【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
4 O. q: t) j# q1 p' i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。
+ G2 P- G( B! H( n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
  r8 G3 Y4 E8 b8 A8 C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，
( Z- s+ J6 K" {1 ]5 n& x( 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。
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，
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。
4 g% j( F# Z) x& [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
& b( _( i. V: W8 ?* f' ?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。
1 P! R2 f( `6 b1 Q- [2 w
  Z: R8 _- t5 h2 Y0 fdBm
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
; b( o9 M% ?" Z  s1 X. F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)
' {, N' k/ ]- E1 A! [1 q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,
! p' k) A: S) `也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
1 \9 C  k7 G5 z, i1 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
是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：

dBm = 10 log ( P / 0.001 W )

7 c6 t& `& W& _3 y5 w( XP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

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.
6 e* ~7 \6 g, s* i
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
. H8 b% R& E' s: e0 \6 S, ^, mE= √0.001 × 600 = 0.775V
9 `3 N7 t( ]* v5 k% [6 x4 M
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
+ [: W. N6 Q! S8 _2 Y3 I+ H在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於

( _" q" }5 d' O! D) c
! {+ ]! [1 A% ]3 F) ydBm = 20 log ( E / 0.775 )
/ N7 @  |5 ~* l
式中的E 是經量測後得到的電壓值.
! ~  O* f* O. g3 R

* A3 @) R7 C3 L# N2 D) CdBv and dBu
0 q% q& S6 N' [7 j* N2 U& i  P小寫的v 和u 表示相似的東西,
$ U. ^1 E1 [6 z2 c- e) adBv 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,
. o; f. T# l& f* Q但起始運算是拿0.775 V 來導入,
, B1 A7 u1 U2 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,
' L2 `; ]8 a/ 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.
) B. ?- `4 r9 q) q我們觀察其不同之處,
- r% K, \0 Z# Y/ \
. I% M, A0 p% b$ t6 QdBm = 20 log ( E / 0.775 ),

8 `0 p0 n) e. ~  M5 \dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
' H4 b3 q: f. S' N. X) N
; ]3 ]# D6 a( H. ddBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
) G- Q$ M7 Z5 E7 i; S3 R; cdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
9 [8 t( |# Y/ t+ `) Y& l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.
+ i/ L2 N4 {. m( j, R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?
$ f# N5 p# V6 z6 l6 d( e3 z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。


dBV
. s1 S) ]- x* YdBV 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.
7 w( D2 c) l6 s3 x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
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?
# o/ ~' o( F* j* ~4 R) ^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,
$ h9 P3 F/ ]: {' ~$ [( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
: l! \. y' \, f* C7 m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
! B  N* l/ v" i6 N3 ]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.

% i' i! }% T' W. v/ n8 _' \; t
, P  J) o; g$ K# S+ p' DdBW
$ \7 H8 B3 f4 u+ B3 J/ Q. m7 S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.
! A& z5 Y1 O" P- m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.
$ ~4 V! R7 \4 i( ?如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
, J8 E3 c* v5 {7 S7 o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
8 b3 F' {1 I; J" B) X3 d0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
: J$ ?0 t/ o# j2 e0 I" Z1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
- Y0 [4 ~0 e/ C( n1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
% a) ~5 ?0 B5 t% }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,


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.


( V7 ?3 m) {& BdBr
, X) l& C% t3 \  ?. |( BdBr 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
, G; ^9 O) G# B* ^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.
1 f  u0 W4 J4 Y  D+ _* \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.
: G! A* Y$ r" j! S5 D' w那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
- u% T, V5 V$ w8 c
9 ^- r9 y0 K: K
4 R  V  W8 N8 R: u' l% AdBFS
, R2 x: t8 ~8 l4 s0 m, }2 [分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
3 o& i% ^! {7 i% t  ?7 r7 q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.
5 K( u5 `8 I( x8 T) [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.

4 p* }4 |1 e3 @9 g# c
dBA，dBB，dBC
6 M4 a6 |) d  M. C7 D- q# ]% 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，
! \0 P3 t9 @  y3 n% N9 |8 o! ]5 l4 @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
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。

" b3 c3 n* y; P0 p1 ?聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
! G9 e9 G- f* J7 b
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.

1 b5 @; C  B; J聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.

0 W9 T! D( U! N; t1 N1 F2 O5 Z' rB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。
, ?4 \+ R( l" N' K7 Z% O7 {

sax-1

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山东老孙

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