问题

「音量」「电平」「响度」,这几个概念有什么区别?

回答
在声音的世界里,“音量”、“电平”和“响度”这三个词经常被挂在嘴边,但它们之间却有着微妙而重要的区别。要真正理解它们,不妨让我们从它们各自的含义、衡量方式以及我们在实际生活中如何感知它们来一一剖析。

音量 (Volume)

“音量” 这个词,在我们的日常交流中是最为普遍和直观的。它通常指的是我们主观上听到的声音有多大,或者说,我们想让声音有多大。当我们调节音响、耳机或者手机上的滑块时,我们就是在调节“音量”。

概念核心: 主观感知的大小,以及我们控制声音大小的能力。
衡量方式: 虽然我们常说“调高音量”或“调低音量”,但“音量”本身并没有一个统一、客观的物理单位去精确度量。它更多的是一个相对的概念。在电子设备上,音量控制通常是增益(Gain)的调节,也就是放大器输出信号的强度。这个增益的改变,最终会影响到喇叭振动的幅度,进而影响空气的振动,最终在我们耳朵里形成声音。
实际应用: 说话时,我们会根据场合和对象调整说话的“音量”。听音乐时,我们会根据自己的喜好和环境来调节音响的“音量”。

你可以把“音量”理解为我们对声音大小的意愿和控制。我们想要声音大点,就调高音量;想要声音小点,就调低音量。它是一个行为和目的的体现。

电平 (Level)

“电平”,在电子技术和音频工程领域,是一个更专业、更客观的术语。它指的是音频信号的强度或幅度,是物理层面的量度。电平直接反映了音频信号在电路中的能量大小。

概念核心: 音频信号的物理强度或幅度。
衡量方式: 电平通常用分贝(dB)来表示。分贝是一种对数单位,用来表示两个量的比值。在音频领域,电平的衡量可以基于不同的参考值:
声压级 (Sound Pressure Level, SPL): 这是衡量声音在空气中压强变化的程度,通常用“dB SPL”表示。1Pa(帕斯卡)的声压变化在人耳听觉阈值附近,我们将其定义为0dB SPL。声音越大,声压级越高。
电压电平: 在电子电路中,音频信号是以电压形式存在的。电压电平通常会与一个参考电压进行比较,并用dBV(以1V为参考)或dBu(以0.775V为参考)表示。
功率电平: 也可以用功率来衡量,用dBm(以1毫瓦为参考)表示。
实际应用: 音频工程师在混音时,会关注每个声道的“电平”,确保信号不过载(失真)也不至于太小。播放器在输出音频信号时,内部的电平需要在一个合适的范围内,以保证音质和避免对后续设备造成损坏。

简单来说,“电平”就是声音的“力气”,是客观存在的物理指标。你调高音量,实际上是在提升音频信号的电平。

响度 (Loudness)

“响度”,这个词更偏向于我们大脑对声音大小的感知,是生理和心理层面的体验。它不仅仅取决于声音的物理强度,还受到频率、时长、音色等多种因素的影响。

概念核心: 人类对声音主观感知的大小。
衡量方式: 响度是一个主观感知,所以它的衡量比电平更复杂。虽然有像“宋兹 (Sone)”这样的响度单位,试图量化响度,但它更多的是一个研究和实验的量,在日常生活中不常使用。
频率的感知: 人耳对不同频率的声音敏感度不同。同样物理强度的声音,中频(15kHz)的声音会比低频或高频的声音听起来更响。
时长的影响: 短促的声音(如爆破音)即使电平很高,也可能感觉不如一个持续的、同等电平的稳定声音响。
音色的作用: 不同的音色,即使电平相同,给人的响度感受也可能不同。
实际应用: 即使两个音乐片段的平均电平(RMS)相同,但由于音乐内容的差异(例如,一个有很多鼓点,另一个是柔和的钢琴),我们听到的“响度”可能会有很大差别。现代的音频制作中,会有人工对响度进行标准化(如LUFS),以确保不同内容播放时的响度体验更一致。

你可以将“响度”理解为我们耳朵和大脑“觉得”声音有多大。它是一个结果,是物理信号经过我们的听觉系统处理后产生的感受。

总结与对比

用一个比喻来帮助理解:

想象一下水管里的水流:

