【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
' z) k" N! q. d2 I% V$ b( X. K0 F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
" I, x8 p& w* Z! T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。
" a" o! p7 m( A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
/ G( W) ~1 k; o/ g1 K- ^: J2 g, O0 E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、
7 R4 `+ _: a2 l+ Z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。
7 [6 `7 [9 t$ H) p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。
" @7 f. P/ e; Y  g3 G7 S6 s  P1876 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
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。
4 F) O5 B$ V& N5 F4 @6 W1 }1 M
dBm
dBm 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
! I5 ]6 D  G' ]8 P5 e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.
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
是600 歐姆，是有跨街負載的。
9 ]( s: ^/ Z6 v0 U2 D其方程式為：
, G" q9 X. x' o' i7 k& s
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
" \" \# e5 j& g  f
4 D# G8 u6 v7 U; X3 }P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
/ d+ G2 F, ~5 S& W$ [; V% U3 F" L
& }% c* d7 M% P7 ~3 K& X! l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),
, y- f7 A3 b/ P$ V$ X我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.

1 B0 l, F2 a4 x' X代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
4 E8 y0 }2 l- B# D0 j9 S/ F$ uE= √0.001 × 600 = 0.775V
) S5 W) S* f( V
) q/ H! L+ X) D# K3 d6 u+ n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
' A6 M/ [4 P/ J- K7 n4 h% a! q
8 T; n6 H! v0 m; h3 O( Y7 i3 D8 L7 w
' b: m7 T: G1 j* jdBm = 20 log ( E / 0.775 )
4 q( p; }0 |$ E% K8 j! p$ r
式中的E 是經量測後得到的電壓值.


8 u% p7 S. I5 [0 \9 t# _dBv and dBu
) }# `3 s' p, o) J6 w1 [小寫的v 和u 表示相似的東西,
+ e, F2 D" i& I: X% E% H0 E' DdBv 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 U9 V. R/ _7 `% W) G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
1 e' h  @! e* H' W9 j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,
6 K" }2 u# }$ U; S% H但起始運算是拿0.775 V 來導入,
& Y  E, _3 J7 V" ~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
. {% S, {, ^& {( q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,

  _6 {# P9 r  |1 Y: f1 \% mdBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

7 E5 G/ f! `6 D3 u# GdBm 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,
/ w1 S9 d2 z7 G0 F( @! s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.
+ s9 ], _5 N2 K$ z1 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?
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。


4 ~+ [! q0 q$ J# H# QdBV
  Y. @1 i+ o7 `* _* z' EdBV 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.
9 Y- b$ G$ x8 n% W) I# J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
( 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,
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,
7 @; P5 ^* s: }# J7 T# g( 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
+ P$ C5 O/ f  r6 c4 ^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
- \' S9 M0 \$ x  e. r# H" F裝置或專業級的設備.
+ Y# R- S( L- m# f0 L
- w# ?- p8 J+ b
8 l. Q. e4 }" M. e2 d: 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
6 ^, d  Q' T5 _% i5 H: }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,
) ]4 w, a/ j5 T9 W$ U7 A' _100W=10log(100W/1)=20 dBW
  z8 Y: q$ e6 T9 g3 T* a8 j1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
- P8 N1 _+ e8 }0 I! E+ F1W= 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,
1 B$ h7 K% H2 n, t- E& [' }

# ]0 y: {* `7 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
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.
( V  X3 j/ G5 h6 m6 t6 U! Q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.
" ?, Y; V% W, M& _! t8 u那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.


7 n0 v* l, n8 k! d: rdBFS
/ C6 ?4 x* f$ L( R& M2 Y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.
. }  G$ W/ `: e& ~2 Y3 ^) J$ d6 Y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.


dBA，dBB，dBC
' u: n  W* w/ L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，
/ P3 X( b; s4 U8 h) y! H/ Z7 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，
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
4 R' M$ I8 I5 m" X% @4 w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。

聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
+ [4 h0 T; O, j7 @) m! e/ z7 |
1 f0 L* F- K. J, N5 U7 C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.

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。
+ V& ]2 N; R" o1 _+ {4 H9 K; a

, X9 j0 _) h7 i# l( Y

sax-1

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山东老孙

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