【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。
7 G( ~9 J, S  A' k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，
  [" M6 }, o' s" }* T( 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
' z( O& n1 @# v0 t6 J倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
6 d- I. A8 k9 b2 T  v. S! s1876 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，
* @; S7 t2 q4 {% N4 K- r+ {' e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 g% k3 x9 n( c' Y1 J6 @- ]2 ABell 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
( v1 R1 F2 c# h7 E( f0 W$ o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
, c( e# H3 w% k, v+ A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。
7 ~! Y$ Q2 t( S# g
dBm
% K3 }9 p2 `7 \, cdBm 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:
' w: B" W7 K0 D9 s) o" d1 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.
! ^+ N6 H+ A2 u, Y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
( r3 l7 w) U8 q% ]/ l是600 歐姆，是有跨街負載的。
9 E# c6 X; M: Y' G' @) P其方程式為：
4 ?0 W, g0 l3 l" `
/ H4 x* \% S: d- E8 ndBm = 10 log ( P / 0.001 W )

P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
/ c3 a' ~) ]( n7 \" `
3 q5 Y% o8 I+ A1 n式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
/ D( B/ q* b- X. z5 V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.

代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
. g3 x4 O$ e( j) T+ i) uE= √0.001 × 600 = 0.775V

% }8 }+ X' R0 n) r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
9 k8 {# I$ t( H在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於


dBm = 20 log ( E / 0.775 )
8 x! Z# M& ]* N3 P2 I6 y7 v0 {4 w
+ m& p* y2 }& B5 o9 k+ ^式中的E 是經量測後得到的電壓值.

1 n% o7 ]8 v9 l1 _, R! I
dBv and dBu
' n$ v5 v. ^0 z2 w小寫的v 和u 表示相似的東西,
5 t3 B: O) K! n, D5 H' g$ |* I% WdBv 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
. d+ r; W& x# k% [1 p. W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?
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,
) \  U0 ]- A1 O: ~但起始運算是拿0.775 V 來導入,
! D: {1 u( i& V4 c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
) J4 V; l  ]8 _( N6 U+ I9 V  g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,
4 Y; C5 n8 a) `& m
9 h* ^% ?  W, j1 ^" h- ^; FdBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

; `% R; `, w% M  j; G0 b! B7 AdBm 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,
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.
. H/ ]2 M; w9 {, f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。
3 A2 j& U6 s, v# y, J6 g" I
+ Z! M8 [9 c; J. j2 f0 u
6 W3 |) y7 l: t6 G2 Q& bdBV
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.
0 T0 q" t9 T5 z+ N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
. U# G; U. _  j, t! _9 W( 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?
" x+ \/ z3 Z3 N2 Q6 M: Z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,
6 |  A5 q  R' w! X3 h" e, k; 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
* {9 P: z4 a; ~- m, H% q" l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
8 P) q0 a: V+ d& @, C1 ~4 U裝置或專業級的設備.
' n  E, g- |& g

7 p& Y; [6 z" l& W' _/ xdBW
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
7 A9 q5 m8 H& N: D+ V. U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.
" w+ q( s: ^0 L如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
9 ^. R+ ]7 X9 U5 C; h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
, O* l' G+ v  N0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
4 a5 i7 H6 T3 |/ T當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
: Q2 V& Q4 m2 K( m1W= 0 dBW=30 dBm
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,

7 c; [. o" k0 Z3 K0 |7 d
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( {  i; T! Y
, |- A' d' Q6 F  [
1 _* k" D$ n* x( ^2 d: ?dBr
* L8 V0 l7 ]" jdBr 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.
0 _( [+ f+ M+ H5 ?( o; @% C8 V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.
+ p$ k- O6 `6 s那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
; j; M7 A* }. C5 S) y$ o% e

4 b" W( k! S, GdBFS
; P- S; p2 C, s) ~* d分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
9 \6 E2 R; C) g/ X' U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.
. b( F0 T$ p; `! R* w, O9 o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 .
5 ~% x, e6 Q$ o& C* |  G0 U1 W: 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.


- A  t0 G1 @1 l% }5 \6 F6 k: 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，
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，
/ g) @. R. V2 o/ P: 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
* P7 _5 c8 h8 B7 f5 J, G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。

. t: d( u& f  o& y聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
; U; I0 S# T3 A
+ W. Y" o& i! m' ~; m" {聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
9 ^( G8 a. u. B) {
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.

2 Z9 g; u. f5 y6 t: ZB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。

, j# n- x( K4 y; O
) T' g; ^! a/ T# F% L

sax-1

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山东老孙

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