声音_转载：声音分贝的概念，dBSPL.dBFS

转自：https://www.cnblogs.com/wangguchangqing/p/5947659.html

分贝 Decibel

分贝（dB）是一个对数单位（logarithmic unit）, 它和很多常见的单位如“米”，“秒”或者“千克”等物理单位是不同的，它并不能直接用来描述一个物理量的大小或者多少，它表示的是两个相同单位物理量的比值。分贝经常用来描述声音，如超过50dB的噪声就会影响人的睡眠和休息，但分贝不仅仅用来描述声音，它还被用来描述电子学等其他领域的物理量，如描述信号强度的衰减 、信噪比等等。
前面提到分贝表示的是两个物理量的比值，作为分母的那个量通常是一个标准的基准值（standard reference value），分贝描述的就是作为分子的物理量相对于这个基准值的大小，分贝的计算公式如下：

dB=10×log(value/valueref)

其中，valueref">valuerefv是基准值。在使用分贝表示物理量基准值是非常重要的，基准值用分贝表示的话是0dB。

描述声音的分贝

分贝可以描述很多的物理量，本文主要介绍分贝来描述声音的信号的强弱。
用来描述声音强度的物理量有很多：声压，功率，产生声音信号的电压等，使用不同的物理量来表示声音的强度，其得到的分贝也是不同的。

dB(dBSPL)

声音本质上来说是一种波，通过空气传播，传到人耳朵里引发鼓膜的振动。所以，声音的大小，实际就是对这种振动强度的反映。而由于空气的振动会引起大气压强的变换，可以使用压强变化的程度来描述声音的大小，这就是“声压(SPL,Sound Pressure Levels)”概念，其单位是Pa。例如：1米外步枪射击的声音大约是7000Pa；10米外开过汽车大约是0.2Pa。
使用声压作为测量量的分贝就是dBSPL，通常用来表示声音大小的dB多说指的就是dBSPL。声压和声音大小的关系，可以使用如下公式表示

valueref">
其中，I是声音的强度；P是声压；&＃x03C1;">ρρ是空气阻力，通常在室温下，空气阻力大约是400。
分贝的计算还需要一个选择一个特定的声压值作为“标准值”（0分贝），该值是固定的。有了这个基准值后代入上面的公式:

valueref">&＃x03C1;">

其中，P是声压测量值；Pref">Pref是标准值（0dBSPL）。这里选择的声压标准值为2&＃x00D7;10&＃x2212;5Pa,20&＃x03BC;Pa">2×10^−5Pa,(20μPa)，是人耳在1KHz这个频率下能听到的最小的声音，大致相当于3米外一只蚊子在飞的声音。将标准值代入上式：

dBFS

在数字时代更多的音频分贝表示是dBFS。dBFS的全称为Decibels Full Scale，全分贝刻度，是数值音频分贝值的表示方法。

dBFS的基准并不是最小的或者是中间的某一个值，是最大的那个值！也就是说0dBFS是数字设备能达到的最大值，除了最大值外都是负值。
以数字音频的sample为16位无符号为例，16位的无符号的最大值为65536，因此dBFS的计算公式：

dBFS=20×log10(sample/65536)dBFS

这样，最小的dBFS = 20&＃x00D7;log10&＃x2061;165536=&＃x2212;96dBFS">20×log(1/65536)=−96dBFS。也就是说16位无符号音频的动态范围为0 ~ -96dBFS。