【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
+ I1 G) r! r& U2 U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。
* X7 u$ l" p% J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，
( 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
) o) Q* g! Z% {, z+ p倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
  f! @" |6 D. ~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，
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。
- r% i0 n6 C1 V# C: |) s* c2 SBell 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，
  z  b9 ?3 w  J3 ^' y  T! ]: ^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 t2 F( R/ _7 O+ L/ @3 ^" P4 z- k
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
2 ~0 E- b0 |  n: I) K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)
0 C* n1 {+ ^! i. }  }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:
4 X9 }# Z* w1 \2 {1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
. _, K4 f3 v1 n7 Y0 H2 b4 k: rdBm 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.
# g) X, l" w( Z0 I, w% V4 K0 ~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。
6 y* k: }5 Q# O1 ~( k其方程式為：
3 Y8 a' o) `6 Y6 ~- B
5 ^! f! S5 [1 ~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.
; T! M2 b" ~7 ]* [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.
, k& p2 Y8 R# h2 N
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V

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
" Y  X2 c7 |1 b  z& V: L

dBm = 20 log ( E / 0.775 )

& g; B* _/ i4 a式中的E 是經量測後得到的電壓值.


dBv and dBu
, ?( d  }! b0 Q. ~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
2 c" i9 ~8 J7 Q1 b( H- W1 {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,
# N1 a+ r1 z! q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
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,

; S' S9 b8 x% a( r0 y) vdBm = 20 log ( E / 0.775 ),
2 ^5 ~) d- X2 k0 g7 W
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

2 t( S; f7 ^' y8 f9 M7 B3 wdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
3 o- ^" _5 q  T! w3 _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.
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?
9 j  X4 Y! r. D2 G- N* R  ^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。
  X( v8 s  K- P% t5 W$ w# ~) _
0 K; I* g; R; v) g" C0 L* n
, D. K9 a9 c* Z' y% ?* v) 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.
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.
! c: z$ x; D2 S6 l" [! ~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
6 k* K3 T% ^' _" A( 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
2 O2 r8 E" Y$ ]" m# a" m4 U2 @. s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?
( ?2 m' @# B% w' G. [$ U. V. j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,
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
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
5 q' C) o! r1 g( |裝置或專業級的設備.

  C1 L  X1 Y# W- g
$ }- a  g8 W4 ?9 I" JdBW
+ J1 G  h' z+ S4 X- O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
5 V2 p5 i9 c  c  D# @; f! c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.
4 m7 V  g3 F6 g) n' N2 V( k, J; u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,
# }  w7 D/ w. a3 B0 K* s2 `100W=10log(100W/1)=20 dBW
% r6 a0 E& m# m+ j& P1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
, ?3 C* h9 n3 A- zdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
5 S4 t8 e6 e  x% F2 a
2 R. L3 p: t* g
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.

8 X9 u  o& k4 F9 \0 _  g9 W) I6 x
4 Q6 n1 U9 i# r$ d0 ?dBr
1 p- f8 E2 y' _8 c9 NdBr 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.
' J3 i, o0 @4 ]  D5 H; E, d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.
) L: @5 r' m( G7 E4 f那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
0 n: ^4 d4 |4 W! r
! X0 h; d: C, d5 J1 @- B& z
dBFS
# |% A3 U( {, G- a  C! Z3 W# q分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
, }. J, w+ C& @7 V( ~6 |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.
- o7 p; I. Q% _7 Y: C% h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" ).
6 }- N! R, C! G. ^% d4 T( s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.


: N; Z# h) D; idBA，dBB，dBC
7 J/ ^+ f6 ?; ?7 ~5 c9 F0 o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
1 r, f3 J( p* @) L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。
: u$ t8 m! B4 b" g& B) @
; i) }- z% y: S& r* ?2 F5 z) r聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
7 K3 q' z5 H* I
1 |" N$ Y$ S& P1 h/ P2 A" G' d聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
& I: O8 E5 D6 w$ f% o, r  c
6 J# [4 O) {$ d聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.

) W) X+ @3 y1 SB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$ t4 B6 ^" Z! Y

sax-1

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山东老孙

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学习了，