我們常會聽到說噪音值是80分貝、或是90分貝,到底「分貝」是甚麼?一般都會推測應該是單位吧?那麼「分貝」的意義是甚麼?為什麼要稱為「分貝」?如何取得噪音的「分貝」值呢?本單元就來解釋「噪音」的「分貝」值!
當我們說「噪音」(noise),其實已經認定所聽到的聲音(sound)是噪音了!首先,要釐清「聲音」與「噪音」有甚麼區別?
在現實生活中,充滿了各種「聲音」,當夜深人靜時,一丁點大的聲音都會擾人清夢,例如鄰家的冷氣機運轉聲、傳來的音響聲、桌椅搬動的聲音、講話的聲音等,這種會干擾到他人的「聲音」,就是「噪音」!
大白天的道路上,車水馬龍人來人往,本來聲音就不小,但是如果有突如其來的一聲喇叭聲音、飆車通過的聲音、爆竹聲音等,這種會讓人有不舒服感受的「聲音」,就是「噪音」!
因此,通常說「噪音」是:不必要的聲音、不想要的聲音,令人不愉快的聲音、不能接受的聲音,所以:Noise is unwanted sound, undesirable sound, unpleasant sound and
disagreeable sound。只要有干擾到人們生活作息的「聲音」,都可以稱為「噪音」。
這樣來說「噪音」當然是很籠統,勢必要有一個明確的計量方式及單位,才能明確的知道「聲音」的大小,是否構成「噪音」的條件?如何判斷是否為「噪音」需要另外的單元來討論了。
前文,【代表聲音的物理量是甚麼?】指出:代表「聲音」的「物理量」是「聲音壓力」
(sound pressure):單位,Pa =N/m^2。「聲音壓力」越大,「聲音」就越大聲。
另外,【聲音壓力的大小如何表示?】指出:聲音的傳播是因為大氣壓力的波動,也就是有「聲音壓力」的波動,「聲音壓力」波動的大小量值,就是我們所聽到「聲音」的大小聲。
由於人們對聽到的「聲音」大小聲,若是以「聲音壓力」的Pa單位來看,不夠直覺,經研究發現,如果以分貝來計量,比較容易理解「聲音」大小聲的量值。所以,就以大氣波動的「聲音壓力」(Pa),轉換成「聲音壓力位準」的分貝(decibel)數值來代表聲音的大小聲。
「聲音壓力」(Pa)轉換成「聲音壓力位準」的分貝(dB)的方式如下:
SPL = 20*Log10
( P / Pref)
其中,
l SPL是sound pressure level,「聲音壓力位準」,單位:dB,分貝(decibel)。
l P是所度量的「聲音壓力」,單位:Pascal,簡寫Pa ,帕斯卡,簡稱帕。
l Pref 是「聲音壓力參考值」,20μPa,μ是10的負6次方,micro的代號。一般認知:如果是1000Hz的純音時,20μPa的聲音壓力值是人耳剛好可以聽到聲音的量值,所以就採用Pref=20μPa。
有興趣的讀者,可以試著計算:當「聲音壓力」
P=20μPa時,P / Pref = 1,Log10 (1)=0,所以,「聲音壓力位準」SPL=
0 dB。所以,0 dB,就是零分貝,代表的意義是1000 Hz的純音,人耳剛好可以聽到的聲音大小之「聲音壓力」量值。
所以,0 dB零分貝時,不是沒有聲音,而是人耳剛好可以聽到聲音大小。一般而言,兩個聲音有10 dB的差異時,大約是兩倍響度的差別;3dB時,人耳是無法辨別兩種聲音音量的差異;兩個聲音相差5dB時,人耳才容易辨別。這就是以分貝dB來計量聲音大小聲的優點吧!
又,由於將「聲音壓力」(P),轉換為「聲音壓力位準」(SPL),係由Pa的單位,轉換為dB的單位,需要設定一個聲音壓力參考值Pref。所以,分貝值更精確、完整的單位表示,應該寫成:dB re 20μPa,英文唸法:decibel with respect to 20 micro Pascal。中文說法:以20μPa為參考值的分貝值。
綜合本單元的說明:
1. 代表聲音的物理量是「聲音壓力」(sound
pressure):單位,Pa =N/m^2。「聲音壓力」越大,聲音就越大聲。
2. 聲音的傳播是因為大氣壓力的波動,也就是有「聲音壓力」的波動,「聲音壓力」波動的大小量值,就是我們所聽到聲音的大小聲。
3. 度量的「聲音壓力」(sound
pressure),變數符號:P,單位:Pascal,簡寫Pa ,帕斯卡,簡稱帕。
4. Pref 是「聲音壓力參考值」的變數符號,Pref=20μPa。代表的意義是1000 Hz的純音,人耳剛好可以聽到的聲音大小之「聲音壓力」量值為20μPa。
5. 將「聲音壓力」(P),轉換為「聲音壓力位準」(SPL),係由Pa的單位,轉換為dB的單位。轉換方式:SPL = 20*Log10 ( P / Pref)。
6. 「聲音壓力位準」(SPL)的分貝值更精確、完整的單位表示,應該寫成:dB re 20μPa,英文唸法:decibel with respect to 20 micro
Pascal。中文說法:以20μPa為「聲音壓力參考值」的分貝值。
本單元簡單區別「聲音」與「噪音」的差異;說明噪音的分貝值,實際上是將「聲音壓力」(sound pressure)的單位Pa,轉換為「聲音壓力位準」(SPL)的單位為分貝,希望對讀者有所幫助。
以上個人看法,請多指教!
王栢村
2018.01.03