【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。
' j7 t1 e$ A" R/ z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，
, w* j! i) [+ [. q! A( 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' u, A5 V/ N: h$ E5 D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。
! f5 q8 g: ~7 B- p: N8 S" i1876 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。
0 x$ j$ }+ ^. y# v; NBell 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，
! Z* v$ U6 ^9 j$ ?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。

dBm
6 p- h+ s9 g3 F3 v+ d9 H: M+ R/ g! e: D4 bdBm 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
% s5 o0 H1 ^$ ]% }4 }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)
7 M- U& @. l# A) E: 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,
- d7 l9 A( k8 A  S) D$ O3 z2 @. \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.
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.
3 p2 l+ |8 y2 h. r& [4 f( @; A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
, M7 I$ J- a6 Z1 a* o& p8 d是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：
3 ]% U0 c/ N& k9 m8 H" P  h
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )

P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
" a0 \( n% ^" e) m: @
# @. A+ x% _9 U0 n5 ]  U# f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),
3 u& [7 @+ u9 I& ?* i我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.

  l7 Z5 `$ [5 y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
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
( M1 w0 }$ _5 B: r
7 g$ d* [8 V0 a
* H+ g3 x1 N$ K4 n% @dBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.


1 }0 ~* q/ A" A* M1 P- `dBv and dBu
5 z2 B3 Y+ T! X: E8 V8 _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
+ ?+ [. w$ Z+ R( j% h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,
( ~* C0 J9 S- z6 N& A1 FdBv 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,
) I- W; L8 a* z& a, N/ F但起始運算是拿0.775 V 來導入,
) {  j6 s  G" D: [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
! l3 L1 t. x) e& r# q0 a/ V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,
1 C3 ^, g  D/ C1 G: ^9 E+ f* e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,
0 Y2 V5 c, [5 D/ v5 ^" I" q& _
) w( Y8 K* \. s  K3 G2 J* o) sdBm = 20 log ( E / 0.775 ),

+ ^" }1 B8 R7 C# Y3 EdBv = 20 log ( E / 0.775 ),
% ~7 a8 N- S" U' f  @
. `: l6 U7 ?" [! Z6 EdBm 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?
* k' u3 F- Y5 r1 r/ q$ t& ~' k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。

  g2 X5 ]* h3 Z* g# `. q! q" D
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.
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 z6 K/ Q$ g) ~5 Z! L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
4 w9 o/ X/ @! U6 M# q, D( 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
6 p$ n/ ^, Q, `+ J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,
$ }2 t6 f# u0 n' T! }( R4 V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,
' x$ j8 @( c0 |( U3 U( 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
2 V4 ]# j# \3 L2 d3 G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
& `- K( J1 z; ?8 a" B& ]0 }) V裝置或專業級的設備.

' K7 r" F* ~5 h6 D$ D1 P
dBW
' u5 @. p7 A* b: ^/ Q7 c3 ~4 X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.
. ?4 T" P8 n3 q  y3 g4 \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
: e. \% V% l( w' W! l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.
/ \/ D6 M  k- x; k( \% v如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
* N+ f+ L& T8 f( K  ^5 T* ~$ T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
0 dBW=1W,
$ o$ W, g- w* q9 h100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
0 y' }  f  i) c- h. |dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
! @- K) M* ?9 T$ R& {6 n' ^1W= 0 dBW=30 dBm
% w8 q3 C2 s5 `4 P# ?dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
% m5 H! \1 n1 f7 Z) J  l2 e
9 `: {* z8 ?4 N' ]7 U+ }
$ f. P- K6 b% p* j6 j- o8 W" w$ b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.


8 v* z# L& M0 W9 x$ P" ^dBr
; W+ h$ C3 j# Q7 q. ~) V- u0 J& ~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
3 N8 z3 R6 F; H. s$ G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.
0 Z# d$ W! S9 v& i# {7 z; }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.
* l+ ~  B7 u2 |; Y- h9 O  t那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
- d, k1 w: u: f# T- j/ @6 j
) L! J# N! X, \6 l% e8 T( S* a& G
2 q) G' z0 I0 x) w$ rdBFS
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" ).
# ~) S$ A5 J$ E" y2 H# L0 E- O/ N+ z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.

% \; m. G/ y" k" ]9 q5 `$ d' B; l
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，
, B$ e( R7 \6 q' [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，
& {8 @. T  H  w9 _0 s+ d, y4 e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。

聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

: U" @5 v/ r9 L' n聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
9 i# o. `* `- e: Y  i
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
/ L- a( f" f) @3 z8 w6 K* ]5 Y
! B2 C9 f% S! V7 s; ^# z& ]  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。

sax-1

学习

山东老孙

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学习了，