【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
  W" T6 b# F9 x9 d) o1 s4 V4 C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。
( {6 v( w- Q% t( l- u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。
- [3 Z+ }# y4 E' }, {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
9 u$ ]+ ^5 V5 R/ x2 F" U& ^8 x; x倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
+ R2 B; _% F- Z4 a6 W1876 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，
' M) Q8 W3 s' s; W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
" q* F$ n( E  P% A) `- e" w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。
' H1 ~& b# E/ t
( K9 V8 j9 Q) Z: w- X& U1 wdBm
# K' v" G+ S  E, Q2 ?7 c" ~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
9 N7 [; L3 o4 A& o+ C" P7 \" 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)
- Z0 O4 V# w0 K5 o: H  y) O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.
! M1 ~( Z4 Q0 n: `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
5 r' p* k/ @: Z$ V' D是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：

' ^5 o' d0 z7 [! n$ |2 p& n0 bdBm = 10 log ( P / 0.001 W )
. @3 G5 E7 _, R* s
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

2 Y+ f# c+ q1 @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),
! m' @% p3 Z2 m! q: c! b我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
- Y  W6 Z: m6 d# U9 y
* m9 }+ s8 {8 f6 L) Q1 {代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
3 v& k+ p7 ~" K* cE= √0.001 × 600 = 0.775V

7 {% G6 e" l6 J) a; |; g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
' O- v$ q# F' X) J" F1 e* ~% r- D1 Y在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
% J; P) N8 O" M, x- L

  T+ y3 N! x! c2 o% t' y+ ~6 hdBm = 20 log ( E / 0.775 )
" A+ v4 X) ]% Z: g% M6 u; C
式中的E 是經量測後得到的電壓值.


dBv and dBu
小寫的v 和u 表示相似的東西,
8 k: k0 D! e$ e, ~- N/ 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
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,
9 X6 L' ~. ^6 X" S" z4 {) kdBv 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?
- g/ x4 l$ y' v9 g! K2 p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,
7 y" h- j( S9 ]& x5 D% f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.
. ~% n' ^! M: J- z我們觀察其不同之處,

dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
/ K" Z& ]1 H3 X" n6 ]9 Z5 s9 I
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

dBm 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,
1 a4 L& Y0 I+ Q) |5 }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.
9 f5 M2 T/ B6 G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。
, s9 ^; R  N, ^( Q; a
  l+ C1 ~: R1 I2 H' T5 a6 e/ G7 n
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.
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
& _  H! V) ?4 u$ ?. Z  v( 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,
  g" O- v. g! J9 C! P- N, d5 U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
/ v! l$ O0 r* P1 h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
$ C5 ]" O) ]4 C% v裝置或專業級的設備.


dBW
: l. B& C% w4 F/ w* O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.
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.
* h/ Q6 I# o# a/ X! U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
0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
2 W$ `. r+ b" Q+ ]/ t; Y當dBW 代換到dBm 時是：
  k4 R& D* k; E  Y) j5 I, M! X1 b1W=多少 dBm
8 i' `6 H. }& s: C. ndBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
; t1 E$ I- y* ]1W= 0 dBW=30 dBm
( _0 G; T- s, D/ B0 B+ B( F, {dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
8 w- z5 j0 h# ~  e. W7 |( t0 c

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.
. q4 r! M* j8 f: N. J
$ V: E9 I5 W) I% s6 O& O3 ^" {7 J0 t
dBr
: p# n4 a! i" t7 u) _& A2 [  RdBr 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
8 o( m. F* C$ U7 z, T' F1 d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.
* {. ]4 K1 n- X9 {' I

dBFS
' s$ T) |4 V% S" G分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
8 B" H5 B$ @/ s- X+ 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.
5 g8 m& ?  N) X( M) m0 N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" ).
" I% L7 k$ P2 r' O" V" k這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
& n. N$ y* q, F0dBFS 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.


5 `1 c$ M8 D! v' v4 _: }( PdBA，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，
  i9 {* [# c, p# I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
! v$ [& a0 C5 z+ J, c+ Y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。

: e" g7 z1 Z7 o9 G/ v; s聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
6 u0 f* J6 [9 x: o, Y  ]
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.

# J# W3 B4 c. C" y% p0 `$ u2 S聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.

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。
, N. K1 u' ]7 T% [' p7 ?0 Y: |

sax-1

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山东老孙

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