【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
$ P) J( I$ @; f5 P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。
* W0 ^# ~5 e* k% d$ S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
7 `2 W$ e5 M9 P* e; M& x- T: @倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
6 @, z4 v5 q; X3 I3 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
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。
! `( P- [  m' ]4 vBell 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。
& i* h* a( b8 k2 R7 v
/ b  u4 {' |  OdBm
+ }& [! T4 @# e7 Q0 RdBm 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)
" a* f9 [4 i1 j' k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 c  x$ M' `, n1 @1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
4 O4 t+ [7 E; F5 g+ N& EdBm 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.
9 ]1 [  i1 j% a& n0 L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。
5 S) |4 N. B( V: ?7 P; b其方程式為：
% ^( t* ?8 B3 X# l( o
9 P: k0 P4 T$ S0 [" k9 [' SdBm = 10 log ( P / 0.001 W )

2 C$ V8 Q* R/ Z& I4 X; O0 ?+ \P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
8 V% j( f  o! O# S0 x; d1 e. Q9 y
! m, s  R9 b  L) w8 f, K1 x式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
6 a3 b! N: K+ R% v* A6 B3 N4 {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.
1 r: L7 _; U) g: u
( S. k+ S6 _2 f, e- U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
( k: q5 P4 x+ }, k+ a在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於


dBm = 20 log ( E / 0.775 )
: g1 [- e6 f8 a; v, b+ D& P+ C
式中的E 是經量測後得到的電壓值.
8 t8 j! Y, ?  z# M$ _
- X) f9 \- u* w0 I. V* t- _9 z
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
2 K1 a  q) L8 g  [( Z3 p8 m8 {+ m6 F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 F# n; o$ ^& D5 t1 {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,
0 ?; U) O, }" T但起始運算是拿0.775 V 來導入,
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
8 @$ o$ g8 s( P! o' E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,
8 o" ~8 f: e# h; s
' [8 {- D& d/ N1 {dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
. x1 S" v) O8 y
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

dBm 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,
1 ?# P/ Q- v! Q; {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.
! `( Z: J: U' 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?
2 A& ^( r/ g6 m) g& J0 [. f4 s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。


7 R9 k$ D8 G3 xdBV
6 h- E$ K# C8 o: xdBV 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.
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
# |0 {* f: Q4 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
0 C( s# `" K& B+ `. e9 Y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?
, T' J; x5 `4 r! v- ]% ?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 g1 ], d6 D( f裝置或專業級的設備.

; c  O; k3 c+ U' @5 y
$ I9 x3 k- \& ?  L: }dBW
' i0 k. `3 F. b' O$ H; c1 C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
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.
9 X. q( _* T" b; C: a9 s1 C3 b5 Z' e如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
3 ~6 A# H# N% f& [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
/ W0 R& M, C# S' l# B0 dBW=1W,
+ M- N$ p/ C9 _* m2 l1 _100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
. z1 P, r9 C) k9 n+ V5 l! m! J5 JdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
% I5 w) t! R2 E1W= 0 dBW=30 dBm
( v9 K) w/ \* G8 S* E2 M. edBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,

- L1 }2 N  S5 F* p( w
) @) z2 c+ Y) ?2 W5 p0 l; ]: 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.
0 y- v& S' P8 {
: q$ i+ _7 R/ g) Q+ {
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
! l  ?! U/ Y, _# _5 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.
3 I- m: Z# o; t/ p, f那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.


7 q7 N. ?) e4 O! XdBFS
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" ).
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
8 c% g# ^* T, X4 U. a1 E# f! x0dBFS 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.


3 {- c4 p6 t1 m; X6 D( {dBA，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，
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 a1 Q; v" N, u4 r, \* ]; f1 O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。
; ~6 y. X& w; m1 Q4 W
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
  ]! m! t6 x# m" x4 x* B
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.
* a9 I. k, h, O6 T' O
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。
- q$ _) X$ ^' |* ?$ Q7 R1 v

( _# c6 l, V/ ?( k) V

sax-1

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