的点)通过推子后,将会保持它本来的大小。
当你将推子拉到-6dB时,你将会让通过推子的音频信号衰减到一半。自此,音频信号将会以对数的方式减小,直到无限衰减乃至静音。而顶部的+10刻度与+∞想必看起来好像少了很多,但是其实它代表着将信号扩大了整整五倍。
正是这种非线性曲线通过移动旋钮和滑块的方式才能实现如此平滑的淡入淡出效果,但是同样,它也转化成了我们“看”声音的方式。DAW中的数字仪表,设备上的LED指示灯,以及老式的VU仪表都是通过分贝来现实声音的信息的——不过它们也分为两种不同的方式:峰值电平和平均电平。
DAW中的数字仪表通常显示的是音乐的实时峰值,即使这段声音只持续一毫秒。而VU表并没有数字仪表如此灵敏的响应速度,因此显示的是信号峰值的均方根(RMS)——即随时间变化的平均电平。
分贝刻度的种类
“dB”这个符号本身并没有什么明确的含义,也无法作为衡量事物的一个绝对指标。相反的,它离不开一个固定的参考点,然后用来测量与这个参考点之间的偏差。分贝在各种科学领域都有着无数应用方式,以下列举在音频中最为常见的一些用途:
- dBV:参考点是1V的电压。-10dB=家用 音频设备的线路电平。
- dBu:“未加载”分贝,约等于0.775V。+4dBu=专业音频设备的线缆电平
- dBFS: “满刻度”分贝,用于数字音频。0dB=系统可承受的最大值。
- dB SPL:声压级分贝,或者用来表示声波能量。0dB SPL=人耳听觉的阈值。
- dB (A/B/C):A权重、B权重、C权重电平,用于测量声音能量,区别在于SPL测量表滤波器的不同。
- dB(A):一般用于模拟人耳的频率响应曲线来测量音频的响度。
- dBVU:音量单位,常用在模拟设备的VU表上。0dB的刻度可以根据需要校准到不同级别。
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