【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
  m+ D! Y# o3 _0 z4 X& t' C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
0 A& \+ t6 s  J6 |; }" H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
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。
* {# e' r* E2 D7 u7 J. E( `8 F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、
容積體積的單位、重量的單位等等，
! o. i% J+ ?" j5 r% T( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
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。
8 O0 U" ?9 \. I% {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
) C$ f3 `+ d4 W" w- p: ^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，
# I% o0 d0 X' j4 p$ X' n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
* U, t3 W& X2 U6 m  a: G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，
$ V2 Y/ `1 n! T$ V  i7 \此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
4 ^% O/ `9 f, _7 u! X; @! x6 @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。
; ~6 l  b% q9 B- U# d
' }. g. S# u( Z9 }' H8 a* }dBm
; F4 N0 X( t  ^$ ?  B5 ~% U6 H3 wdBm 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
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)
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,
! Y" P, a" I) Q: B" }也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
" U" n  I5 E1 p$ d- ]  h1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
+ Y" }. L8 ?5 FdBm 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.
9 ~+ p" O, Y& D3 }7 e+ {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：
- t# K+ F1 d# ]
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
3 R! H: }, G- [
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
4 h+ j' w7 w# M7 x: @
; x1 t: l. k6 ^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),
3 S& h2 R/ u& a' V( q4 \+ |' j我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
% o+ r$ N' Q3 q8 r1 J- M) u$ O
7 j. T! |* [8 I( b代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
& Y, U/ H! ?& d9 @! TE= √0.001 × 600 = 0.775V

8 K8 ?5 v" ?, A3 {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
' i# D( M$ W9 @2 s4 ~1 j在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於


- k* d/ ^! V# @5 GdBm = 20 log ( E / 0.775 )

' s" N! C/ h2 P5 }( J式中的E 是經量測後得到的電壓值.


dBv and dBu
6 h8 `6 _* J8 p小寫的v 和u 表示相似的東西,
4 E/ O; O. `1 g5 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,
1 y# ~) G0 ^. b$ s6 }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,
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,
" j1 h0 e6 P, }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,

dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
+ f! s$ G+ d9 D" T+ o
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
0 ~5 {0 c9 I- _6 B- N- ~dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
- n: d: d  m8 ~. X: h1 R; d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
1 H  S8 c: O! o) g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( O/ ^9 O9 [, q: i  V
dBV
4 h/ |7 z  n" W2 O' ^' I; N' S! f9 DdBV 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.
. D( E/ R9 m. m/ [3 d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.
5 z+ u" [" o$ {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
1 ]: V: N5 M) s  u. o+ r' d( 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?
* z9 u* l/ n; T/ V& a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,
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,
! q9 \, U2 y( J) x( o. u( 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
& v8 m8 B* G, X* f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
$ T, p- V( o2 e9 h# K: I裝置或專業級的設備.

( ~  P0 G9 r! A" r, r
- W* B- R" p1 P6 z  adBW
% k' x" l; a$ J$ [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
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.
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,
& E6 ~/ o/ w( j; R' E( `* f100W=10log(100W/1)=20 dBW
# M. Z: S7 r' w) J8 U1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
$ D8 h3 i) t& \5 HdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
* K" s: c; H- D) ]* ^0 fdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
8 U2 a6 a0 H! \# U7 A下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
9 ?6 [# p* ]/ Q4 R9 R

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.
$ k6 x+ y/ c1 L* Y$ ?
: q: Z9 S; G  J' _6 p
( D# }  f9 E- o7 H% S: M7 udBr
8 R+ ]" y0 A1 adBr 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
9 |8 V8 z) v# f$ ~+ G, U/ ^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.
  \9 y7 E" h/ E" l3 x那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
% I) m3 O' R" T( S
; r! a: G) j# r
dBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
* V: c+ W: ?& s0 I% H- v4 e! y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.
: C/ Y8 [, Q; q+ s8 Y: \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.
& B7 w8 K. d/ F
2 z6 R* m' X& `
dBA，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，
2 ~: ]' @& }# q' `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 C$ i: C) T8 _! b6 B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
/ t) L9 ^, p* h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。

: ^5 f7 X; G' `4 m) b( b* A9 i聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
" u& N- A6 p+ {% w' |
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.

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。


0 {7 o# V8 y" e: W9 M- l0 b, f

sax-1

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山东老孙

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