【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
% n2 r6 N; k6 ~4 Q6 Y; \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
! Q  U( _6 g- ~% j2 o$ }3 y0 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
- G# r. v4 r7 S# N( T+ F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
8 O' M: U5 t5 D) T倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
8 C5 c( R. ?0 k; W/ G9 p1876 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。
  a1 [- O0 K9 M( P+ o/ c9 gBell 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，
* D" I7 r: j( d  p8 N1 d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。

3 S. c1 J+ `: ~! IdBm
$ ]( ?) \8 B6 d6 JdBm 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)
# B: {. q! i$ I5 I! o; o+ ]2 U8 X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.
5 I3 o  e) D5 ^* `8 IdBm 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。
$ i" T% @. O: O其方程式為：

dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
: Y6 X3 v( F- h2 r+ e$ I
- l8 r) ]/ I* ]  d8 d" Y2 C3 ~P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
3 J/ s9 Q! A  T7 J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),
7 W( P/ b+ s8 G; r1 E2 ~) K" R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= √0.001 × 600 = 0.775V
- m; D( ^( w- c7 L% Q& I: \4 d6 \
6 f' G& a' S& A2 ~/ v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
! K. X0 h$ o" Q  y

1 u! z+ T0 ?0 y1 N# r4 ~; i1 ^. YdBm = 20 log ( E / 0.775 )
+ s0 _. d: [2 r" a
式中的E 是經量測後得到的電壓值.

2 b! I  H# ?$ H& b9 ?( R
dBv and dBu
* @7 {: T  @. N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
. G& x8 N9 H5 S% E( \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?
) ^" f$ b  x' N$ u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,
3 L0 F, ]& |! V但起始運算是拿0.775 V 來導入,
8 p7 d) a/ W: Q3 }1 y& ~0 G4 K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,
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.
5 U, y* @9 r& D2 i! l3 i; j我們觀察其不同之處,

dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
# V$ k" `% A  ~
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
, E" T6 q  r. ~# odBv 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.
1 s8 q0 b; D+ p9 ~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?
: R; {, l9 b/ \' H' p* U2 X) r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
; e5 a( _* b" _' z% t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。

( I4 P# Q5 [- n3 x5 N  h, Z
4 J/ ?8 H. C$ R$ v1 O1 ydBV
- H) E$ C# \: M$ sdBV 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 g! n; c* ]$ E2 q4 b; d2 S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
2 d5 e. u4 d# T  J$ Y5 F2 |) c( 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?
6 b4 n9 ]+ v3 L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,
, M) t! c7 E, Y. R! w1 [; y( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
* _9 ~( C5 p6 M$ {6 C0 z$ t5 R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.

# f2 |$ q2 |0 m6 X% F% H3 d
3 {) t7 c( G+ z- O! [dBW
  F% J) ^2 ^- \1 n; z+ R. ?: j" 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.
0 |9 C3 G6 ]* t( @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
5 b: L. F! o& p! D( |( o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.
' K2 b" s4 ]  N: s; X0 d) 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
4 }! R3 W  G2 n, K0 dBW=1W,
7 D- o  {" ~! P! W7 q& `100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
2 E* X' S- i3 P當dBW 代換到dBm 時是：
6 |" i* }2 [  N: P2 x4 v1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
. r! Q2 i. r9 }+ Z- |# P4 t9 r1W= 0 dBW=30 dBm
. @) }6 p& y' T+ P3 l) O" Q2 K7 xdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
  K7 F: v1 o! h, u2 r6 X) o下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
) r" [! o3 |) {+ z# R5 k

1 l& B. s, E! }; \7 {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.
' s" R5 N% {! B, ~

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.
9 ~! n! S+ s6 R0 x+ I3 `9 p" }9 T5 G5 \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.
  c9 Q2 O3 ?7 [3 X  r4 n

6 \) @* M6 z4 N: Q0 A8 J3 K7 MdBFS
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
7 E! n* R- |/ G7 `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 .
7 C* C1 F, L- Z6 u  m+ S8 p0dBFS 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.

( l8 t# i$ m: F4 e
: N$ j( j' U# @' JdBA，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，
! N3 P5 z9 X0 m1 L% B. W* \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
2 F2 Y7 w* q' ]" L3 }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。
9 j% h0 X" ]  X# X1 u' K3 m
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
+ w* X; M4 z7 R+ {5 ^% O7 B
/ g5 C4 A# A- k* R- e3 v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.
1 v2 Y9 V& I8 H0 E5 A- Z
7 C/ [! m& |' q, 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。

8 L. v/ P. l/ d
( ^1 ]* I  A# E" F% E6 B

sax-1

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山东老孙

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