音量 (Volume): 就像你拧水龙头的手。你想让水流大点,就拧大;想让水流小点,就拧小。这是你控制水流大小的意愿和行为。
电平 (Level): 就像水龙头流出来的水的“冲力”或“流量”,可以用每秒流过的水量(L/s)来客观衡量。电平越高,水的“冲力”就越大。
响度 (Loudness): 就像你站在水流前面,感受到的“水打在身上的感觉”。如果水流很细但很急,或者水流很粗但很缓,你感受到的“冲击感”可能不一样,这就像响度受频率、时长等多种因素影响。

关键区别:

| 特征 | 音量 (Volume) | 电平 (Level) | 响度 (Loudness) |
| : | : | : | : |
| 性质 | 主观感知,控制行为 | 客观物理量,信号强度 | 主观感知,生理心理过程 |
| 衡量 | 相对,靠感觉和设备控制(增益) | 分贝 (dB),如dB SPL, dBV, dBu, dBm | 宋兹 (Sone),但更多是主观感受,受频率、时长等影响 |
| 关注点 | 我们想要声音多大? | 信号实际有多强? | 我们听起来声音有多大? |
| 谁在用 | 所有人,日常交流 | 音频工程师,电子工程师 | 听者,音频研究者,音频制作中的响度标准化(LUFS) |
| 关系 | 调节音量,通常会改变电平,进而影响响度 | 电平是响度的物理基础,但响度不等于电平 | 响度是电平经过听觉系统处理后的主观结果 |

在实际应用中,我们常常通过调节“音量”来改变音频信号的“电平”,而“电平”的改变又会影响到我们最终感受到的“响度”。虽然它们紧密相连,但理解它们各自的含义,能帮助我们在处理声音时更加游刃有余。

网友意见

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一、音量(Volume)

首先要说明的是,音量(Volume)是一个被广泛运用,词义复杂的词汇,难以找到对如此庞大的应用场景都具有概括性的唯一释义。所以本回答中对于音量的解答有所分类并含有一定主观判断,请带有批判性地食用。

1.从音量的英文释义来解释:

音量的英文名是Volume,这个词可能对于接触消费级音响设备或英文播放器较多的朋友们来说并不陌生。但是在科学界,这个词更多地被大家认识为"体积"。中学时候学到的V=Sh等等求体积的公式里面的V就是Volume。体积是物体所占空间的大小,而结合"音量"一词不难联想到,音量其实就是声音的量的大小。而体积特指三维空间中的物体,那么音量也就应当指代为三维空间(或虚拟的三维空间)中的声音所占空间的大小。但是声音是一种机械波,它的传播依赖于介质的震动,本身并不存在实际的"大小",故而音量一词也是抽象化的描绘声音的量的大小的单位。

2.从现实意义来解释:

在现实生活中,人直观感受声音的量的大小就是通过听和感受两种方式进行的。

从听的角度来说,这里的音量完全等同于响度(Loudness)。人耳所感知到的声音大小即为此场景下约定俗成的"音量",是主观视角下的"声音的量的大小"。虽然此场景已经有"响度(Loudness)"一词来准确描述主观感受,但由于"音量"一词流传太广,在非专业人士口中多用该词。

从感受的角度来说,我们通常会因为某些声音的能量较强、频率特殊而导致身体部分产生感受。如过低、过强的低频会造成"震撼胸腔"的感觉,本质上是引起了身体内器官或腔体的共振。所以,描述此现象时,"音量"一词的含义近似于描述它的能量大小和频率特点。

3.从单位角度来解释:

说了半天音量,还没有提到它的单位。尽管音量可以描述的内容很多,但是单位还是出奇的统一:dB(分贝,decibel)。说到这个dB,其实它并不是音量的专用单位,甚至本身也不是一种单位,而是一种计数方法,一个比值。必须要注意的是,它并不能表示一个绝对值,而表达的是一个相对值,如:3dB比0dB大一倍。如果有对dB是如何计算的感兴趣的朋友可以参考这篇文章:什么是分贝dB?,本文只做简单科普。

并且我们还会发现一个有趣的现象,在中学物理中可能会学到,核潜艇的麦克风在水下听到的100米外一只虾咀嚼食物的声音为-80分贝,正常谈话的声音为40~60分贝,飞机发动机的声音为120分贝等等(仅为举例),而如果打开DAW(数字音频工作站)或者音频编辑器,又会看到全部为负值的分贝,这又是为什么呢?

