响度

响度（英文：loudness），又称音量，是量度声音大小的知觉量，符号为 N，常用单位为宋。与声强不同，响度是受主观知觉影响的物理量。在同等声强下，不同频率的声音会造成不同的听觉感知，因此量度响度时，须对不同频率的声音作出修正。研究声音和听觉感知的关系，属心理声学的范畴。响度的常用单位是宋。另一个相关的物理量，是以对数尺度表示的响度级（loudness level），符号为 L_N，常用单位为方。要注意，宋和方都不属于国际单位制。

等响曲线

等响度曲线。在 3 000 Hz 左右的频率范围，较低的声压级都能造成相同的响度，代表听觉对该段频率的声音较为敏感。

对人类听觉来说，愈高的声压或声强^{[注 1]}，会造成愈大的听觉感知。而在人类的可听频率范围（20 Hz 到 20 000 Hz）中，由于听觉对 3 000 Hz 左右的声音较为敏感，该段频率也能造成较大的听觉感知。

首先对声音频率和听觉感知进行量化研究的，是美国的物理学家哈维·弗莱彻。1933年，他和蒙森以纯音作实验，找出不同频率和声压的组合，使得声音能造成相同的听觉感知。他们将结果画成曲线，称为弗莱彻－蒙森曲线（Fletcher–Munson curves）。1956年，又出现另一个版本，称为罗宾逊－达森曲线（Robinson–Dadson curves ）。 2003年，在更加国际化的调查研究基础之上，国际标准化组织发布了作为国际标准的ISO 226:2003，称为等响曲线（equal-loudness curves）。

等响曲线的横坐标为频率，纵坐标为声压级。在同一条曲线之上，所有频率和声压的组合，都有着一样的响度。最下方的曲线表示人类能听到的最小的声音响度，即听阈。等响曲线反映了响度听觉的许多特点：

• 声压级愈高，响度一般也愈高。
• 响度频率有关，相同声压级的纯音，频率不同，响度也不同。
• 对于不同频率的纯音，提高声压级带来的响度增长，也有所不同。

以方计算的响度级

“方”（phon）是量度声音响度级 L_N 的常用单位，定义为一个 1 000 Hz 纯音，能带来与该声音相同响度时，所对应的声压级的数值（以 dB SPL 为单位）。举例来说，一个 60 phon 的纯音，和一个 1 000 Hz、60 dB SPL 的纯音，有着相同的响度。

一个 60 phon 的纯音，必定比一个 40 phon 的纯音更为响。但是，我们不能说前者的为我们带来的听觉感知，是后者的 1.5 倍。以方计算的响度级是对数尺度，其数值和听学感知并非线性关系。

以宋计算的响度

从心理声学研究中发现，在 40 phon 以上的区域，当声强提高十倍时，人类的听觉感知只会提升两倍。这可能是因为在提升声强时，听觉细胞会出现饱和，使得给予大脑的信息不能按比例增加。声强提高十倍时，声强级则增加 10 dB SIL。对于一个 1 000 Hz 的纯音，响度级也相应增加 10 phon。为了让响度 N 和听觉感知呈线性关系，心理学家斯坦利·史蒂文（英语：Stanley Smith Stevens）引入另一个响度单位“宋”（sone）。对于一个纯音，40 phon 被定义为等同于 1 sone；若听觉感知提升两倍，则对应于 2 sone；听觉感知只有一半，则对应于 0.5 sone，如此类推。^[1]

方和宋的换算公式如下：

${\displaystyle N=2^{\frac {L_{\mathrm {N} }-40}{10}}}$ ；

${\displaystyle L_{\mathrm {N} }=10\log _{2}\left({\frac {N}{0.0625}}\right)}$ 。

这两条公式适用于任何频率的纯音。

对于一个 1 000 Hz 的纯音，声强和响度如下表对应：

声强 (W m-2)	声强级 (dB)	响度级 (phon)	响度 (sone)
10-10	20	20	0.25
10-9	30	30	0.5
10-8	40	40	1
10-7	50	50	2
10-6	60	60	4
10-5	70	70	8
10-4	80	80	16

根据公式换算，听阈 L_N = 0 phon 所对应的响度，就是 N₀ = 0.0625 sones 。换句话说， 0.0625 sone 是人类能察觉到的声音的最小响度。但也有研究提出，在低于 40 phon 的情况下，以上换算关系可能失效，须另作修正。^[2]

响度与时长

听阈上的声音如果频率和声强都不变、时长增加，它的响度也可能随之增大。下图中有三条等响度曲线，线上各点的响度分别相当于声强级为20、50和80dB的1000Hz纯音的响度，它们的时长是500ms。随著声音时长的增加，所需的等响度的声强级减少；在80ms之前变化最大，之后渐趋缓慢。

响度和语言

在语言和言语中，可以改变音高、音长和/或音强等，从而改变某些音节或语音成分的响度，即为轻重音。不同的语言中，改变响度时所侧重的要素不同。语言中，响度不仅跟音强有关，跟音高、音长的关系更加密切^[3]:44。

汉语普通话中的响度较小的轻声，主要是靠缩短时长来实现的。 英语中的重音则主要靠提高音高。

相关条目

• 声强
• 轻重音
• 固有音响

注释

1. 声强级和声压级都是客观的物理量，两者单位都是分贝（分别记作 dB SIL 和 dB SPL）。在一般空气声阻抗为 400 rayl 时，两者数值相等。

参考书目

1. Stanley Smith Stevens: A scale for the measurement of the psychological magnitude: loudness. See: Psychological Review. 43, Nr. 5,APA Journals, 1936, pp. 405–416
2. Hugo Fastl & Eberhard Zwicker. Psychoacoustics: Facts and Models (3rd edition). Germany: Springer. 2007. ISBN 978-3-540-23159-2.
3. 朱晓农. 語音學. 北京: 商务印书馆. 2010. ISBN 9787100066815.