【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
1 z. x- @# d' j6 B+ a% j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
& E4 q" q* M; D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。
# x+ m& n+ M8 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
6 G3 Z( c5 C  {1 U3 U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、
5 w, {/ I0 r# f6 p容積體積的單位、重量的單位等等，
/ c% B3 `' S9 i* i8 h7 m( 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# g' ^, \( Z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
8 x- X* G. P2 Y6 a$ C0 J1 z9 M倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
1 o0 y7 v0 {0 p$ h# X+ h1876 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
2 X: a4 e; E$ N+ e% w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，
' Y& A, L# {' Z! V% \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。
9 W+ [' A+ }  r# XBell 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
2 B) \# A. Y- G# ~' O6 i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，
: s: u& A: d0 Z: R/ ~0 ~; @0 I) q此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
" `- h9 g- V/ K4 O: O, u4 Q' z! g4 g% G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)
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,
6 r+ i0 d: \# }% Q$ J也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
) q3 ]$ o' e1 L0 @* h- D3 F& u5 {1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
. e: M2 r- o9 h; FdBm 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。
' [& }" g( B# u  n  {2 X其方程式為：

; ]; i. s5 {) rdBm = 10 log ( P / 0.001 W )
: I6 F4 @+ F: i$ j8 H
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.
2 d/ H; z! R; ^' T- [. o/ n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),
* _; z$ u- u6 F/ a  p我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
$ `+ m7 f% i2 p3 p9 w: T4 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
& r5 D+ F' D; h, g0 i  U, Q7 ^6 _在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於


- N. n- T6 A8 V2 q5 @( B! X- s- ^dBm = 20 log ( E / 0.775 )
! g1 g: d% G, B. a- C4 ^
: x0 P) O8 @; v$ J式中的E 是經量測後得到的電壓值.
" a% G# ~3 R$ d5 B

dBv and dBu
( i+ x5 V* a+ _4 i8 ^; G8 G9 c: ?小寫的v 和u 表示相似的東西,
- x: V, d3 d; I! K: c* xdBv 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
. E3 [) A9 o1 j+ T6 w6 [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
: J+ G% i6 C9 _3 ?- o8 F+ s# n  n5 F3 i% t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?
# E" x. i! C) n$ l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,
8 h% l) z7 L8 b9 \) G, A1 x" C但起始運算是拿0.775 V 來導入,
4 Q( ]$ ?. Q: @4 c% G4 S! S2 j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
+ V# J; m( A. D5 A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,
0 S6 `$ z: z0 J- \2 r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,
' M9 g+ a& A) _" P7 i
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
/ Y. p, X% u8 _
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
3 D3 z# t, A% `9 w- n
! K9 Y2 }0 Y0 E0 PdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
5 \8 d0 D) X2 G- q3 LdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
) i1 g4 ?$ c! R4 K0 f/ @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?
, d& X, M9 ~/ z& v# X! f% J0 H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。


; c/ Q0 G% r+ y1 JdBV
% S( \9 C9 X/ t: Y* h$ A+ ddBV 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.
) ^+ m4 I# Z! W% [, ^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
* K* @# K- Z) b+ T1 o, @* @( 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?
* Q/ M7 o7 ^) I+ @; K; ^" @4 D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,
- y: Z) X( F; j# Y( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
4 @1 A& c! P% 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
7 E  o1 T  d' R; {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
" p0 Q9 z9 j% N& ?. d1 a# G裝置或專業級的設備.

2 P9 [, u5 O; M
* X* }$ G$ L/ r, F' ?0 r6 }dBW
1 C0 o7 m) b" }, Y+ g: q% d它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
! ~* U" e" z" J) \* odBW 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.
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
1 j% \$ y$ X. P4 H. {9 v0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
. k- `9 q6 w$ n, e# C; u1000W=30 dBW
2 O& e1 e& e4 q9 @/ H) Q  A當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
' f' K# D& x2 U( UdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
2 z2 ]9 D3 k9 X- h1W= 0 dBW=30 dBm
7 Q5 ]( @3 }. |dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
6 C; B1 ]* D) k5 t% Q$ S下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,

' M, M2 V4 R7 V, |
+ z% b' k! n2 o1 N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.
% F# F& |. N( U! n, N# Z( K

# K4 e: O7 S# F/ EdBr
9 w' e. z; }& }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.
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
2 m+ D1 O' ~! l, u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.
$ I* N* [- ~* q0 g& V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" ).
! G- ~% _4 p  {: K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.


dBA，dBB，dBC
" S+ u6 i2 f3 ^7 F0 O) p# v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，
5 P% E& D; k+ m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，
1 P4 l5 W& ~: b$ W: j3 V: 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
% }" p" j3 X' @6 W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。
0 C$ I/ [5 Y0 o5 ~  L4 ]
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.
4 Q+ }5 F- g5 |) t% w$ m" S' @
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
5 t8 Z6 C5 o, M$ \* ]! k/ ~
5 U+ j3 F/ J0 u. N- l5 t0 wB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。

sax-1

学习

山东老孙

科普好文章，赞

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学习了，