【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
2 T# U/ X4 Z6 [4 {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。
5 h" @: t0 a4 C9 R, D/ Z( N. s分貝( decibel )簡稱 dB
  l. S! i8 D0 H6 V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。
' t+ c1 N+ W5 \8 L3 ]0 J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
1 q2 W" }# h% p. _) u4 u2 Y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、
2 y, A: Y) b  y1 V: g" v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。
% a- @1 K6 Y: k- v, T( S9 q7 O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
/ j1 u: r! y+ D# T2 Z7 ]倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
: ?! @1 F% t0 \! {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
3 F' O% p! S7 t' z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。
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，
' N6 m7 ]1 r! ?& E3 ]8 y9 @# ]此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
" P/ M' T) n. j9 I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。
; A4 ~- ]# |' `5 K
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
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,
  r; Z1 c9 u( y! [也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
! E. L' K0 t# B$ \/ m1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
2 B7 F, `. a& _/ D; a% D5 qdBm 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
是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：

dBm = 10 log ( P / 0.001 W )

P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
' F( @  T* k/ p6 m
2 d" p9 F" G  o# @5 j7 B$ X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),
5 V2 j' k; A( l# R  `0 [( M我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.

8 [5 I, h( k9 I9 O9 E. u$ B7 G代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
! n7 }$ b, m1 K5 z, N
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
$ e) F0 @; P; B, v在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
, Y% r5 A# V- e) L9 r9 N8 T: _

dBm = 20 log ( E / 0.775 )
% M) j9 b* C+ b$ {  O
式中的E 是經量測後得到的電壓值.
$ n. g5 X% _0 j* M  r( A$ U
7 B" X! l' x4 p6 ?$ W
* q9 C2 \1 n) \! U6 ldBv and dBu
5 q, m, \7 y0 k" w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
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?
9 \% b  J5 f4 S4 e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,
# v3 ?+ v: D; `, @  [. {$ G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,
7 P; ]4 |. X: G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.
& J! Q6 J- H) `) A我們觀察其不同之處,

dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

' G& i6 n& f+ cdBv = 20 log ( E / 0.775 ),

dBm 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,
: R! B8 v/ J; \  l' o0 V- x+ u8 R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?
! ^3 E0 |9 {; R4 G: Y0 N/ n+ K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。


$ \: b" }) R) ddBV
9 ]) e6 o8 v! E$ x# D9 ?' v/ 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.
/ D) f1 R6 v8 Z' Q/ B* `( W) p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
, j2 |: _1 G5 t, x" V  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?
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,
2 W7 D# f1 _5 w9 S$ i3 `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,
1 q8 w) l! H* M7 l- d( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
5 ?  {+ S/ d6 }1 {1 b0 k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
4 K* y! u/ C/ L( }7 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.


dBW
. ^( |- V& m+ p; o6 i0 v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.
  I! W1 K9 S/ Z  H9 s( B; w6 @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
9 f. Z0 s- Q. u3 e6 a* j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,
' R7 T0 w: B% q  j$ Y. d100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
  [! B; ^* f5 E4 R3 b8 ^) M2 B6 W1W=多少 dBm
& e% L: g, R- q& p) O! @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.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
1 Y% z" h4 G6 \7 b5 P2 F

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.
. f3 L( D& z: Y; h7 ]
) [2 Z) u8 _' T! ]7 J2 G
1 c! Z% p6 H, C0 {dBr
- b9 s) d# g, c8 i8 x+ H3 JdBr 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
7 \& P2 p, v- p6 v* P* L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.
3 N$ ?$ p5 ~) a4 ?! f+ X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.

9 q+ w; W  a6 x: L8 [2 [
dBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
7 K/ T% ~3 C* u) ?( J3 P- 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.
+ m# n: K9 m, H4 ?. f( r( I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" ).
; E2 |+ z( `# G: y: O/ M8 ?2 _7 P: Y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.

4 P8 e8 o7 ?" K
. u! \( B; P: n/ }4 x. O! g6 DdBA，dBB，dBC
6 x& T9 }- k9 p* S0 e* J這三組濾波電路是針對人耳對於低頻的感觀在某個音壓下，會有不同的聆聽表現，
) j8 G. d" |$ s- Y( p- [舉例當我們聆聽小聲的音樂電平時，對於低頻的反應是不靈敏，然後就量測麥克風儀器而言，
在任何音壓裡，對於低頻應有的能量取得是一樣的靈敏，這樣會造成在小音壓底下，麥克風量到的
( a! G- [$ \) |! a/ J6 J1 r- Z/ N3 S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。

" m7 W+ y0 P% x9 {: O0 y& K, G/ Z聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
8 l. @  ~1 `( p
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.
" E; }7 l1 B$ x
* z# ~8 R0 ]" U$ A! [  r/ Z9 bB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。
. q: _- b9 N% [7 e
. d0 n" b. C# X

sax-1

学习

山东老孙

科普好文章，赞

最爱REVOX

学习了，