【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
6 x  w, ?6 N; f2 S* ~* u- M7 c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。
0 l8 l; d/ _$ U( y3 p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。
( m, K* K0 _' N' u$ c+ s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
. Y1 N5 T9 R8 q7 o" R: ]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，
8 X5 y, F4 v% a$ H, Z. [( 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。
1876 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。
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
# ?' z+ g2 }# I4 _0 ]7 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，
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。

$ R; c6 Q/ L6 EdBm
' }3 z/ }* W# ^6 n1 LdBm 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,
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.
& S2 P; C7 m8 i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
/ d1 [  Y/ [% }/ r! K$ P是600 歐姆，是有跨街負載的。
2 N9 E+ Y! {' G% D9 N5 _其方程式為：
; v, T' b6 x( o
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )

P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
- @$ i2 f+ _; f
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
9 j) o! _' B5 R, i1 k% L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),
/ F8 Q; t" @/ Q) d我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.

4 R: A, u% ~7 x5 d: \代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
% K0 I7 H* a; J7 mE= √0.001 × 600 = 0.775V
% [' m) i3 @9 x  A& C
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
1 Q9 b$ r) K! a! p2 W在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
/ Z6 G: M4 x/ x: z$ w

dBm = 20 log ( E / 0.775 )

! C, V5 k# [$ O式中的E 是經量測後得到的電壓值.
) K! J5 b& o2 C9 `) c
) t( h1 ?0 e5 }( U0 J5 P
" V. S6 U3 T8 y4 c& wdBv and dBu
! h: R5 X8 i/ F/ U" u小寫的v 和u 表示相似的東西,
dBv 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
, L0 Z$ d+ r$ T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,
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?
+ \/ s) Z: {  T& G& 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,
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
' p' z* J0 c4 a$ @! T$ C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,
( d( |; g3 l2 w# h' U1 y. \% |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,

6 k& m! a7 o- h, K& o& XdBm = 20 log ( E / 0.775 ),
0 @4 {& O- a& ?& o* U' ~
* w1 k% i# r  k% ~, w$ D5 ZdBv = 20 log ( E / 0.775 ),

( x1 u! K# q' g% m* TdBm 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,
) l. J  y$ S5 V5 x' r# \0 X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?
# P4 ]! y( @  W* S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。
# }* o7 s9 S$ Q
3 \; x( }- o7 g0 \8 ~* s1 J. |
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.
6 _% r9 `5 R2 D; ~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
" V1 F4 h# h1 `# t# z" {( 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
" [! z- u2 V/ Y, j, T, F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,
* n5 u6 q6 U* Q* y/ F4 }( h' Q( 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
$ U' k: {$ h4 ]2 s4 f; `: |* ^, V, ?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.


; X' N7 W0 Y2 e2 CdBW
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
1 M$ }4 k; ]9 a( f; RdBW 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
+ G8 ^) S/ C" R- k& g. e' t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
0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
" q8 D$ ?, T0 Q' P& L" d當dBW 代換到dBm 時是：
1 ^* y9 h% m% F' s/ [: ^: T* h1W=多少 dBm
8 O# @0 f, h8 l5 @( u2 z. r2 XdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
5 z  @  V' a) I4 s+ O1 t. r4 t6 }' ]2 D1W= 0 dBW=30 dBm
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
2 X; D2 N4 m' B1 f* E" {3 `下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
, I- ?9 @# D  H( ?; Z1 I) {8 w) W* m

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.
& t# w: p, ?( d
5 C7 H- B# X# A
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.
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.
8 o8 a* E8 T5 m# k. W- i# P那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
/ s) v) ]( h2 g3 ]6 Q8 o
/ _% X; |9 m6 p0 _# W! a
7 g2 F1 ^( K' H4 I& ?5 {  CdBFS
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" ).
6 V: H- S8 N0 E- a* g1 @這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
. Q# z/ _" c# \3 `! a  p% M0dBFS 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 D/ n% W  F+ j3 u, G  Q
) |, v2 J; O, O* L. D+ XdBA，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，
: O: Y4 I* A8 K2 d, A; G" D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，
# ^. Q1 J# t/ H/ p1 N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。

3 O1 d$ i; J) z, _聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
  r% S# [2 Q. u3 E
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.
4 D  T. o! c. b
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。

. r# C1 D; j& o9 a2 ^
( V: I* x. s' [% A# }# A5 F6 [' @

sax-1

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山东老孙

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