【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
# T# {7 S) g8 d' Y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
/ p% c; i; \  G1 ~: v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。
分貝( decibel )簡稱 dB
3 _2 }% k& l5 m3 ~( Y" D- b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。
* G# t# ~8 x1 v: T; i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
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、
' f0 N- [0 p% d" ?! b容積體積的單位、重量的單位等等，
# s- G9 l2 G% p0 r) f( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
5 P+ ]# H. \0 c3 I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。
/ }& ^- L# i4 C1876 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，
, x; m+ o9 v& v; `8 c2 _/ G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。
Bell 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
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，
, q' O: P3 s% {: u# @此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
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。
9 W/ w$ @! |' ^
9 v# W' {' P0 m. m3 S: I5 wdBm
% W7 U+ W& N  _# _3 n0 qdBm 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
# N. z" |  `  p. @, A% F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)
( W' @7 |# R$ W, g4 |9 H. y2 J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.
6 ?6 I& M9 W  o1 LdBm 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.
. [$ p! t% y. K- O8 m! e0 C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
8 F& _9 D9 g! A是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：

dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
3 Q$ Q6 o  W& {% B* x
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

$ y; y) Q( u, G$ }/ ]式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
  k! k# E' Y6 X, u' Y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),
& O% i6 O- F, x( S. D; P1 H& M  Y. D我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
) O7 r/ c. e6 @6 r; {
0 W) B1 z! g( |代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
$ U/ F0 p# ?: G9 ]8 @) L* h1 L9 U
5 w. f8 H* J) g0 K' s) K1 ?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


3 m0 t' H# o# W8 odBm = 20 log ( E / 0.775 )
& s4 S" S8 G9 f# D) ^
& @3 O2 ]0 ?; R" }/ ]- ?式中的E 是經量測後得到的電壓值.
3 z0 d2 J# f( v3 n, N& h
& Z# y! Y8 N: n: `6 Y. Z1 ?
( t. I1 T* r& c) z9 N3 b/ Z$ G: udBv and dBu
2 b; _% S( Y' x! q6 w2 G! F小寫的v 和u 表示相似的東西,
dBv 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
- F0 U& y5 M( W- A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,
0 d3 ^- E& J8 I7 k, R* B/ `6 zdBv 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?
, c( h, S# e7 @8 |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,
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
" c6 G) i2 X: U( t) K$ K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.
3 X6 Y; L6 O5 U2 Z8 h我們觀察其不同之處,

8 m4 D$ r- T- f2 _' [* B  E( tdBm = 20 log ( E / 0.775 ),
: u: P" C! f3 T) e- [: H- P2 ]
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
6 f4 g9 H$ Z' W3 _3 u* w3 ]2 r
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
- U% I+ V  e* I; l) s( y* kdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
5 L8 x; @$ X) k( ~* Q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.
9 ~  M' J  C( J* i4 B+ R7 O, J- t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?
9 J+ Z+ u7 ]+ G! s" u! p$ i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
; c- \+ V* a8 ~! N3 |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。

& X. ^. v4 x5 Q1 `. b0 m
dBV
dBV 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.
7 Q2 T5 ?2 Z+ C8 V1 c) ]) ]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.
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
9 O: g- |, B' `1 U/ k2 }( 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
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?
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,
0 K" I  P0 }4 s9 N$ W& f: @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,
! s) h- X/ E- p( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
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
% a4 ]. z( [4 N" y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
裝置或專業級的設備.
; l+ D2 D, K, N+ C, s9 r

dBW
8 ]) Y9 _& ~; Q4 C) O% b9 u7 x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
' L# D& W% i/ j' x! E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.
9 w% ^# Z* x. p" }- _% m' ^如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
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,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
8 t: l4 g. y7 ?3 ^當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
* P1 I/ g/ O' F, C+ k: ndBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
, F0 z7 d8 {8 h" J2 z下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,

4 g. A& |  U1 I
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.
9 }# b; S4 r+ b8 J$ R8 ~( n( C. r

; D  D0 A6 q/ @3 _9 v1 A& w4 UdBr
0 B3 g9 i  {) zdBr 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.
9 b( c$ L3 P8 g3 f, c2 f  e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.
那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
0 y/ N9 @: `: h; z+ J# {/ ^

8 ~( M2 x- K$ e( s: ?3 G1 SdBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
8 }: g$ J( R" d2 p: I' ^- I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.
5 j% [0 `! m9 g; D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" ).
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
" M7 U8 U. _9 l' h- N* {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.


+ |) e! W5 @7 FdBA，dBB，dBC
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，
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
# Z6 |' E! A4 ~/ T0 K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。

+ a$ U% n  Q" B; B聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

* U) J3 A! D. `8 J0 J聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.

聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
; ?& v# S5 \" ~! t) s/ h
B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。

, \. I7 w6 C! T, o
0 _5 ?- S7 `% W3 r

sax-1

学习

山东老孙

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学习了，