【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
# J# B: [# J$ B1 W+ x3 B8 K" _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。
; k2 {; [( d7 Z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
! _& A  T7 v; Z% o: ]3 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、
4 z5 J: \2 t+ _8 w) R容積體積的單位、重量的單位等等，
( z5 w- O" R- V' P/ f# x( s( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
0 h- P$ E: b8 I" j& ]9 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
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，
' h4 |+ q1 p, b) V0 v0 c+ v* x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。
8 ?, H6 I3 |& h9 n7 bBell 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。
3 N5 ~2 F- }* R& o
dBm
  K9 |: r2 x( |4 \- ^; _1 YdBm 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)
( ]1 M% J1 ~" W) v7 h$ m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:
8 O+ `' R# a) W! u; i3 Y  |( i1 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.
  c1 J4 X2 C* q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
3 J. ]& Y* J! A4 J' R是600 歐姆，是有跨街負載的。
5 A4 u3 p* L2 r  N+ z: O其方程式為：
  H7 ]) j2 l+ `0 o6 W+ ^
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )

- G' x8 I1 ?* x! yP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
) P' V  \; l+ J  f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.

2 n% e9 l& w( P代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
  Z& _2 E% G0 s3 ?
4 C" w$ ?# a" J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
5 [: A" W8 _/ _+ H" ~  K, @在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於

- G/ Q0 {  @1 R$ D4 t
dBm = 20 log ( E / 0.775 )

/ D: w* X# Z" |, p  z0 s式中的E 是經量測後得到的電壓值.

& h) `3 |0 v8 \
dBv and dBu
: D/ }9 A: ?% K/ ^/ c/ a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
5 `; r# w1 P" A/ b+ v7 _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,
+ o5 r8 Z' `" S" W; a' o6 p% ddBv 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?
* y( [5 {7 ^- ]6 \* k& ]+ 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,
# O+ b. ~, X7 @+ x但起始運算是拿0.775 V 來導入,
+ n# O3 c3 r/ E8 m& t2 a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
; d2 J7 T8 }. Y- x0 e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,
$ S" Y9 M! I8 M3 A, i' ?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,
+ t% W4 ]1 S* Z* F7 @' u% u
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

1 I/ V+ E3 z7 g# sdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
1 m' Y7 a, P, H$ m6 M0 FdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
  d- s: Z2 D8 v- |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.
* D' q" Y% R# u7 T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?
$ C0 B7 @/ _& j, B/ Q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。


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
% M; }9 k/ _  ?9 ]( _3 u% d* H( 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
- l, S. l4 v5 m& e( D9 s+ w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,
# Z) P3 P( R1 ]( 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
/ Y7 m  {  }( B- W8 Z4 C, `. U" ]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
' K  C3 x. O) x# m7 O裝置或專業級的設備.


dBW
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
' L3 X9 ~9 a/ R4 g) _9 \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.
* \& A& t' n5 M" g9 _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
0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
3 S$ [' H3 a9 j6 ~: ~當dBW 代換到dBm 時是：
2 T4 s4 v2 p1 ^# c$ M2 s" r1W=多少 dBm
! p, ?. z. w# \' Y& QdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
# O! F3 o0 ^6 i- H+ T( r3 V% p下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
. A4 P* b/ H" ?
0 j: ~7 p9 [7 |: ]3 |. B1 J; S
5 H+ U" s  r' A: \. I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.


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
' I9 L3 @. Y" p) o* ~9 Z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.
2 Z* I# H/ b5 q2 |) `# _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.
7 l3 V5 q- L9 N* W
4 b) I" j* W5 m& Z
dBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
& `2 t/ E" ]" |, x; C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" ).
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.
' m" g+ Q# F6 f  W( |% x

; |3 @& r/ X$ }- e- J$ {, jdBA，dBB，dBC
) Z1 Z  l4 G; V' J5 n1 ^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，
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
6 ~' {- T+ l3 ?+ Y/ b: c3 [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。

2 E" h. n0 }& f( u/ x, r9 R+ K聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
4 p* _" |! f% [: Q6 w
. R& M5 W7 k: B5 V4 A聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
" T! ^; J+ X) w5 }! L) j
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
( Q4 U, C3 o, i# d
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。


+ d9 d6 x' G; H9 f) G1 X

sax-1

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山东老孙

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学习了，