【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。
分貝( decibel )簡稱 dB
/ t/ ~2 l% ^- B; A1 e# [% s7 c+ F  r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
0 R1 z  x. e' q6 W( m0 ~* `, W2 V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
& k9 V& S  ?7 u' E$ R, d% e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，
+ e/ t, d& g2 ~: w; @4 F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
/ G% [2 A4 b1 t5 P  u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
3 [1 U" E2 Y8 C& k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
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
2 [( O+ f+ E/ K$ |, u8 `3 T. H3 N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 I% R. f2 p( q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:
6 r4 }2 p1 o  U8 {5 a: y1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
" R% @' E2 X' d: A0 |. Q. [' ydBm 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.
& u5 e% f# b  B# i& X' T6 ?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
/ v3 j" Z+ E. O: z9 q# N+ y) S是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：

9 T5 [- o! D0 o8 Y1 a. W1 V* W: BdBm = 10 log ( P / 0.001 W )

) ?. d& m' g: |( _& cP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
! S1 D1 n  }1 ^& S( V; Q
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.

* R5 u! ~; G3 V+ x# R7 a0 k, l8 J代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V

9 `4 g* S, d/ G# G* t/ U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
7 M3 S# _. R  Z  y( J+ L8 C7 A" e在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於

( d- `$ m6 u6 L; f: }2 }( D
dBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.
1 l8 u0 ?8 ~% `3 D( ], j+ V4 |6 s
# P, `/ Z1 k5 N1 O9 B2 L! ~
dBv and dBu
! Q7 g& l- Q% ~" i8 G小寫的v 和u 表示相似的東西,
. U" T' y2 \! GdBv 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,
! w+ ~' m; G4 tdBv 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?
4 y. I+ P3 R4 H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,
" k5 T1 a: E- r3 [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 @; a% a1 I. ?9 [* F* U; G) o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,
0 G, ^0 i& u% b- Z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.
3 T, z) c  M3 R  L$ O+ C7 F  T我們觀察其不同之處,
9 Z& Z7 P5 H1 `+ M
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

/ k5 a( X. l2 r6 A) sdBv = 20 log ( E / 0.775 ),
- p, f% k- M' [: A0 ~/ F
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,
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.
( F( Z; M+ j6 Q6 ]+ C4 f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
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。

+ z( \1 y- J  C  b! A# Q5 Z4 b% a( p
dBV
' O/ D1 b/ {6 N* rdBV 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.
' ?$ I) L, t; C. g8 Z, j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 d; }+ B+ f& x1 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
( 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?
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 E: s9 L+ Z  x  U' W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,
" J( z) P1 K) 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
( m8 }/ Q9 Z3 M3 B8 [! L裝置或專業級的設備.
7 r# h. T0 m5 i$ Y5 r9 l  T

6 P" {( H# T; x% w1 ]* [dBW
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
8 `) r2 Y+ @. `2 ~* F4 m  T7 ^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
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
9 s3 F# ~% Q, ~2 H1 J1 l0 dBW=1W,
. Q8 P& W+ k; T100W=10log(100W/1)=20 dBW
4 f# \' _. R) |2 X1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
, h8 w, G) }9 }. K9 j; WdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
; m) V4 Z8 |! ?% t8 R7 n2 ]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,
# i! D0 r4 Y% V
3 _3 Q( I$ z" }* O* `: k
! p  ^8 w7 L0 z' z8 W- t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.
( d/ H  B, q  Z: i
+ h/ J- N& u; g3 g9 Q# _% }
* w1 C: P, q: T6 m( N+ mdBr
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
2 D5 s8 D; O# V7 l# c" Q( {6 m+ m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 {: v# v# u: F' W. A) [2 D$ D8 T5 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.
( M: W$ r3 e6 m4 z, c' G那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
2 Y4 r+ x4 Z4 V, G5 v( D# i

2 ]! L9 ?7 V! U3 ydBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
/ e) e3 J1 ^9 P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.
# h& c: D) m& Q7 o! X+ _5 n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" ).
* @; N0 S$ r! P1 y5 B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.
' n9 {" w1 B& w6 d" u6 s% K: C6 C
6 a' M3 }3 e/ y% E" p7 H
: n8 z" k4 [8 X; gdBA，dBB，dBC
& W- H8 \4 W7 a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
" e% u! U# r/ K* ?9 a& m) ^3 {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。
. x8 J6 G  ^" C& F+ Y, K
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

' `4 g' R/ _  t$ Y聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
% C* J2 g; m. R) S. M
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.

5 {  P4 z7 {( V8 OB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。


! ?" V( U8 r8 D8 _

sax-1

学习

山东老孙

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