【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。
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。
- B( a+ G" q- i, [- B  {% d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
% l  L3 l) I$ Q; F; c# _4 ?" U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。
6 e* L# V" G# r  c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。
; M0 q7 A" E8 D- p6 [, b1876 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
7 c7 d0 E& p6 k, J; x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，
! a/ O. W# L9 U8 P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
: n$ X: b9 U9 ^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，
, p+ x+ p/ I# K" e/ f/ @4 q3 [此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
$ O4 l7 G7 ?! c! Z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。

% h& r- f9 M6 }" odBm
  r, `& [3 n( Y( ndBm 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.
! E3 f8 f5 [5 l: R, e0 k, ldBm 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.
& ^3 Q9 ^) L7 p7 U: Z! [( d0 a  W. Z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 k5 x3 X9 J% J是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：

dBm = 10 log ( P / 0.001 W )

P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

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),
我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
, p0 J2 H! g+ G5 I/ F
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V

; b# a( U# [/ \4 _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
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於

9 S) D2 J7 ~7 M' O, |$ G6 a
( M7 W' L' N& I" tdBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.
% v7 E! P% k2 v5 q

6 a1 B0 o) W7 M! n3 I; f& RdBv and dBu
1 |' |. P2 ^: p# f7 l$ J# f. J小寫的v 和u 表示相似的東西,
1 p1 x" L( S. E: R; _2 H2 [  [' l8 C! UdBv 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,
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,
但起始運算是拿0.775 V 來導入,
8 B* e. X1 A: K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
" d  i' j" N; D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.
, W! [" e* s( g' S2 h% v/ |  i我們觀察其不同之處,
/ y5 F5 F4 X# r) r2 m
. l5 Z1 q& |* I9 W* n! I  zdBm = 20 log ( E / 0.775 ),
) M0 E) s4 ]7 O
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
6 k3 k/ n) f% l' }dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
" L  [' ~# |  B( b; `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.
" u; I# ]. j2 d+ J% F2 v5 l0 k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?
4 M! }0 V( D1 I) t% F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
. b8 k) s5 d$ e" e8 S: T! a! n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。

5 \; G, k6 S4 R. k5 G0 @
dBV
+ J3 h7 l6 p8 YdBV 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.
; f+ b3 l7 e4 Q- L9 T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.
! J0 f$ W  {) A3 F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
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,
  `! }2 g8 `, F' I( 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,
  u9 u# x0 L6 e) e5 Q6 l% ]0 B( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
; Z8 @  O3 w7 a, n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, t# \7 ?6 N1 f/ E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
- [7 u) T/ f' @& H4 E6 A裝置或專業級的設備.

" k, G' J7 `3 R( g: y6 O# R9 Y  `
6 q  M5 ~! J* ]; K' S1 OdBW
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.
% n! q, C) S" F4 d# L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
1 \' j% K( i5 i1 N# `: B3 G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
8 {9 z, w& M, y+ {& ^3 F1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
: H7 j3 k1 v. MdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
: i( F; \% @2 C. W; H' O1 r8 b: p1W= 0 dBW=30 dBm
: F+ m+ ?! u. B( C* IdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
* r3 g7 L+ e4 W7 Q下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,

; r7 {  z3 k9 |7 W$ j, ^
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.
; p" }1 V- u6 T2 F/ a9 x
0 c8 V( Y% Q" a8 g. p
7 o/ v( o2 t6 ~! r+ i  idBr
: Q8 B8 x2 M0 `; `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
. e6 v, \0 K# ^9 G) f9 Y0 [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.
* e5 Z: t( `: u  Y% c那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
1 w" o4 i" g5 J( ]7 P( c$ _

0 l  v, [6 e* ?* F! X6 {dBFS
$ N; W" k; O( o2 L! @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" ).
  g4 J/ e; H% c! V# o# g% V* U這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
  v$ `5 n$ B; D( A2 I2 f. \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.

0 x: G* A8 O; i+ _
dBA，dBB，dBC
; K, P  Q# [; E& J* B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，
) b+ a# R% ^7 C' b$ y8 Y9 v1 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，
- B* h) A) R+ `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/ {4 |" L% h- Z
) ^' ?. r  t5 R1 ^/ ~5 P0 E聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
- a$ B: t# S0 d" h/ C& t: w
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
- l5 V3 L& c8 a% D* g
' V1 Z+ c; K* r2 m! A/ `& T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。

sax-1

学习

山东老孙

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学习了，