【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
  [% \7 D: l) l1 l$ d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。
# i% N* Q' D5 O2 ~  ?+ b. T分貝( decibel )簡稱 dB
% O2 W# q9 C2 w# c7 o  \1 y& N$ {' x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，
; v# A+ D1 @' h( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
# ^" w9 c4 b) J# T" F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
& z' _/ q& C/ B5 n6 ^倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
  Y5 Q9 a) T7 f/ m1876 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，
+ q9 J/ c9 A* u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。
. Y2 k) O' Q! b1 h8 \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
# j" L7 P; ?' A" @/ G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。
+ Y+ A+ n- ?: v0 m! D: M
4 X. u: c4 D1 ]* q4 M6 Z) A) z2 ]dBm
0 s2 x  v, h, T8 V! X( W( [( ldBm 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
/ T4 W! r2 P; K' v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)
/ t" a9 B, Q( h, F: s% 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:
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
3 X7 d; e! }' L* L0 }) hdBm 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。
其方程式為：
' U; E6 W! b& `7 b) a
1 j/ z! U# B$ T( n; a, B$ ndBm = 10 log ( P / 0.001 W )

P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
7 W  u, G# N5 v
, f+ n  n& ^: U! l: o6 o  j3 e' z式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
* q2 j- [7 H7 g' P2 {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),
( u5 p! l1 t9 k  i( O; t4 F我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.

代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
7 t2 f  l. q* r* D6 M# T3 @( y2 C
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
' f( |3 e: z# B( B- C% C! g( L在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於

; l4 B0 @7 B! C7 Q' I
% {  ^. p3 V2 idBm = 20 log ( E / 0.775 )

# ?1 |9 y5 M/ z! o1 {' ]% T式中的E 是經量測後得到的電壓值.
. Y. B  X8 O0 x. m

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
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
% D( S0 }* F% A+ ]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,
6 h: Z3 p; K9 W& _) S3 \# ydBv 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?
& K* ^! g, ~9 W& n4 k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,
3 U  i$ w+ d2 t0 Z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
3 R8 _& z( g$ ^' [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,
/ W9 m& O  t' c7 A8 r: Z
% X  ?% k# m) ]- O( s1 @dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

3 ^  E8 V/ g6 ~6 `- }! ?dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
5 I+ G. Z% e- s9 c& }/ `
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
& y6 A" j( L7 _5 r; ^* EdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
& @: I7 f( Q3 h, L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.
% J$ ^1 A0 R, q8 C4 p$ x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
$ l0 M* D5 u( A; A' C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。
8 f/ B% W' C0 D' `/ \
/ z% j. N0 R) f! j
( |& s) E' U: P$ [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.
5 F. e  e* |3 |, O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.
4 L% ]5 r, D& m' @4 t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
* m  h+ E: F2 H8 r2 R& m5 i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,
1 O! C# N! ?/ k; o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,
6 H* g8 s( ?8 {8 e( 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
+ V9 @3 v2 F) ]& _' G4 f0 W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.

( u# ]- G% w9 l6 C1 e3 P
( W: g( H7 u2 q$ ]# _8 xdBW
* k" L2 h' l9 S( V0 }& s它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
& `2 H3 }9 Y2 N1 j) GdBW 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
# v! h& z9 x, X" k  F& B5 _5 s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
2 T4 p7 a' {* l/ G. o0 dBW=1W,
2 g% }5 W: u( O8 X+ I100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
, {% ?" a, C% g  P$ y& R當dBW 代換到dBm 時是：
: q, |1 t2 U6 n/ w- S) X1W=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.
4 E, ~5 t* f) X( R下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,


7 r1 t5 c' g' f  H* u/ o7 p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.

+ I! d) i8 O# R. C& c
- V* O  s) o2 B* adBr
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
0 h! b: ]$ ~8 o" w; w& \+ L& W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.
) M2 d) Y7 R$ k1 M+ `: k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.
2 f+ R/ w& |* }9 `6 y& G
' g- V! h( t! L- \$ o
dBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
+ J: i; Y; U+ o2 L: ?2 V8 \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.

2 n  l9 ~, p4 D5 s
# o& @/ |: A% A) i( P. W0 SdBA，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
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 g  T" w. W( p- m) ~
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

! Z" k5 }2 y3 ?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.
. Y: O9 V$ e. j
  H/ m/ a! v. Q* V3 ~% @: d* KB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。
/ z2 Z$ I& Z& f% n6 f8 Y0 S

sax-1

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山东老孙

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