【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
: R; z0 W- ?" j/ F$ G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$ ?! m8 ]4 @, y# M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
1 @! `$ F+ ?# V! }" H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
9 _+ r& p/ y: H& q* f* s倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
' T+ B6 K4 V. Y1876 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
9 G3 T( o/ y$ D. h( i  g' D$ P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，
# V0 ~5 w% ?0 I: @; n3 x" V! ~5 Z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。
) a( D  d5 r# P2 |& G+ m! iBell 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
: ^8 N  Z, r0 k" k% y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，
/ T2 M/ m2 ?- a4 _6 B/ w: U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。
, M3 M$ ~4 s) a; g- ^4 Q/ }
dBm
0 C' Q; L/ m( o! udBm 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,
+ _+ |6 R! ?# g' b9 J! m  E也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
# O  f$ q" k  F; p' A4 z+ v  @. }1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
: R. Z. n$ U' |3 T+ X5 C. S0 m8 YdBm 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
& L; e: d$ t2 J# ?5 P4 e是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：
8 Q; C' \+ g3 b# y
2 f5 K+ V! V2 ?$ C9 EdBm = 10 log ( P / 0.001 W )
; ^# a! ?5 O1 Y8 J
1 B0 D5 q' P) T. ]7 S/ q6 t* B: ]P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

6 N% Z( _7 P4 N4 D式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
! s! N7 l: D9 x4 U# ^" ~- S  P) W- B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.
& h' X5 _& _  S2 ?" F
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
1 c3 [' s& v; v/ p- E4 y
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
, c; |, H( d: P& l/ g8 M在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
; C7 j# e" T" }  p# q

# q( z0 q& [" j/ u1 y  _6 _, t5 gdBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.

) z6 q6 K9 \7 ^; \+ X$ P
) p# N- |" |8 n: i: ^dBv and dBu
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
" A% J+ X4 c7 [" J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
0 V; S4 R: L! I! Y; S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,
$ ?* z$ ]$ `! M8 z2 y& c: j0 \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?
  g5 G' T! T7 v3 S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,
9 l' f( H& m( {- ?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
4 S2 P9 F1 [' j% F% |. j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,
3 j$ j& ?/ c5 }" K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.
# q" I( O. d- N2 O( _( Y我們觀察其不同之處,

dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
0 t% }3 P8 J5 ~+ ?
  F& y: f# N' i& {6 E. K" L! V- XdBv = 20 log ( E / 0.775 ),
! g$ x9 X, W: m: \( P2 j7 m' b
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
  k8 a1 X! E4 j; q$ t6 p" MdBv 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.
# x7 C* i! [  l9 a# R7 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?
: A. i( x" z) [+ f4 w0 x& T  ^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
: c4 m" t8 X( [! c# {- K* s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。
: r4 u4 u' J* S2 R; e7 G7 M

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.
+ B# S4 T  w4 J) `7 y0 d0 {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.
  j4 Q" d- l9 M- q8 m6 ?) y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
9 i, Z& i( v$ j+ p/ F7 p, p: f& I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?
3 j. C6 Q/ j, x+ \$ ?+ c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,
/ t2 A4 o; m4 ?- m+ b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
6 @" J% s3 O2 p$ x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.

& u& ^& W' T& z; `8 J8 z
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,
) H$ E) I7 j' ]( T3 YdBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.
5 A+ V9 x. Z* J) `" F9 j5 H0 L& V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 ~; \0 h# a2 B2 @+ S( h8 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.
: X; ~8 V0 c7 A" s: C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
+ Q: D' o8 D! x6 k0 [0 dBW=1W,
$ n- K1 G- w) x( R- z2 J( l100W=10log(100W/1)=20 dBW
/ \; b: Y& o0 D& S" x. h5 X& ^1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
3 M. D) J3 S* \6 ]# n1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
% ?% y! K* }7 A1W= 0 dBW=30 dBm
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
3 |9 e2 Q/ L3 |" S5 p# b& h下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
* [+ N( z3 Z7 k7 d( P

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.

" ~, _% r9 O" J/ ^$ U
+ q9 I4 ^" X3 E8 h: \5 FdBr
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
/ W9 `$ I; P; w2 G% x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.

8 A% R  D. c, a& ^) e/ s
9 F& @1 X; R( B  s# L' wdBFS
4 F  @4 e3 x$ z, ~( I6 [分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
' N' ?! m2 g9 p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.
0 Z8 e0 R+ P' W, X; T* \3 b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.


; d) V( W% [9 b9 B; EdBA，dBB，dBC
9 U0 \1 q1 S- X" K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，
2 F8 v% M9 Y" }2 L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。
1 {+ h! L) g0 v+ v' W4 W( R3 N
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
6 i  X2 ^; N# T
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.

% |: l  `9 A, K$ c0 I) U: S; h8 m! N聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
2 ?. m- C% B! f2 C: ]; ]5 K! T
* x8 z. c; H5 g8 m4 [  p9 HB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 G8 ?3 P3 h3 R

3 B" }3 x0 F7 J) r

sax-1

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山东老孙

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