【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
( |: @: l) ^+ }. |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
) X! ]  {2 e# g6 L7 s/ g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
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
0 @; N9 ?: e' Y+ ?7 \2 s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。
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
4 j8 C/ a9 n' y2 i# k  z. B' `5 X- L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。
& i& E& K. h' A  f0 R  |- `& R  l
dBm
+ D7 o' a8 V( t/ T( _& V5 x6 S( XdBm 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
7 s1 H( I9 ]* I& L5 u$ O# ^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)
1 {! f* s, o9 o9 @4 E5 B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,
4 [! e( c4 m. L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.
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：

dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
) h! c9 W1 B! _. C8 x. B8 M0 S
! G7 [- `" k. IP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
3 v) f; I8 I; {$ ?  g3 J. R! i: J
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),
8 ^+ G$ {8 y# @我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
! g8 ^5 z5 |6 p5 n/ X( W- _+ L8 U  P
# W$ Z: j2 `0 K  r( ~9 @7 [/ B代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V

$ r- T6 E: Y. J: `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
9 Z' F/ {- \- U$ k# P! Y7 S1 \0 N

+ K7 s; h# t0 L7 b" R# y0 xdBm = 20 log ( E / 0.775 )

+ ?& u7 X9 P. y3 ^式中的E 是經量測後得到的電壓值.
; |9 x; I4 }$ H
# u" }( s5 j; e0 j, |3 @
- u6 x2 U  D4 |6 C& ]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
/ X) ?; c% J$ b+ {; g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?
, _1 Q8 ?' @) L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,
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
2 Q) w. ^7 l. ~7 Y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,
8 S: M/ Y: N- B0 w8 ?$ L  I" F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,
- h$ p# E0 e) {
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
% C. ^9 J; j1 g
( Q7 |3 _6 a4 cdBv = 20 log ( E / 0.775 ),

dBm 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,
* \( k  a6 A4 b6 i8 C式中的E 是經量測後所得到的電壓值,至後此兩式子的差值在現今已被畫成等號了.
也就是說dBm = dBv or dBu而且很不幸的是dBv 變成現在大家通用的運算法則.這是為什麼?
8 x) @6 f. D# ~+ P原因是,業者的產品設備雖不達要求標準,但足夠大眾消費上的運用,以音響商業市場裡,這是方便的
: H: ]# W1 ~! q) H; f宣告自己產品規格數據,以這樣的方式去解釋分貝.但又沒有真實說明，這是廠商們最想要結果。
3 F7 O$ B. G/ b) C7 Q( G' Z6 c
' ]. X8 l5 G8 O, D
, h8 V) q+ y. T7 xdBV
dBV 也是運用在一個電子電路內,求得一聲頻訊號電平( Audio Signal Level )的量測單位.
它在分貝( decibel )的領域內所依據的基準是1 V RMS 值的分貝.它量測時的條件很鬆.
7 @: j+ z8 b- z& i* O/ v- K可作用在任何的阻抗值上,dBV 的測量是相似於dBv( 或dBu )測量的方式,但大V 表示參考於1 伏特電壓
; Y: F# {6 `* m8 k( 電壓基準 ),且不管給予的任何阻抗值,那麼這個值就更不是那麼的精準了.不過起碼能知道任一電路
架構的訊號電平位準差不多是在那裡，是的,dBV 會在那裡出現呢?
2 w3 A4 _" E  z7 U4 a! [* U它通常是運用在－10 dBV 的非平衡式( Unbalanced ) or 高阻抗(High Impedance)的消費性電子裝置設備上,
一般製造商所提供的文件上,會標註輸入及輸出是依據於負10,又應標註何時是利用dBV 參考,
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
  \) T9 Z# Z6 L8 i- T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.
3 ?* `  E3 f) h9 [' i
3 Q  a) g" L( b) `2 g6 s3 B% ^" q
dBW
$ Y! l* x5 i/ m7 v" i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.
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 c& \6 F3 w- T/ M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
0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=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.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
9 r( j2 \5 N2 Y+ ^% ]0 h

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 S+ [- l, N" d+ T  P+ {- DdBr
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.
; s/ t' @* [% Y  O  c% |* t  N. H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.
/ R- b9 s' ]5 y  l1 g

3 Y3 n4 T' N8 ?% i4 l! cdBFS
, J  p' Q+ Z9 }' Y! y$ B0 \: F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.
5 A) N0 `. a' j3 ^1 ~6 ]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 .
2 g1 u6 E3 Q! C. y7 E0dBFS 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.
9 L/ y2 O  ], t( N: ]: y2 o5 I

; _- d" ?! j* [" c2 }4 s9 zdBA，dBB，dBC
1 F- E1 ]1 V; f) A3 F; u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，
( s& [1 n. v/ g2 U0 `; }/ D- |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，
. y5 \3 u6 S0 x# r9 i) }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.
! S2 j. Y$ _0 H( r8 g; E9 ^3 S$ Q
8 [0 a$ g3 n4 C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.
. Z% |$ V; t8 B7 ~7 Z* u- V
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。
3 Z$ j- V/ s. D9 b/ E# D- s
# v# q0 A2 r  S
* w6 w5 A0 @: g# d3 O- e, m7 W* N

sax-1

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山东老孙

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