【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
. L& \3 J" J: l. v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
/ L' P3 l3 {* n! a8 u3 \/ B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
. k2 R# a& `  F5 O倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
6 W) Z1 w& U& D$ ~' T. T9 ?9 m" G1876 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。
  H: E. a) [4 h  q2 c+ m" |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
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
. f2 y; S) y; O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。
4 A, M0 k4 f0 H/ ]
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)
" d5 p9 M8 `4 `: {2 z0 ?5 N0 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,
) g3 t" M0 }; X3 S, I+ b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.
) n, b+ K4 p% h9 SdBm 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
4 j* \2 T! [7 R$ n) d3 s是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：

! C3 H8 N' [( n& ~4 h- X, z; cdBm = 10 log ( P / 0.001 W )

P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

3 d, \, a. o! w; k% n2 p式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
% R" ~1 n0 K3 X' p! A5 i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.

代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
" E. x9 G/ ^9 F& m) d9 Z$ D# m$ BE= √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
4 u3 k; d+ R( t. w0 H0 _在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於


$ S" c/ g% \- n! GdBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.


5 E, \% H# Q6 D) `9 a2 cdBv and dBu
小寫的v 和u 表示相似的東西,
* A( m: f9 |* R4 x3 kdBv 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,
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 p( H7 k3 ^* @3 ^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,
" D  M* O7 Y5 N* m0 g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,
+ O3 T8 g- u7 }! B! v( a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,
' }2 Q# D( T: W1 U9 r0 v& e. e
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
4 ^9 u- H% r) k( m7 z5 [
2 y, z' K5 A; ?  [7 A0 JdBv = 20 log ( E / 0.775 ),

; G1 ]; B4 p( l8 a+ adBm 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.
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
5 m' |" K; Y! M2 N* Y8 x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。
0 v6 t0 t, X6 p- ~4 a3 f
% z. S- h2 W4 E
- M; y& c! F% z' A, A; k4 udBV
4 z2 t# A, x& s+ I! IdBV 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
3 ?& F2 D. n, |( 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
5 Y& \0 U8 R& A. n# `" t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?
: k( U6 r! e2 C* m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,
% S/ b, G$ @4 k2 _, U  X- M% Z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,
1 n5 c, ~% T8 i* a3 x- Q8 v$ p3 Y( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
. f1 Q7 g& L7 T! V; d6 W4 f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
6 ~' V6 Z; ?9 I0 X: E/ N- i/ j裝置或專業級的設備.


3 E3 h1 Q; a! p/ U# XdBW
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
7 n& c, ~; Z+ k# ]* TdBW 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$ V8 {8 B. v/ m1 t+ Q+ J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.
- R' y2 ]+ b1 A5 |' A如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
; E0 m9 n+ j3 e3 _# K0 T9 L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
- M, A' D4 z5 y6 B0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
' p) U% \0 H) \, j/ C' A1000W=30 dBW
0 Q7 O) M: ]6 c" y當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
2 ?" {! z4 ?5 P: idBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
; x9 L1 t# I' V- v6 D$ }1W= 0 dBW=30 dBm
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
7 i9 J, A0 U" Q( h! o下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
' W: i2 ^6 B2 h5 t9 R5 k$ u2 p
3 n# C8 `' r0 C, }9 V0 ]7 K
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.

5 x, \$ p$ S: c8 `1 t) I# ]" @
0 h, I. N# s$ y1 N, I" ldBr
, c: G% n; I) `# CdBr 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.
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.
+ ^; }, ^7 j. ?  T2 a4 H那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
- C' w9 g3 I. F

/ V8 Q7 v! ^( v( QdBFS
" [9 `: y( |6 w* a* G分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
* H& D& z1 S4 r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.
5 M1 p  G2 z$ V1 |5 j
0 _( Y8 m2 d0 Z! m5 g5 W$ |6 ^% \3 ]' G
$ q/ ^0 B, h' c6 l( T) a. FdBA，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，
+ Q7 m; A/ M1 D# N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
  {- f7 p; ?0 k2 J, M, w! q3 k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.

( c0 U2 t) b4 r3 D5 e聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.

' B7 e2 R' ]9 ?* h6 U4 BB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。

sax-1

学习

山东老孙

科普好文章，赞

最爱REVOX

学习了，