【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
7 f& i) C+ T. F* \4 k  }. e  a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
  C; f# n9 k% ?7 y: K7 M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。
2 ?9 k" @& V6 d" S- B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。
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，
' v. `$ i; ^1 h. O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
- M' K- s2 u6 o$ j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，
& z7 A! a( {7 P, w' ]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。

0 m9 q5 d6 m9 T! `, h6 ^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
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)
+ }' ~4 o: o  d# D3 a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.
- a2 E% B/ d; cdBm 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
, {; G- I6 ?8 Q$ J% O/ X是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：
) S. Z6 I/ [: o% n- t4 m
; C- I9 _. b' C& mdBm = 10 log ( P / 0.001 W )

- F2 n  y* B# ]. f2 F# F7 ZP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

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.
$ ]; y6 ?5 @/ {% e
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
4 S4 [1 U% r& O+ H; S
3 q9 W: ?- U3 f& F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
) i2 G8 O' [2 Q. f

" Y! G' a& }' _" Y; R& U: d0 j0 ldBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.
2 z5 L# K3 b+ H% m2 G; x; G! W9 N$ t8 A2 |
# X1 `8 c$ B1 S6 i9 `0 i$ B
1 h/ M- P, J7 t  t2 ~: p! V  t0 CdBv and dBu
: ]8 X6 B9 T, `% Y4 t, o$ Y; B5 e小寫的v 和u 表示相似的東西,
- ^: J) \) N2 }6 `, SdBv 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,
# b$ I) N# c- o+ ]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?
2 Y) @( K6 r; G; e: r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,
8 i% A5 }& P) [但起始運算是拿0.775 V 來導入,
% Q4 }/ S: W1 ]0 v! A+ w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
9 T0 V+ M* R2 H6 g! r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,
5 Y1 x0 N; W- x  a  g6 }: n( [; e
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

6 W  q2 ^+ O2 t. ndBv = 20 log ( E / 0.775 ),
$ b6 k8 T1 f1 `" c
0 s- f. Q9 U0 r$ L- G+ L- I0 V$ R( qdBm 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,
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.
' X$ s7 n+ x8 W# k# n% u2 R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?
- w( E; f. h" A2 S5 w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
* c( |4 z4 Y2 V' [, |6 r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。

- w5 |  X& t8 k* f- ]* w. X* k( ?
dBV
* ~7 N7 z- L7 l% C' v! Y1 MdBV 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.
7 @/ d* a$ J1 x5 O, m' a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?
; _9 v/ z2 q  S6 v* F% Q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,
  g8 I. B. [  {6 b( C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,
) J3 Q' ?1 W) c8 i- C- L( @( D: A6 J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
: v$ f9 L0 h/ ?4 G! |" x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
1 P$ n- w: V5 |* a+ _/ @裝置或專業級的設備.

$ K! D; D5 ~7 i; }; v) \
dBW
- s- C& F( X* v6 s9 g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.
- L, {" K: a+ a6 W, W- N8 G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.
, k! \1 `/ e- c如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
* ^/ B  ^$ }+ _# O$ n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
5 o5 V% P5 `" M9 P0 dBW=1W,
3 o6 e$ ?3 [; i100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
4 p$ @8 G9 k; A& Y: O當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
. N9 \$ E+ K2 n/ |4 FdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
0 u1 V: p; e3 }dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,


) `8 I& [9 J4 v# u3 ^2 D  h+ J, H! f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.

$ h/ f6 t' Z' o% i
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.
1 {& k3 i4 A% g  |5 p: }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.
. q1 F& u* A7 D* C3 f2 V- E那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.


dBFS
- L! q" ~4 i& y" n% ~; Y) E分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
8 D4 H& G" R* p$ k! _" ?1 ^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.
4 ^, ^; V0 F1 `2 \  t. G. P2 ~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" ).
# S2 ]' c2 o* x/ y5 o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.

6 T& w  ?5 ^5 P  W6 {( C
. ?) ]0 v; T, [' D2 b( a* f& ]& LdBA，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，
; q" L- m! S* ?& p. T. o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
) y- w  }6 z* Q; W$ y% B( M: H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.

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。
# `- Y: i  [  O: g+ o1 u

sax-1

学习

山东老孙

科普好文章，赞

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学习了，