相信學(xué)習(xí)音樂制作的同學(xué)在混音階段經(jīng)常會碰到各種關(guān)于聲音的單位，其中具代表性的可能就是分貝家族的單位了，如dBSPL、dBm、dBu、dBV、dBFS等。

　　那么，這些單位分別表示什么，又有什么區(qū)別呢?

一、描述聲音信號強(qiáng)弱的單位：分貝(dB)

　　我們都知道，聲音本質(zhì)上是一種物理上的波，這種波傳到我們的耳膜上引起耳膜的振動(dòng)，然后轉(zhuǎn)化為生物信號傳遞到我們的大腦，我們就聽到了聲音。

　　描述聲音的指標(biāo)有很多，如音高、音色、音量等等。其中，我們常見的“分貝(dB/decibel)”，就是用來描述聲音信號的聲強(qiáng)級的一個(gè)單位，在某些時(shí)候也可以近似地理解成描述聲音大小的一個(gè)單位。

　　不過，值得注意的是，“分貝(dB)”這個(gè)單位其實(shí)是一種相對的概念，即它并不能像描述頻率的“赫茲(Hz)”、描述質(zhì)量的“克(g)”、描述長度的“米(m)”那樣給出一個(gè)客觀的量，而只能給出兩個(gè)相同物理量的比值。

　　畢竟，“分貝(dB)”這個(gè)單位并不是聲學(xué)領(lǐng)域的專屬單位，其一開始是來源于長途電訊的計(jì)測的，后來才被應(yīng)用在電工、無線電、力學(xué)、沖擊振動(dòng)、機(jī)械功率和聲學(xué)等領(lǐng)域。

二、不帶后綴的dB(dBSPL)

　　我們常見的分貝家族的單位應(yīng)該就是不帶后綴的“dB”了，其完整形式應(yīng)該是“dBSPL”，其后的“SPL”是“Sound Pressure Levels(聲壓級)”的縮寫。

　　因此，我們可以看到，這個(gè)單位側(cè)重的是聲音的振動(dòng)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，即聲壓(單位為Pa)。聲強(qiáng)級與聲壓的平方成正比，遵循I=(P^2)/Z的關(guān)系。其中，I為聲強(qiáng)級，P為聲壓，Z為媒介的特性聲阻，而Z又等于聲速(C)和密度(ρ)的乘積。

　　前面我們提到了，分貝是一個(gè)比值。所以既然有與其成正比的值，那么相應(yīng)地就有與其成反比的值。

　　這個(gè)成反比的值是人為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)聲壓值。在dBSPL的語境下，則是人耳在1000Hz的頻率下能聽到的小的聲音的聲壓值，大小是0.00002Pa。我們規(guī)定聲壓在這個(gè)值的時(shí)候聲音信號的聲強(qiáng)級為0dBSPL。

　　我們發(fā)現(xiàn)，如果僅僅只是具體的聲壓與這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)聲壓的比值的話，那么得出的分貝值只能為正數(shù)，一些聲壓小于0.00002Pa的聲音的分貝值也是正數(shù)，這顯然不合理。

　　因此，在具體的公式中，我們還引入了對數(shù):

　　其中，I為聲音信號的聲強(qiáng)級，單位為dBSPL;P為我們具體測定的聲壓，單位為Pa。之所以這里有個(gè)平方，是因?yàn)榍懊嫣岬搅耍晱?qiáng)和聲壓遵循I=(P^2)/Z的關(guān)系。

　　可以看出，這個(gè)公式直接計(jì)算出來的值是沒有單位的，在這里我們?nèi)藶榈丶由蟙BSPL的單位，簡寫為dB。

三、dBm、dBu、dBV

　　事實(shí)上，在分貝家族的單位里，只有dBSPL是與物質(zhì)世界中的聲波有直接關(guān)系的，剩下的單位都是間接地表示物質(zhì)世界中的聲音信號的聲強(qiáng)級的。

　　其中，dBm、dBu、dBV這三個(gè)單位都是與電信號相關(guān)的，通過表示電信號的強(qiáng)度來間接反映聲音信號的聲強(qiáng)級。畢竟，現(xiàn)在的很多音頻文件都是以數(shù)字信號的形式儲存于電腦等電子設(shè)備中的。

　　與前面的dBSPL類似地，dBm的計(jì)算同樣也涉及到一對單位相同的值的比值，一個(gè)是具體的測定值，一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)值。這里選取的測定值是聲音的功率，而標(biāo)準(zhǔn)值則是0.001W這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功率值。

