【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
5 v% y3 U0 f0 E$ \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。
+ c8 h: N* I+ P1 m* A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。
/ D, [! i7 C$ y& X5 o% v) W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
2 W; E1 B" J% `3 p1 t& T4 B倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
/ y3 J" ]$ }. G& x1876 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
9 v9 r" E3 |+ n9 V; g1 o: `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，
0 P( D4 p# t. V4 Z% B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，
. a: v3 A6 O3 V7 o0 ~' D9 \此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
/ @+ ]; f- f/ z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
1 d% ]3 S& Q; T! X( d  ~% ~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)
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.
  q- L5 I! y6 |3 ~$ x0 S3 VdBm 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.
" l8 t. Q' A: ^' w9 B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。
. V! j$ |% @# f5 X; N# O" f1 `其方程式為：

" T, A! c6 J% r3 h$ cdBm = 10 log ( P / 0.001 W )
/ O- _- ?- E$ u
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
+ H% Q2 w$ ]" Y, x! X
% i5 }. x, A5 k9 U" d) Q) _式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
7 s& J& i) V* i1 t& g. A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),
9 I. h* [3 f! n9 g2 {我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.

& G& C( U. k0 h! E! X代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
; I7 g, `, H  i  J  J5 W$ _E= √0.001 × 600 = 0.775V
; E9 j' }2 o* 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
! |* B; N( z1 Y3 c' _0 a在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於


9 C; E- p8 }1 Z  `& D8 E& `0 F3 IdBm = 20 log ( E / 0.775 )
- F: \* ], B6 o2 b
6 |' u' W" |3 p2 }5 ?+ [0 K式中的E 是經量測後得到的電壓值.
/ U/ k  w" U! R( h8 }  Y4 l4 x

: y, y, A: Y1 M; C; X: R3 k6 ldBv and dBu
小寫的v 和u 表示相似的東西,
% L+ \- n0 }- y: f7 j8 q! g0 fdBv 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
) A$ Y- z- H% ~' W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
: {9 F9 g; s* V# a/ F2 S# x, c% R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,
7 N% ~% r5 g$ \0 D3 G- pdBv 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?
/ v$ I4 |  y- N, N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,
7 C1 X: S6 H" O9 w6 f. U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
: ~& k+ i) u* _$ q7 b4 p+ 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,
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.
9 D1 u" U8 a- A# o( }/ d8 {我們觀察其不同之處,

dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
4 H  h3 q* {4 g# r* u3 G# r
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
! ?3 f# U( Q' u' f8 s% g; D
/ {( ?1 X8 N6 R; `% i. V1 jdBm 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
- n' q6 w& b; E4 p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。

, a$ s( J% o. N  X8 T2 ]1 C) A! B0 K
dBV
& |) U% }( r) e. P5 _1 z. q, GdBV 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' N: @. u) x$ n% {- x( s2 b2 X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
( 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?
( z+ `* [% e6 `0 Q( B) A) U9 a- x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,
! |1 a3 K* L  m. e- g- v2 J9 S. f5 }& F- d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
" {' N$ O6 R6 O& `0 X# U& ~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
* {3 d$ b' x( o" ^8 e$ M裝置或專業級的設備.
4 m' w7 M0 C( r/ e5 l- J' V

dBW
& A  u$ b; q% `8 W" ?3 k1 r0 w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.
( p/ K" [( O7 K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.
% `. W2 U: c- C5 H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
* r; f6 N2 I! P! I, Z3 g6 d) U4 F7 e0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
# M. d9 @9 z. N+ Y+ ~2 G: H1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
: H) b3 ~, y0 d" p" ndBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
9 |4 D7 z/ B" R5 U1W= 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,
4 c; P5 Z& o6 B& f# P4 L: 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.
/ T4 v& I3 [' ~" Q% s
4 P: ]2 Z" z$ u+ u8 `" y' {
; ~( W7 v: S' c4 M$ A6 j# TdBr
( W. K  G7 |; P$ l/ bdBr 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
5 f. v5 d, @4 N! {& U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.
% R9 A2 e) z6 {, H  L那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.


dBFS
& B5 y+ E/ ?2 t5 @; w分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
) w  z$ ]  a8 P) b! q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" ).
% {) E4 K$ S/ M+ c8 M: k& w這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
4 M# c4 g7 @; R. k0dBFS 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.
. c* O4 P: E: |. R. e1 V

& c8 V3 ]) C; idBA，dBB，dBC
& I" I- r6 E) |9 E' z2 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，
- @' Z2 G/ u+ I+ s6 f8 o' r/ ]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，
+ ]# T6 }1 v( p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% _! |* \1 A8 l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。
' s# R# e1 C' z) |- r3 I
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
. q- \. F% E  J* }
2 |) I0 u3 W+ e+ h聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
% a0 O  X, t* U: E6 M0 F' R
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.

7 H! d) s' j) w' D0 \1 Q! J  l4 o# [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 t% l, ?0 _! t# v2 ?
/ `1 _3 H. H8 s! _5 {9 w; q
/ i# q8 x( m4 L# I! h( {) ^- N% F

sax-1

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山东老孙

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