【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
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。
分貝( decibel )簡稱 dB
8 L# c3 O2 h7 ~3 n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
$ D+ u6 W3 j2 \' R: W$ z1 h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。
4 E  n0 z" g4 I/ j) ~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
. o" c/ E# m' w2 \1 r' s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
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，
8 `6 I$ }' n% B2 n" ^) 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。
/ M5 l# Q9 p5 ]; M0 z; @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，
; d0 D; t5 X/ q' M6 ^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。

dBm
" Y  }4 I* ~! h; _0 Q$ cdBm 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,
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.
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
0 n7 B" n* e# z' \' f6 ]1 ]是600 歐姆，是有跨街負載的。
6 B' f) g  r( p2 w. V' K2 ?8 k, q其方程式為：

dBm = 10 log ( P / 0.001 W )

! |4 S9 z6 B  L& M: P4 k3 zP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
/ H, U& D; k% \8 j3 v$ x
0 E9 g# o0 S9 `" F/ f式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
! ~, l8 M, x* Q7 e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
2 v( N$ Z0 F- l) {E= √0.001 × 600 = 0.775V
9 C" s* H" V$ A3 G5 F
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
% ?* R, q9 {$ z' t8 r8 w在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
4 s( X4 [8 O$ D
9 R" V% S" u. }. P7 }
9 }' ?1 s+ c+ I) fdBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.

- F% m8 ]" C- _. W2 w: {& K* _9 @
dBv and dBu
  q1 ~( Y, C; O! G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
% E  V4 T) O5 B4 P( y, k* S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
. l; I2 V0 `; X! s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,
3 c3 q, B+ T' L5 I+ G6 G7 W* p/ WdBv 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?
1 X( R6 R* ^8 m7 c) M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,
0 X/ L# {/ h# ^" T0 M# s2 {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
4 Q: p. y  \1 m, c4 z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,
" O! v7 e" v' e4 v( Z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.
, O8 `6 ?0 I/ m( f4 w' M+ D我們觀察其不同之處,

/ z' ~6 y: h  P% @1 p3 g7 X/ u4 L' y9 IdBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

- t" D: x$ |! G# g7 M% e; qdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
% ~( x2 B3 ?7 ^6 j: q' H3 odBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
4 s6 Y; b* w. _' [; O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.
; Y+ u/ F3 _* O( ?  t0 y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。
) d! H4 ], Y: V2 [4 ~
7 _' s4 q# l, L/ m" t7 }6 g+ E0 q
dBV
) `( v6 F4 `; n- h. `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.
& j% f# y; V4 q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.
* l, @$ r6 Y4 K5 \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
. U0 k2 m& J. u5 i7 f8 H, W: p( 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?
0 }# J0 \' L9 v4 ^' Z/ J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 U# z3 \4 H3 D5 S) u7 ^8 b' m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,
' l4 d5 N: e' H+ d/ v; j( 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
裝置或專業級的設備.
, V# a' M" O7 J: p" R+ M" A0 _

dBW
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
( _. Z  {) ?1 D3 m' NdBW 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
  b0 z) H4 k* I! G0 {3 L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.
6 \! ~; E! n* a# Z7 Z. H8 ?如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
* L0 V$ e: M. |# ]5 k# W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,
4 j6 P+ E/ j( u100W=10log(100W/1)=20 dBW
7 Y* X. R9 R1 u. r1000W=30 dBW
4 E7 x' z$ E/ I  S; s5 `! \: }1 J2 M當dBW 代換到dBm 時是：
- R$ j& P9 ?, F+ r) V1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
" x/ L2 g5 w- R. l1W= 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,
# V! }  `6 N. O; S
# K5 c$ e- ~: c9 F* }; N2 s5 w
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.

$ L8 b! b- }7 B- h
dBr
" B3 f0 A: O5 j4 V' _4 @# \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
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.
' j- `: `3 G( P9 b) c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.

/ ?+ f' z: F$ X; J6 z1 T
- X/ f" ^2 F! {4 o4 _( TdBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
- W& T) N" `( A  q( F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.
9 _5 _3 G% O5 O( x% k6 `. I; ~, C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" ).
! Q  C+ k5 |4 x  r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.

1 ?0 @* q8 b0 g; O8 F- a; N. Q+ \
1 M% k0 m6 W6 o6 X% xdBA，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，
6 S" f  m% O. u2 W# j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，
5 a( ~! w2 O2 H7 G# F9 t0 X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
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。

9 q7 W7 h. ]9 o% J聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

2 y! P: c6 ?% }" A3 g" o8 X7 C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.
6 r$ @# G: D: X5 T, 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。
: S' [; M  i( Z: r4 _; s+ L) @

sax-1

学习

山东老孙

科普好文章，赞

最爱REVOX

学习了，