【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
, [  ?8 U5 b$ x; x# w從事聲音工作的朋友或是業餘愛好者，每每接觸到音響設備或是手冊，都會在一些數據之後,看到很多
你熟悉的 ( dB ) 字眼，它們的過程是怎麼來的？現在就簡單的介紹認識這個單位吧。
. K5 `1 o) C8 x分貝( decibel )簡稱 dB
早期生活上，辨識東西會以大概、差不多，或是用比的，儘可能的讓對方或自己瞭解有多少多大。
  |1 c8 g# A$ {5 v/ Z當文明來臨與成長時，對這樣的果付予大家所認同的刻度單位種種，這樣的規則無不充斥在你我的
2 @8 U: ~1 ^9 j: }生活裡，例如長度的：公厘、公分、公寸、公尺、公丈、公引、及公里等，還有在面積的單位、
容積體積的單位、重量的單位等等，
8 l& C6 I+ i- A3 I6 e+ d, i( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
2 T7 A* J% Y" S7 Y1 h這個單位的由來是英國， Alexander Graham Bell ( 1847 - 1922 )這個人成長及受教育於英國愛丁堡大學
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
1876 那一年發明電話！我們都知道貝爾發明了電話，然而重要的是，他發現我們人類耳朵對聲音強度
的反應是成對數形式，大概的意思是當聲音的強度增加到某一程度時，人的聽覺會變的較不敏銳，
這使得對數的單位可以去拿來代表人耳的特性，為了紀念他的發現因而命名為Bell。
9 F( k- A+ p+ E& ]2 @* g7 i, h0 o5 GBell 用在遠距兩地計算時是 ok 的，因為 Bell 這單位在實際應用上太大了，我們用在小訊號方面時就
: u  a+ ?% N# j0 W0 z  `" u" }" c須再細分以十分之一為一個單位，如同你在使用電表時欲量取小電壓，會自動往下播切一格類似，
3 [* y  X' N) B7 l此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
& g# k7 o$ P( D  F8 ~% q! g- L將deci ＋ bel 即成decibel 。而這又有簡寫符號為 dB，注意這dB前面的d 是小寫而後面的 B 是大寫。

$ N+ y5 i) Q5 ~6 K; X) }0 X, sdBm
dBm 是在一個電子電路內,求得一聲頻訊號電平( Audio Signal Level )的量測單位.它在分貝( decibel )的
3 C! U8 ]3 ~- P4 P4 \! S領域內代表所依據的基準是 1 Milliwatt 的分貝.另一種說法是 dBm 所標示的m 即是(milliwatt)
# q5 b  Y' f* O8 N' c在一個電路內其阻抗為 600Ω.它參照換算相當於一個 0.775 V 的訊號電壓,這訊號電壓是 RMS 的電壓值,
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
dBm 的m 是小寫的m,它表示1 mW( milliwatt ).但是現在阻抗( Z )通常省略了不提示.
- z1 v* X" a8 h! }/ n就設備的規格表裡如果有寫及\dBm字眼時,即表示在任一電子設備的電子迴路上所量測有供電的阻抗值
是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：

% U3 ]' f2 S* V5 A; J4 cdBm = 10 log ( P / 0.001 W )

8 W- d3 L8 t+ G9 bP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
# t+ ?6 z& }* H6 a( g* T' H
$ a" }8 y6 {( A式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
若以0 dBm 是測量於跨接在個600 歐姆的負載下(在這裡明白的指出了600歐姆的負載),
我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
3 c7 g& U. ^+ [7 u2 ~" p+ r! S
( h1 X/ s" N: _代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
0 v: X: u- q) U) m6 R2 Q& [E= √0.001 × 600 = 0.775V
$ D: u# g$ u& x4 K2 O/ e# A, S
因而當0.775 V 是量測在一個600 歐姆的迴路上的話.那0 dBm 就是訊號的功率值,若其它的電壓是測量
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
- g& D: h; X: L# e( C5 v( l# I7 M- T

dBm = 20 log ( E / 0.775 )