　　這里的這個(gè)“P”不再是壓強(qiáng)了，而是功率了。同樣，可以看出，這個(gè)公式直接計(jì)算出來的值也是沒有單位的，在這里我們?nèi)藶榈丶由蟙Bm的單位。

　　dBu的計(jì)算跟dBm是一脈相承的，其選用的兩個(gè)值分別是具體測定的電壓值和標(biāo)準(zhǔn)電壓值。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)功率值和上世紀(jì)的標(biāo)準(zhǔn)電阻600Ω計(jì)算出來，約為0.7746V。dBu的公式為：

　　這里的“U”是具體測定的電壓。對于這個(gè)公式直接計(jì)算出來的值，我們加上dBu的單位。這里之所以有二次方，是因?yàn)殡娮枰欢〞r(shí)功率與電壓的平方成正比。

　　接下來的dBV其實(shí)跟dBu是一類的，只是二者的標(biāo)準(zhǔn)電壓值不同。計(jì)算dBV所用到的標(biāo)準(zhǔn)電壓值為1V，這是在標(biāo)準(zhǔn)電阻為1000Ω的情況下計(jì)算出來的。dBV的公式為：

　　對于這個(gè)公式直接計(jì)算出來的值，我們加上dBV的單位。

四、dBFS

　　終于到了跟dBSPL、dBm、dBu、dBV都不同的dBFS了。如果說dBSPL、dBm、dBu、dBV這幾個(gè)單位衡量的至少都是模擬信號的話，那么dBFS的對象就是純數(shù)字信號了。

　　此外，dBFS與它們的一個(gè)很明顯的區(qū)別就是，0dBFS是這個(gè)單位的標(biāo)定大值，所有超出0dBFS的值都屬于異常情況。這個(gè)，通過觀察dBFS的后綴“FS(Full Scale，滿刻度)”也可以看出端倪。

　　宿主軟件中常見的調(diào)音臺上的電平的單位就是dBFS。我們可以觀察到，這里的電平一般都是負(fù)數(shù)，偶爾電平呈正數(shù)的時(shí)候電平條就會變色，這就是提示你電平超過0dBFS了，需要進(jìn)行調(diào)整。

　　一般來說，我們在宿主軟件中新建工程的時(shí)候，往往都會提示我們選用采樣精度，如16bit、24bit和32bit(float)，而dBFS的計(jì)算在不同采樣精度下也是不一樣的。

　　拿16bit來舉例。16bit的格式可記錄的聲音的動(dòng)態(tài)范圍為2的16次方也就是65536個(gè)單位。假設(shè)我們測定的某個(gè)音頻的動(dòng)態(tài)為D，如果想要將D的單位換算成dBFS，就需要運(yùn)用到下面的這樣一個(gè)公式：

　　可以觀察到，當(dāng)D小于65536的時(shí)候，I總是為負(fù)的;當(dāng)D等于65536的時(shí)候，I為0;而當(dāng)I大于65536的時(shí)候，I大于0，屬于異常情況。

　　另外，當(dāng)D等于0，也就是沒有電平的時(shí)候，I等于負(fù)無窮，這時(shí)電平的值也會變成“-∞”的記號。

　　以此類推，我們可以得到24bit下的dBFS的計(jì)算公式為：

　　32bit下的dBFS的計(jì)算公式為：

　　以上的這三個(gè)公式計(jì)算的結(jié)果都沒有單位，我們?nèi)藶榈亟o結(jié)果加上dBFS的單位。

五、總結(jié)

　　讓我們簡單地總結(jié)一下。分貝其實(shí)并不是一個(gè)表示聲音大小的單位，其表示的是一對相同物理量的比值，其具體的值取決于被觀測的物理量和相應(yīng)的人為規(guī)定的基準(zhǔn)值。

　　其中，dBSPL的被測量是聲壓，其基準(zhǔn)值是0.00002Pa;dBm的被測量是功率，其基準(zhǔn)值是0.001W;dBu的被測量是電壓，其基準(zhǔn)值是0.7746V;dBV的被測量也是電壓，其基準(zhǔn)值是1V。

　　與以上幾個(gè)都不同，dBFS的被測量是數(shù)字音頻領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)值，其基準(zhǔn)值在不同采樣精度下不同，16bit下是65536個(gè)單位，24bit下是16777216個(gè)單位，32bit下是4294967296個(gè)單位。

　　我們在生活中聽人說的“分貝”一般指的是dBSPL，這個(gè)值可正可負(fù)，理論上來說沒有上下限;在音樂制作中，我們常遇見的“分貝”多數(shù)情況下指的是dBFS，這個(gè)值絕大多數(shù)情況下是負(fù)的，且有理論上限0dBFS。

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　　本文作者：辰諳