【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
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。
, l+ d8 o0 w6 Q* U: n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
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
% G4 b5 ~3 K% G* Q9 _; Z1876 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，
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。
# X) G; Q: X* U; D+ X/ }( 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
. F0 r  V) s8 A7 A; C1 E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
8 d7 X$ A/ A5 D5 z7 I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
- ?9 G' ?& ^3 V0 v1 e6 s8 I# o: bdBm 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
; I5 T* c& x0 B% R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,
* ^+ r( ?/ Z: c% ~; n也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
& n; A7 g/ e2 j  g1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
" ]) @7 O' N' v2 UdBm 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。
其方程式為：

dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
. G3 n! Q, a# Y! ^$ N' x) n
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.
7 A" x! P4 g% S9 Z6 b# a4 u0 a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.

3 f# [" [) V) Y: z9 \( U# a代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
6 T+ v; i- X! X4 HE= √0.001 × 600 = 0.775V
0 d; M8 T: W$ G
2 [& P1 @# K. S* I0 n& _2 x+ D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
% b. {% U" n$ M0 P) W在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於

% M7 U0 H. ?& z: l
dBm = 20 log ( E / 0.775 )
* k$ X1 F3 f: L$ j! |+ M
: I5 ^0 [+ v  V" K( U! V& M式中的E 是經量測後得到的電壓值.
1 j, ]! }4 B: g# B2 O- J! `4 t
0 n/ T+ h+ F* x; @8 `
, [" U! U! E6 ~dBv and dBu
小寫的v 和u 表示相似的東西,
4 j  M( H2 s5 {  V& ~/ n0 {  adBv 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
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
5 K- X* T* n% R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,
  Y7 }1 M' C# ]; E6 NdBv 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?
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,

dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
) C$ V, N; Z  J6 x3 A% z4 S
& C! s3 n: o$ j2 T7 ~) {3 MdBv = 20 log ( E / 0.775 ),
8 T  W0 f9 {# z& F: y5 k8 T
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
' i) L" @' p8 D+ D' n! g3 M* odBv 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.
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?
1 [3 r7 T1 p1 ~% X3 c  n' P% d  }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。

8 v7 [7 J5 a5 C! n6 ^3 a, Y
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.
1 t. B( }+ d' N% |5 P$ u8 {  y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.
" a9 w: L, Z3 v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
: N8 ~  |  R( k1 t% W7 Q- ~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
3 K% G$ [/ w8 m  {2 m; w裝置或專業級的設備.
  z" `& j5 W' ]* b! D
/ w7 I% U' ?# \* d4 @, T
dBW
( U1 O$ P1 l$ Q# Z4 i- G7 p# U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.
& M/ R- l; y, O4 ^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.
. h0 r8 u; j0 @2 i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
0 b0 o' F, P  a1 N4 X7 @( `1000W=30 dBW
2 a* `& h" P5 h  |0 U+ ?$ T當dBW 代換到dBm 時是：
9 ~# V5 r6 |* a6 g, ^7 Y: v; l( C1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
9 S# n/ j. x, KdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
6 A. e" n/ v2 Y# o8 ~9 H/ e+ m下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,


5 A- Y5 A, F. o4 E& X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 _! d0 A. [9 ^) `. [% |' p! N8 w
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.
/ t$ e; G7 J# l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.
/ m9 ^5 S; L: B, x/ F

dBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
  N; c9 l5 Z) x) `# O/ T) W1 M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.
/ U  a/ i, x$ G' ?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.
2 A7 i0 ?! B( ~. `/ u/ u% Y+ I

& z: c, i* R. D0 ^' ]dBA，dBB，dBC
# F) p2 h0 _1 F' e5 l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，
) n! y- z3 b9 C. v) [  @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，
* q: y8 f; X& Z" Y8 H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。

6 `6 q5 L( j* z+ l6 l- j. _聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
% ^5 N  h. Q* s* B& B
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.
1 A0 T) X. ~$ K6 U5 I$ i
! X# }. j# E- p# [( RB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 a1 i, e( G- F6 w5 P9 G
! U8 N0 Z7 D+ U5 {

sax-1

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山东老孙

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