' Y6 f% P; X4 J1 o1 R式中的E 是經量測後得到的電壓值.
' {4 a1 w6 G6 T2 X

$ F/ t  y" d- m8 K+ tdBv and dBu
' u/ k2 o: Y: _9 x小寫的v 和u 表示相似的東西,
2 G% u  n. `% N& G$ ZdBv 和dBu 也是在一個電子電路內,求得一聲頻訊號電平( Audio Signal Level )的量測單位.而且它們在
分貝(decibel)的領域內,所依據的基準也是0.775 V RMS值,與上述dBm 不同之處是它會運用在任何的阻抗
情形下去算出數據來,我們會時常見到dBu 但較少見到dBv,是因為dBv 它會混淆到我們以為是dBV,
dBv 和dBV 這兩者是不同的.另一方面要知道的是dBu 是歐洲慣用的,而dBv 是美國慣用的.知道麼?
( i5 b) F" Y6 z+ |因此dBv 或dBu 小寫的v 和u 在基本上表示相同的事物,當一個電壓在做測量的時候,沒有牽拖到電路阻抗,
2 t; ^" S' L  ]! h  h但起始運算是拿0.775 V 來導入,
這樣說好了,假設好像電路是600Ω 這是我們認為的,(在實際情況上,這可能是不知道的.)因為電路阻抗是
不清楚的,因而實際有效功率是不明確的,那求出的值亦是不準確,如果要嚴格結果的,
使用dBv or dBu 來求取數值時.並不是一個正確的 dB 測量法,然而它所得的果還是有用的.
我們觀察其不同之處,

0 O8 B* |+ f& ^: tdBm = 20 log ( E / 0.775 ),
, {  [4 }1 x7 B/ n( u* G
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

* @$ P* @! t3 R+ d, w9 NdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
) _( b6 `! G+ B& A) W5 udBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
4 _% z$ |8 O% b& c, p式中的E 是經量測後所得到的電壓值,至後此兩式子的差值在現今已被畫成等號了.
也就是說dBm = dBv or dBu而且很不幸的是dBv 變成現在大家通用的運算法則.這是為什麼?
原因是,業者的產品設備雖不達要求標準,但足夠大眾消費上的運用,以音響商業市場裡,這是方便的
宣告自己產品規格數據,以這樣的方式去解釋分貝.但又沒有真實說明，這是廠商們最想要結果。
6 u. H% {* q1 h  n! U

dBV
) O5 Z; d$ p+ K2 e. F* J0 ZdBV 也是運用在一個電子電路內,求得一聲頻訊號電平( Audio Signal Level )的量測單位.
它在分貝( decibel )的領域內所依據的基準是1 V RMS 值的分貝.它量測時的條件很鬆.
* ^% B0 w$ s; n( B1 m* x2 T4 B可作用在任何的阻抗值上,dBV 的測量是相似於dBv( 或dBu )測量的方式,但大V 表示參考於1 伏特電壓
( 電壓基準 ),且不管給予的任何阻抗值,那麼這個值就更不是那麼的精準了.不過起碼能知道任一電路
+ [& }8 Q/ s+ N. d架構的訊號電平位準差不多是在那裡，是的,dBV 會在那裡出現呢?
) `8 Q, O5 [( \: X它通常是運用在－10 dBV 的非平衡式( Unbalanced ) or 高阻抗(High Impedance)的消費性電子裝置設備上,
7 ~  ], W3 [  U一般製造商所提供的文件上,會標註輸入及輸出是依據於負10,又應標註何時是利用dBV 參考,
9 a$ t7 J( t( u( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
0 e( \3 J& N' W- o9 x. T$ I. p大致上高端的器材設備上,幾乎看不到這樣的數值表示.當廠商提示出dBV 時,您也就不必太關心這個
數值了,它並不會很準確，但也是可以使用的結構，僅是利用在產品架構上，去界定它是消費性業餘
& |7 i. i$ b1 k. `裝置或專業級的設備.
  o0 X: N: d0 E; t
$ W8 M, M$ l* e. l
! A. s) M4 A1 b/ O& C" F1 edBW
) }9 M% s( ?$ A它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
dBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.
就如dBm 般的,它對於聲頻方面,如麥克風電平位準及線性電平位準(Line Level)而言,運用dBm 來求取
4 M# ^# C2 s) l+ ^9 X數值剛好.dBm or dBv or dBu 就像比例呎一樣將一個較大的量測單位照比例縮小到方便我們使用.
& P3 J) a  U" d如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
( P  @/ U% B9 F不過它能利用在求出擴大機功率輸出的對數性質,即 dBW. 只是dBW與dBm一樣的被商家們,忽略掉
0 dBW=1W,
8 T' {% A5 r9 w. X100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
  P' |% Q. X3 q9 A1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
& X: \% o8 v$ i" X4 R1W= 0 dBW=30 dBm
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
% c& K  g7 b3 X( G下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
/ T! u3 g9 z/ j( A" B4 Y) c5 m

