嵌入式audio基礎（六）音量

聲音是因物體的振動而產生的一種物理現象。振動使物體周圍的空氣繞動而形成聲波，聲波以空氣為媒介傳入人們的耳朵，於是人們就聽到了聲音。因此，從物理上講，聲音是一種波。用物理學的方法分析，描述聲音特徵的物理量有聲波的振幅（Amplitude）、週期（Period）和頻率（Frequency）。因為頻率和週期互為倒數，因此，一般只用振幅和頻率兩個引數來描述聲音。
其中，頻率反映聲音的高低，振幅反映聲音的大小。聲音中含有高頻成分越多，音調就越高，也就是越尖，反之則越低；聲音的振幅越大，聲音則越大，反之則越小。需要指出的是，現實世界的聲音不是由某個頻率或某幾個頻率組成，而是由許多不同頻率不同振幅的正弦波疊加而成。

這裡選取了一段外掛音訊的音量設定暫存器的截圖，可以看出暫存器的設定step是２db。
db的出現是為了簡化數字表達出現的，原理是利用對數表示。
db = 10lg(放大倍數)
如果是增益放大十萬倍：
X = 100000 = 10^5
Lx(dB) = 10lg(10^5W/1W) dB= 10lg(10^5) dB= 50 dB
如果衰減十萬倍
X = 10^-5
Lx(dB) = 10lg(X) dB= 10*lg(10^-5) dB= -50 dB
這裡可以看出有幾個好處：
１．簡化書寫　
１０００００的書寫簡化成５０ｄｂ
２．簡化運算
一般音訊都會分前端放大和後端放大，例如前端放大１０倍後端放大１０倍，計算起來就需要　１０＊１０=１００倍，如果利用ｄｂ來進行計算就將乘法簡化成加減法，前端１０ｄｂ後端１０ｄｂ，直接１０ｄｂ＋１０ｄｂ＝１００ｄｂ。
３．符合人體對聲音的感知。
這個就需要從一個心理學講開。
Weber–Fechner law
韋伯-費希納定律是表明心理量和物理量之間關係的定律。德國生理學家韋伯(1795－1878)發現同一刺激差別量必須達到一定比例，才能引起差別感覺。這一比例是個常數，用公式表示：Δr(刺激差別量)/r(刺激量)=k(常數)，這就是韋伯定律。

為了描述連續意義上心理量與物理量的關係，德國物理學家費希納(1801－1887)在韋伯研究的基礎上，於1860年提出了一個假定：把最小可覺差（連續的差別閾限）作為感覺量的單位，即每增加一個差別閾限，心理量增加一個單位，這樣可推匯出如下公式：S = k ln I + C（S為感覺量、K為常數、I為物理量，C是積分常數）……通式： S = k log I。其含義是感覺量與物理量的對數值成正比。也就是說感覺量的增加落後於物理量的增加，物理量成幾何級數增長，心理量成算術級數增長，這個經驗公式被稱為費希納定律或韋伯-費希納定律。適用於中等強度的刺激。
舉個例子就是：
昨天早上的報紙還賣五毛，今天漲到一塊了，肯定覺得這個報攤的老闆是瘋了一次張這麼多。
一套房子原來１００萬的，現在１０１萬了，就感覺這房子根本沒漲啊。
報紙漲了五毛的漲幅肯定是遠遠小於房價一萬元的漲幅，但是他的翻番的漲幅是遠遠大於房價１％的漲幅。給人的感覺也是漲幅大的感覺強烈。
同理引申到聲音對人體的刺激，如果線性的增大聲音幅度，肯定是前面變化太小無法感知增長，後期增長有太高。所以音量的調節頁用了db單位作為step。