【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
/ C  U: O4 X% k- I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。
# q; l' P9 t) j6 ]3 \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。
$ @2 x6 p" r7 a& [( h+ g% y# 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
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，
) I9 D( D6 E: j9 w( 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。
$ o6 g8 C& Z# b' s/ S' k1876 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 }- K7 V5 M/ r7 i4 w5 T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。
2 O2 w2 _+ {, r6 Y0 D& ]. FBell 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
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
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)
# V+ {* \) T% h5 {3 {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
) q4 w; x# O0 y5 s% R是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：

* \1 h0 b4 y- x# @+ |, @8 fdBm = 10 log ( P / 0.001 W )

P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

" H2 b4 _& H( d; B8 o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.
! C4 e) Q  U- f  f& b7 R
# g' C; E5 P. W代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
- P6 p+ z; C' O( y8 TE= √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
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
) v' W' l' n: f+ K* K6 _4 F5 U- H
3 S; T* }& Y9 Y; R; l- j9 Y, G
4 G0 G. j/ l, y  ^# DdBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.
: n" j  ?  W5 n$ n. Y8 u0 R5 W/ i
. P! H1 m% V6 a' X3 |) k: H
dBv and dBu
" I' k/ q4 h; e8 s小寫的v 和u 表示相似的東西,
4 ]2 \* X  r) `. {0 qdBv 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
% {1 k% u* W" ?8 D* ]- N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
1 b* j! c- k2 {( B. F6 ^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?
: f1 V5 ]' q5 ~5 n, p! k( z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,
. f$ p. w; c7 i# z% z+ z4 L" W但起始運算是拿0.775 V 來導入,
; a0 ~) A! W" i5 y6 \# z& D  S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,
9 q$ x& h- b7 J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,
- [/ D- o) S! f5 c+ |) S) {
6 X, Z- [# Q1 u* i. H, r$ d. J( }8 kdBm = 20 log ( E / 0.775 ),

- O& [2 m7 y! O: E# u! \dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

/ {: @+ m' ^" `  JdBm 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,
  K3 u9 A, [' s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?
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。

# j9 Z+ ^. G' l
( A7 n4 W  v% L$ E0 ?% n% GdBV
4 J: Z* g4 m% @! y% edBV 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.
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
: A3 g' J) R! q$ r, w" ~( b( 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,
: N3 @0 I: K% H# n& y* l* Q. [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,
& f. |: t2 j3 b# T9 L( B# Z9 [( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
* R: ?0 k6 J4 _. H7 ?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.

! }  |5 Z* {# q" {& j+ \6 \* m
+ y# ?# f' k  ]0 Q+ FdBW
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
; h0 X& B) _. S& o8 kdBW 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
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.
' w* m' o7 V) `# ]( }/ c7 u如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
& e4 Z& t# v7 }: Q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,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
6 F; x0 Z& Z# D, o6 ~1000W=30 dBW
/ V+ U7 v# |9 a& u! c+ v" a6 K( W當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
; T, N  J+ H& @, n7 j# ~dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
. \# Y  ]8 B, i- H' _  ?1W= 0 dBW=30 dBm
7 V$ X& e# m+ f$ r, }2 HdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,

/ h4 n' a$ L9 g7 Y
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.


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
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.
8 N! ^! ~, P& [$ ?% j) B9 W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.
! Q* z- o" B0 g/ t0 s那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.


dBFS
- ^' l3 c: J2 q% L$ Y, ?分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
1 M( k$ z2 X6 P2 q0 a# R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.
+ ]  B& F$ L1 L. f4 }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.


  X0 e- {9 \9 T- i: l+ ]  ydBA，dBB，dBC
2 ^' C, t& T* C. [9 Q: b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，
- U! q1 c  A; n; k0 Q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。
2 U/ a- f% x7 z9 H0 c; M' Y9 v
$ t5 Y8 T! A* r7 D聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
# V* J1 E/ x5 n, B" \* r
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
7 i  t- B" P5 w" h( J4 B5 T6 Q
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
5 v% O6 l9 U. P  K
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。
$ Z$ W; l! U1 _. Z4 b6 |3 b1 v
" j+ l: @3 |$ U. `: U# t
3 V) x# P5 P1 F/ U* ?2 V

sax-1

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山东老孙

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