覺得聲音大1 倍時,喇叭的音壓已增加了近10 dB ,擴大機的功率也大了近10 倍了.


dBr
+ Y3 g# U# D5 }" W% I2 MdBr 是一個在當下量測時,付予電子電路內,一量測的參考電壓.製造商會在手冊上說明某一環節的電路
所求出的值.是以多少量測的參考電壓dBr 來測得的.淺說也就是參考電壓從單一訊號到全頻20~20k.
5 P! I4 [4 P& F( {3 W) @. C- j8 ^其量測的校準刻度是在0 dBr .又一般 0 dBr = 1.23 Vrms = + 4dBv 除非是使用不同的量測的參考電壓.
4 `5 U* J# @' B! F( w那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
) [3 W/ H- a6 b: J3 L

# t$ L, W* Q" Z) kdBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
8 z$ R3 [; l  n這”滿刻度”之意就是使用在一類比訊號轉換成數位訊號 or 數位訊號換成類比訊號時的過程.
這轉換之間所能記錄編碼的最大電平量(在數位訊號失真切割之前" digital clipping" ).
' P" l6 F$ x/ X, [這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
+ L/ V0 ]! D- Y/ H. D; ]7 ]  }0dBFS 數位訊號滿刻度又等於+ 24dBu 的類比訊號輸出.然而一般的數位設備會架構於+ 18dBu輸出.
4 f& ]* f: Q* N: i; h' D
8 K' C* q- }- i# j# X
" i6 A3 ^9 J$ I; T+ ?. x! mdBA，dBB，dBC
9 C" X' Y6 K% q5 z這三組濾波電路是針對人耳對於低頻的感觀在某個音壓下，會有不同的聆聽表現，
舉例當我們聆聽小聲的音樂電平時，對於低頻的反應是不靈敏，然後就量測麥克風儀器而言，
8 e6 V0 V8 L9 x在任何音壓裡，對於低頻應有的能量取得是一樣的靈敏，這樣會造成在小音壓底下，麥克風量到的
! Y: }8 W3 q- a: {' Q與耳朵聽到的會不一致，為了讓人耳這樣的等響曲線與量測的曲線相似，在音壓量計上，或是量測曲線儀上，都會提供大約2~3個不同音壓範圍的曲線濾波選擇。

聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
. V% K- k3 [0 _! v7 j  X$ g$ ~' ]
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.

; _3 t$ z. O0 q5 q. m聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.

8 ~5 x; k. P, uB加權濾波已經不太被應用在量測上了，僅在學術的研討上才會有更細膩的慮波曲線參考。
0 H, ?1 @0 F3 r

. w+ l; r$ H2 c  M$ E6 e/ z; a

sax-1

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山东老孙

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