【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。
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，
: a. ]6 l2 w+ }. f4 _* P3 E3 r# Z( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
% _% n- I( b) E8 l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。
# r) Y2 l9 _1 R5 f1876 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
$ _! w6 Q' U! F! M7 J3 B; Y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，
5 o9 {$ W- J0 |) ~4 v, t. ^. C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。
7 [5 K9 [; y0 D. H4 qBell 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
' P' B/ k* O& p8 ^3 D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，
( u+ E4 Y; z. t6 g. }此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
9 P$ M+ j4 N2 h" l1 ], ?' }/ r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。
/ G% e6 O5 r+ L
# O9 k0 Q: Q) PdBm
8 O9 o- P% ]) ]& M5 e0 VdBm 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
/ ]# }4 N! d4 F/ X! D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)
% ^5 J/ F0 `4 u* R: u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,
# O/ j0 t- U9 I& |7 r也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
: e1 v; H" s- G5 Z1 g- F3 {1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
5 Y1 Y6 }9 Z: F7 F7 _- [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.
! o% `/ f& J$ p+ N8 D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
" o" C0 o6 y6 E. f7 j是600 歐姆，是有跨街負載的。
  g9 K6 L) V3 A+ f  l- i其方程式為：

, g- v% H5 e0 ldBm = 10 log ( P / 0.001 W )
% O* w1 H. P8 ^$ c. q+ Z
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
* b% T1 O0 F4 H* s3 P- E
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.
6 |3 y3 C) A, K9 ^! p( c
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
; }. q9 }9 W3 }) }E= √0.001 × 600 = 0.775V
7 g  |: |$ y/ I5 R% Y" z# R
, Z' L% D. }( S( v3 [. B0 i/ W0 L7 Z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
5 m' O% s* a, V% A1 k
0 X, x# f0 f: R" r& }& y! p
5 d1 ]3 @9 S" B1 e, UdBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.
" x! \- N' |$ y/ G% `

5 A4 K2 b; b' s  V# IdBv and dBu
; @1 U' |3 z- x, B' t- w小寫的v 和u 表示相似的東西,
; w/ d* q, P' z* ~. b- l8 r8 NdBv 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,
# {- Z1 Z2 h( sdBv 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?
, V1 r1 a  s" K0 x+ L) W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,
  F0 Z. v+ N9 E  ?% _8 D5 B, B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
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,
+ X+ u) |: g: C& {$ ^: m
. `* t" W' x/ d: _+ |dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
0 |( M9 d5 x- j; L) F' q
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
( R8 q; X# [! K5 H, c
; w, `7 Z8 H9 V2 a9 TdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
9 U( e$ A: W) ^# K6 y7 O. jdBv 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?
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。


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.
, Z3 Q7 Z4 f/ K( @& X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.
* b+ H2 ~( W0 R- M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
' {" u' x* H% }+ M# u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?
  i. U4 w# N- P$ L: [9 G5 g$ T% b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,
/ O- A+ Q; j2 r  J. P; d! m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
裝置或專業級的設備.

, F  Z" [3 i  @' q+ p. z
! `6 ^6 e9 S- _1 D( O8 q& vdBW
% c# T  f  L( E3 Q6 D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.
) T' x' ^' c5 v. |% p8 S  N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 l' ~6 U0 c# v0 V: Q0 e: ]2 D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.
0 X" ?; ~# H7 E! P1 R" b如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
& C+ K  b: ^' ~7 V; b, D; v. Z% @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
) `/ r' ]: D6 R, @% ~& s$ z& j0 dBW=1W,
% C# U! D2 ~9 u- n& O( n1 A- W2 o' v100W=10log(100W/1)=20 dBW
: [' [$ g9 _, |7 [  ?7 a  d1000W=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
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
1 b5 u( F1 G: l& n下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
1 d' Y/ ]5 d6 i, L
( u. t# r' ~& [3 N& E6 i' D3 U
$ C! n% Y+ l$ _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
: x( p  G5 n& jdBr 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
* b5 b9 w! `3 y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 O+ j3 n$ Z) _* d# b9 k

dBFS
: p5 [) Y: k  [' d2 S分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
3 t  g7 q9 t5 M' ~4 L1 D. |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 .
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
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，
: j) q1 w) p( n- k% b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，
! l7 f6 q+ L" f* J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
9 t6 _2 c) q- V" v+ n: V5 z  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。

" A! _' Q9 e+ {! b8 E4 H聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
0 ^9 I8 ]! o. r3 m. K5 t
) r# n' R! y. h) |8 e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.

% l7 d* I) R/ xB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 G- {. }# w3 o

sax-1

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山东老孙

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