这就要回到前文的一句话:dB本身甚至不是一个单位。它只是一个计数方法,需要在后面加上其他内容组成单位。如,dBSPL(声压级)dBFS(相对于满量程的分贝)等等。不同的单位有不同的定义方法,如dBSPL就是以人类可以听到的最轻微的声音为0dBSPL,然后按照声音的大小增减(比如-80dBSPL的潜水艇麦克风捕捉的声音,人耳就是听不见的,所以是负值),而dBFS则是在计算机中表达音量大小的方式。由于计算机的运算是二进制的,所以需要以二进制的方式对录制下来的模拟音频进行采样和量化才能计算。而量化需要规定位深度,也就是这个音频从最小到最大的范围。所以它存在满值,于是规定满值(最大值)为0。比0dBFS小的音量就以负值表示。

除了dBFS、dBSPL以外,还有相当多的表示音量的dB,如电声学中的dBV、dBu、dBm等等是以电压、功率等等来衡量音量的,它们也近似等同于"电平(Level)"此处不过多介绍。这也侧面证明了"音量"一词的多样化。对于专业人士来说,它不是一个可以用来交流并且不产生误解的词汇,需要在使用之时添加好语境,如:"我的DAW里10s处item A的音量比item B大3dB",这里指的就是dBFS。

4.从增益角度解释:

我们看到最多的音量其实就在这里,比如各种音乐播放器的音量调整,电脑系统的音量调整等等。如果说前面的英文释义、现实角度中音量都更近似于一个绝对值的话,从增益角度来讲,这里的"音量"一词完完全全指代一个相对值,一个比值。通过对音量的调整,你可以让音频的大小随心变化。从极大到无声都可以做到。这里的音量指的就是相对于原来改变了多少,是最能体现音量单位dB定义的解释。

二、电平(Level)

在上文3的最后一段中提到里dBV、dBu等音量单位,其实这些单位真正的主人是"电平"。这是一个电工程上的词汇,并且随着电声学的发展沿用到了音频上来,并且在如今的数字音频时代演变成了"音量"。在目前的音频处理领域中,"电平"和"音量"可以直接混用,唯一仍然使用"电平"一词的名词大概就是DAW和效果器插件中存在的"电平表"了。

电平的单位也采用了dB的计数方法,用以匹配人耳对电平变化的听觉特性。电平有很多种计算方式,常见的如"电压电平"和"电功率电平"等,分别表示为"dBV、dBu"和"dBW、dBm"。目前我们在音频领域沿用的电平值一般是电压电平。

三、响度(Loudness)

在说响度的时候,不得不提到一张图,等响曲线:

该曲线又称为Fletcher-Munson曲线,揭示了人耳对于不同频率、不同声压级的声音主观认为的大小是不一样的这一事实。基于此事实,一切由人进行主观判断的声音大小都理应称为"响度",理应参考等响曲线。如对噪声的计算就添加了由等响曲线演化而来的不同的声级计权,我国采用A计权。

表达响度的单位和音量一样有计算机内和计算机外两套:sone(响度单位,宋)、phon(响度级单位,方)和LKFS(ITU国际电信联盟使用,使用了K计权)、LUFS(EBU欧洲广播联盟使用,后来也抄的和LKFS一样了,只是名称没有统一)。其中,sone和phon是根据声压级和频率计算得来的单位,而LUFS和LKFS(实际上基本是一个东西)是基于满量程得来的单位。我们在进行数字音频制作的时候一般不会涉及到sone和phon,在响度表中只会看到LUFS和LKFS。

LUFS和LKFS与dBFS的区别:

LUFS、LKFS和dBFS都是相对于满量程的单位,但是由于等响曲线演化出的K计权的存在,LU系列和dB系列会根据频率的不同表达出不同的数值。举例理解一下:1kHz的纯音,音量大小为-10dBFS,响度大小为-10LUFS,但800Hz的纯音,音量大小为-10dBFS,响度大小却只有-12LUFS。这也是切实符合人耳的听感的。

所以,响度、音量和电平的区别就在于此。在日常交流中,涉及到电声学的声音大小描述时,使用"电平"一般会较为严谨;涉及到主观听感描述声音大小时,使用"响度"代替"音量"会避免不少混淆的问题;没有特别具体的情境时,"音量"是一个万金油。

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