【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
; G6 w4 v4 R! Y* W; z$ H& d6 r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。
$ q; {* a5 g- D% B6 O3 P" ?5 F  n1 _$ Y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
! Y% N* o+ @4 d( `; }; c3 D/ ]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、
# M3 @$ h8 u) ^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。
; e* ?+ [- H7 V- K+ O5 `- R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
  e, _- O. Q: G5 i: }倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
! d4 u! i0 q0 y/ G! E1 U. z9 _0 d1876 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，
: R. P" D. t2 x' x9 Y5 T9 }. X6 Q- x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，
6 O" Z" F8 ?! d9 h4 E. x4 }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。
/ Q! ~' ?! T* q! Q
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
# [) u; s; L" X1 G7 T$ C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.
/ w+ Z5 Y7 a1 ?, s+ S4 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：
& B  t& m4 [; D3 J" r( i7 x# d% t
2 M( |) g& B1 d6 T4 [3 jdBm = 10 log ( P / 0.001 W )

  z0 C/ g5 V$ T, ?4 b. HP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
1 O2 ^6 d1 a* Y( M- c% c
/ z8 T/ B7 l' ^  I* ~+ R式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
6 h: m3 W; R' U$ k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 H9 a  a3 N- D$ M) S4 S/ S+ S
9 ?) h  f3 I* p: F# T4 f' h5 Y代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V

: u  M1 c8 A. q. {- Z' `+ o8 Z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
; h, ^8 f$ F" v3 T* x; N
* e5 _. d3 y  o8 F8 W* d
% t6 B5 f' m& @  D; T$ HdBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.


4 W, K2 {3 l1 @4 s: bdBv and dBu
  j4 s$ W2 b) b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
; u3 ?. p& H  [  E/ j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
+ Y* g6 R5 \# ^; H6 W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?
& I, V- h/ ^. a: C: q, G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,
- p' V% C- ^: U% [( Z但起始運算是拿0.775 V 來導入,
* ~* m$ r8 K/ T) G' W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
! U; J5 i) E" G- B6 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,
: a- l/ T: u; Q; `' ^- e3 k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.
! Q7 b, Z+ z/ W; k1 D& A我們觀察其不同之處,
1 _9 o! U) J. f* m. {" d
7 b* E5 A: d1 v8 c+ DdBm = 20 log ( E / 0.775 ),
1 C$ t& _$ ^* W: T* x  f( I& e3 d2 ^
) Y- _( k+ s+ o; M& B+ c. C* J. IdBv = 20 log ( E / 0.775 ),
. f  E; k' |/ Z: D5 a' r3 r, L
% l: w( P8 Z( s2 k; }. ZdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
. s" r) X6 w' S8 h; j$ j7 b) ldBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
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.
! F1 \# \" H) ]) L! l( H& V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?
5 g0 N: O8 U4 y$ U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。
5 T) T9 y8 W+ ^% B5 O' x% `" T

dBV
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.
- `8 u* J, Q4 ^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.
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?
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,
( 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.


# h( Z$ G; f; SdBW
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
# B) ~6 l- K; w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.
0 e- q( Z2 U1 C9 K; H& }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,
% T( A- y& H3 q5 l% ~100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
# b8 w0 \, ~9 @  M當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
5 [! c0 K; D- C2 T) PdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,

0 ^8 [) q7 L; s" ]- ^
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.
1 y4 O) Q! T- E# u/ E4 S

dBr
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
* |3 G8 M- _% {1 C3 ~( @2 t" {2 N8 S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.
2 y! R8 p; n& S$ j) b( Y) ^; e那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
8 r4 K5 m& E0 `; a8 i, i
( B9 _  ]  t2 `/ I; B9 z
dBFS
# U. I/ f" b2 f/ _. q分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
% f0 C# Z* A" ]  L9 v0 e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" ).
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
# k! Y9 v* R# ]( F( L0dBFS 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 A+ U/ G: @" qdBA，dBB，dBC
: m6 \+ N& A1 q) {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 K& @& m( G% k  Q9 b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，
* R7 Z. I9 H: 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
& {3 h  @3 o3 x! @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。

聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

) q; j' j- ?! u0 u" r5 |8 B聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.

" w4 _  `. C0 ~% e聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
6 L! V7 }% b4 b5 f7 d1 P
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。

8 ?' a- b+ [" U6 s

sax-1

学习

山东老孙

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学习了，