【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
. P1 p$ N0 X6 E' L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。
) m% `" Z2 x  t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。
& q1 j  B1 [" z  V) u3 v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
& Z$ G7 W5 Z: n, V9 X; g" \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、
/ \; n! |" |$ b( P5 ~' K5 u8 F6 D0 l+ A容積體積的單位、重量的單位等等，
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
+ }. k1 G  B' ^1 l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
2 V9 X* U' d" }/ n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
; I3 n" M" Y) x0 @, Y* @- R$ }# e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，
9 l0 E# ^/ A) J  C7 Z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，
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。

, m* l7 B8 S. @dBm
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
) n1 @5 ~1 q% q5 M! c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)
+ T2 a5 M2 d7 S( [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,
0 O6 @6 I- `6 s也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
8 C7 A+ l, z8 w! L! H' C6 e% J# V1 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.
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
. }2 V+ _# s+ T是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：

- i) W9 \# p8 IdBm = 10 log ( P / 0.001 W )

7 p% g/ z) J7 e& aP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
6 X) {: C. @" C+ H: `
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
9 J* [9 C( ]# _9 p) c8 u6 g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),
9 \2 y1 S% l' P" Q5 Q我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
' f# w& T9 C4 p2 s! Q$ `- E
" z% Z7 }( a2 l7 n4 R8 t代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
- ]" [9 k" u  l2 r: ME= √0.001 × 600 = 0.775V
2 W' w. S: `/ m9 o
4 Z2 \% B5 N" T- [2 C- t, {' t8 B$ k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


# N6 P8 Q* o9 A2 ZdBm = 20 log ( E / 0.775 )

# i  Q  V: e) G7 m8 e' A0 O式中的E 是經量測後得到的電壓值.

9 j: ]& y! m1 ?2 m! E& a
1 ]! O: H3 T( _, ~$ PdBv and dBu
小寫的v 和u 表示相似的東西,
- H6 w1 k' m: M" j% P" jdBv 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
4 r  g: E( e1 A: F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,
+ ~5 L0 h0 T) a7 Y' Y8 GdBv 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?
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,
! N. z" Q( u# m8 H& f但起始運算是拿0.775 V 來導入,
& k. B; w1 t/ A0 a) Q/ R( R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.
- s9 q9 s, \' X7 G: _0 W4 D: m我們觀察其不同之處,

1 f+ H1 z% a: T$ G3 K0 _9 EdBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
  Z5 \! x% l, {5 B9 V) U
5 i5 N( f6 g* }0 R) tdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
' `1 h% A+ M; W% |dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
6 m. N$ P# R$ M7 e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.
5 w9 N0 D; ~: {9 q3 b, [. L8 S; [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
1 X6 u- |2 {& M; n, z2 D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。

$ O- [! C3 ^% d3 ]- |
dBV
4 j) B; Y3 ^' QdBV 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.
1 m4 A+ p- d  m1 y1 b8 I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
3 o! A; r+ H  x( y. Q/ Q( 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
+ T. z. ~+ v3 H9 \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?
6 K3 a2 O4 ~5 ?% ]; ]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,
8 s  k* w% N1 k: J- s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,
( 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
+ Y! i3 Z' l+ p$ {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.


dBW
$ n7 G0 a! F1 G" ^  S4 _1 ]3 r它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
2 \5 `; T, ]0 ~8 tdBW 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
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.
" |/ c  J4 u3 X% l1 Q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
6 D: d0 n" ~' x+ _& ^( u: R/ ^6 j0 dBW=1W,
" W$ Z" }; Y' n5 Y8 E100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
: X0 w& B4 C3 k- O; b& S當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
- e$ E; j* Z5 E. Z. `4 `dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
9 X# [0 v0 Y. V$ C: d& G下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
; {" U5 |3 s- f. b! i  U

" k4 [& Q* k; D2 y6 ]2 |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
6 g9 ]2 `/ {$ h9 T2 GdBr 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.
" C/ I9 s/ N! m; R+ G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.
5 v' O. V- r9 }2 T0 B: u那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
; \6 c0 ]4 N* f3 _  X/ q6 W
4 X* g) j# U( e  p' o
" o4 n! }) S5 I/ ydBFS
2 {1 P" T; k( [# ?, ^- V分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
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" ).
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
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.
$ c: _! Q0 K! i( {6 `
5 v4 f' c; V2 U( I
& k& L* l+ t' n+ pdBA，dBB，dBC
: `; w  \/ n/ `4 W0 u+ @* ?9 s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
6 [$ x4 F, ~4 d, i) J7 V7 O$ o* l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。
7 i6 [- p  A7 e: _. M: ]/ e9 H! W
3 u' p* O5 F/ y: e% b/ ^聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
' V1 B( l: ?% b5 m1 z
2 L# v6 d- h& w* k' W聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
) g* N6 f& F0 m( t
) X$ n4 I- J' g8 |# H1 u聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
7 g8 D& ?$ C3 g6 b2 ^0 i/ j
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。
" v) h9 _4 u4 f" g

sax-1

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山东老孙

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