【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
7 O& R9 z& @$ ^. H% T) e' x) H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
6 G4 w0 g7 z% }) Z: @$ s- _1 m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
" X8 \1 M( S5 `' ^' `5 w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。
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
' L# B& }$ J. S- {( R$ O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，
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
: m* F  m* z2 j. c8 m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
% p" d3 F0 x  P! B) C. y- j倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
  }6 h% K( i$ @3 u0 q! ~7 L$ W1876 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，
9 Y+ z8 c' Y% E3 ~5 s! W: t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
7 Y0 J; G' c& w) r6 V$ w0 D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
) b! P1 B4 e; ^2 e$ y& B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。
+ ~; W  L. ^' g8 r3 z+ m0 b
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
2 [  A! q8 F4 A+ F$ I. u: ^6 I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)
- N8 A) C. _+ Z2 {: m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,
8 s) w4 N0 P* D, I& W$ n/ Y4 m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.
  r  K( f& h. }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
* @% F' ~6 v9 S% d. o2 l是600 歐姆，是有跨街負載的。
3 m$ l. I  w* U6 \其方程式為：

- M8 @, Y6 I) k- _3 p7 ~dBm = 10 log ( P / 0.001 W )

2 S( \5 g: W; g! W' `P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

6 x  A4 ^4 o9 s6 k$ G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.

代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V

: L& u5 z3 b: W/ C) X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, U. p5 k1 K- m, B1 XdBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.
8 ]. n/ ^2 @% O$ w. \' v+ j+ N- e
* q& ?, H- u4 E2 S, C+ O
- a" O# R: B" X  e0 Y8 `7 s6 \  xdBv and dBu
, W$ g8 U! z$ n1 S$ ~) J- e/ O小寫的v 和u 表示相似的東西,
% ]9 q$ H$ f- Y$ C4 G8 A, IdBv 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?
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,
3 k" Q" K0 r. t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,
) z0 W; ~* q5 B: h; P6 [/ s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.
* y  b  x4 `; S  y我們觀察其不同之處,
. c4 f" V' ?) c; V/ A
& ?, s' X7 W# w0 @$ VdBm = 20 log ( E / 0.775 ),
5 Z2 ?) k& n# l& M# q+ l+ `5 s
) `  b4 p4 @5 a3 `dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

9 p) i6 W6 q( t1 L' h+ C8 RdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
" Q8 ~  \4 U) @! }" i3 t4 k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。
, v1 [( y; q# m

+ @+ }4 K* o' P8 BdBV
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.
1 P$ H+ Q2 m' ?. R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.
% N9 \$ s+ v$ v  P/ c/ D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
/ e8 [. e% J" q8 ]9 i( 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?
2 y8 |% U1 l$ N, g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 t+ ?" ?2 [, I5 I# q7 N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
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
9 I% @8 q* M) S1 A1 m& Z裝置或專業級的設備.
& T7 f& C1 [  y4 P

dBW
7 q. }0 Y9 ~9 Q/ D- V, T! |8 e它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
( x& h: ]8 a$ w. w1 z) L. _: V( fdBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.
# j5 T/ S. z) u; |& y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
& ~; _/ j  m6 y; d4 m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.
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
8 G6 B8 N& F' h+ a9 e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
7 o" x+ t7 O  q$ t  e0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
, {2 J& W# H3 ]- Y; Y6 p, L1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
4 I/ `, n: w1 b3 e# [1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
! {: S8 ~1 a2 S" ~+ D* w' XdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
- {) M/ `+ l- b+ j) o; j0 R下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,

+ d* J, D' L+ p) m8 a) e9 Z' Q
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.
# H: ?& C  ^9 N. J8 n& f
( T+ |/ H/ O4 |
6 ^0 l# V6 X& SdBr
dBr 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
6 F+ x' I& u& r( r6 h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.
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.
* a; H- d4 j2 D" x* d那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.


dBFS
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" ).
9 @5 k5 ?6 P; Q這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
" m" ^, s6 Z5 q0dBFS 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.
5 G( n4 I8 s! _

9 q' Y" a( C3 C2 [  EdBA，dBB，dBC
( y- ]" O: J5 w! P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
. P) m+ J, P! ~  X5 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。
* O- X1 e7 e3 ^+ R
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
% a3 V0 h8 n. P3 Q! ]+ p
8 D/ B" V8 g2 j8 y8 {8 E9 y" z  J聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
4 M7 d" m& @8 S$ U5 T
# o: _" D1 Q# c. \3 d9 l0 `聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
  d7 z3 e! F5 z1 W
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。

sax-1

学习

山东老孙

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学习了，