【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
5 b3 i0 P7 _; G" v) B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
4 L- B) f4 \4 M8 j( w# A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、
' p4 {( M/ n  J/ e& b! B3 L: g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。
, m- F( ~! d6 _" C. H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。
& f! q) d% v2 u0 R: v8 X5 X1876 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
/ |) S  c5 J- z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。
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
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。
# h. m; S4 |3 N6 n, X
dBm
* t4 k7 t3 y3 idBm 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,
' B; {; f  I5 F6 Q1 `( ?7 L+ z* A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.
; s, a. [. b1 ?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：
" {# _8 x7 [& G# Y& i
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
4 N" v% _( x$ \9 ^
P = 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),
5 n- W& Z! H% U; y( p) |$ J我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
) ^# H8 l) U$ _0 \+ G, n
% y4 l$ ^; s- e: @2 x+ p/ R代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
; u* M, f0 L4 S0 V0 e1 O
  S! V6 l$ ]/ o1 q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
& `( ?: t$ i3 ~) v) l, W6 e
5 u- y$ H) U: G( D
dBm = 20 log ( E / 0.775 )
- C6 j0 T2 G( x3 P2 c% ?5 g
式中的E 是經量測後得到的電壓值.
, k# m1 C, c; p. R

dBv and dBu
% N7 d$ i/ ^5 x小寫的v 和u 表示相似的東西,
* ~# K1 G- i+ T- F+ [( v- E. b9 RdBv 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
) S' q: h- U7 l! B( S, P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,
2 ^* b, n/ \3 ]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?
8 H! K2 k  o7 L) j# B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,
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,
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,

$ v8 I" C/ q2 _7 GdBm = 20 log ( E / 0.775 ),
& ~6 c) ^1 c1 g) Q
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
- @0 m3 j8 R. q0 {( {* o* G2 q; w; [
' q- W& A' O( b( J  SdBm 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,
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.
4 I( A4 f4 }' m2 J5 {2 H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
' O4 r0 U5 l5 d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+ l$ ^* |0 V; `

& `, r  d5 q, y7 CdBV
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.
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.
) O7 H' J$ G! ?2 U  h0 B6 ?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
! i& {$ t2 M$ d3 g( 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?
2 E* i& x$ T. H& D" b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,
9 m/ {8 k4 t7 w; Q  u% }: F) E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,
3 j6 J; E+ W8 d  n( 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
5 f* U: e9 r" B, L5 S$ [8 }/ Y2 d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
1 _+ D  b) z0 O3 z/ T  e裝置或專業級的設備.

( ?% ]" w. f0 Q4 S8 Q( q) ]
1 C3 F  P* \4 Q$ rdBW
; T) t  f" n' B' z它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
6 D% f7 C' k: UdBW 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.
* ?- y; Z# l+ P. O: F2 F如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
9 q4 V' u# v0 d( u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
6 K0 Y5 m4 S1 w9 ?; N# j2 E3 a0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
' D3 w' W6 }2 E; h8 @當dBW 代換到dBm 時是：
8 q+ Z' }3 O0 ]; K1W=多少 dBm
$ X/ |" k1 `# p- c/ w2 Q2 Q- ], ydBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
+ T6 W. m* u+ O% Z% A1W= 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.

5 C, n6 r! }. `# P3 j, I
dBr
0 q! |: r% m9 t; z+ I8 O2 VdBr 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
% q# M1 Y: M" ?9 ^7 j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.
$ i2 b. [' s# R( 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" ).
( @) d5 x* T5 K5 G, b這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
5 R$ A% n, S2 Q% k0dBFS 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.


: X9 z. M( Z6 K+ N4 hdBA，dBB，dBC
1 `+ N5 k: s7 H+ S- C' x; 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，
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，
4 c0 g5 e/ N9 N3 Z8 L; k, v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
' @# T$ M+ T" b% G8 D$ o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。

6 N! s$ \& ]4 p聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

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.
9 C: g  J7 }& b9 t5 \5 V) b1 Y: E+ d
; G* ^0 w% k8 b$ k( n- cB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。
5 K% I/ a( K' Y

- l. t4 s$ W% \: H

sax-1

学习

山东老孙

科普好文章，赞

最爱REVOX

学习了，