【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
8 E6 Z1 @$ h8 ^. a: f) b6 ^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。
. t; J# o8 L, }$ L/ ~7 \* f6 p( C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。
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，
( 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
+ ~0 j& T6 U. X0 Z0 D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
, u: M8 Q/ K! i. v9 d; |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，
7 J# n2 H1 J2 w# _: X" o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 W7 p8 U* h( u$ z此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
) R0 ], y% C, b% R; h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 \% d$ g; P* L5 Y% l' I: HdBm
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
: }  L+ x! t2 Y. k' Y- ~6 a2 h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,
3 \4 k3 G& a+ q! b8 R6 f& @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.
. Q! ~( F3 l4 h0 p  O( WdBm 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.
0 c1 U$ {! `+ @/ u6 i* j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 T9 I! x( G$ n8 X
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

/ Y5 ^* y$ Q$ n: _' p" G式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
9 p& @; w2 n+ S$ _/ \$ ?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.
) R& j  G3 z1 t  X
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V

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
/ A. u$ D( A2 Y在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於


dBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.

1 b! }6 v3 }8 M& X6 p" y5 I
# f/ k' j$ s; ~dBv and dBu
3 m1 o% l8 W8 D2 O7 g; k+ Q小寫的v 和u 表示相似的東西,
6 x6 ]! X, A+ W2 E1 N8 i( P: H0 fdBv 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
: W+ G' t% V* }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
  n) l- R, r5 A$ U1 k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?
5 p: g9 m, ^! L; K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,
) i# L$ M. K/ C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,
' h0 u/ s3 L& @; T$ 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.
我們觀察其不同之處,

dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
# q$ F3 o. X% j0 m/ ]dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
$ `8 E( K- ]6 n$ I- }; V# C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?
# G5 l( x  A0 }8 J# D, h5 B+ R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。


/ ~- m; T; {/ V7 i  LdBV
' a) q" O, \6 X* ~3 {/ BdBV 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.
3 b- L7 W: a* n( @! o" r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
* x4 G: t1 A$ B& v9 h* Y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?
$ Q  v% g: t$ p3 x) H& k9 U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,
& v  \3 r7 N6 O7 \  k0 S1 h& u1 s0 j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,
  E6 c- S; R& p. |1 c# \9 P( 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
0 |& W3 I; x  w& o6 S' ^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
. u/ w& z7 I! x+ P, Y! Z* `# U, ^. H裝置或專業級的設備.
# z! i! F. k" I; V8 o3 @6 e* l

( _2 q5 u1 w4 b5 B$ W9 tdBW
7 I4 l" T* b4 i+ T它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
+ a) o% G+ }- G0 adBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.
7 T) A' g! O& j( O" X8 d  \: X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
( r7 f* N$ G- D+ `2 d& N. 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.
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
0 m! l' V& S. s7 g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
7 F* E# K+ T. u0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
# u7 c4 Z: M. s7 V  [dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
  i5 x3 K9 d5 {; `4 o* H. R1W= 0 dBW=30 dBm
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
' J0 |6 V* M$ y, R8 N& R( A下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,


5 N0 ^4 I, j2 h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.

3 V8 h# h  f! k$ M6 t, p
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
! f5 b$ r5 S6 ?3 m8 Z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.
4 X% l* v3 [; o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.


dBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
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" ).
3 U+ R! ~* l1 Y+ g( a% W/ P" B這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
4 r" Z' [4 n0 D0dBFS 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.


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，
' x$ Q" w/ y0 p# ]$ W+ Z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
* ^+ S0 i+ ^9 F" [/ v- ]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。

/ J4 q- x6 H' E$ a5 U聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

7 |) @: ^& D* y$ r/ o) |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.
8 }: B( q& R, s5 K: }$ L
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 H% D: f, o; {8 Z% ~2 ^8 N

sax-1

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山东老孙

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