【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
+ b5 J' [& G, u8 H! K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。
, L$ u4 n1 ?3 d; {' m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
$ W( {5 [4 H9 Y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、
0 y) V$ P: T! r; ]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
7 X! @0 O+ l. S7 l# B# r7 S倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
9 _! h5 m. r$ v* U. q# 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
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。
8 {  l" m" T* L  J' E4 _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
5 |& C' G+ C! N# y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
9 u% h2 T/ e1 y- gdBm 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)
2 j: X1 x$ [' A! T! W5 u$ I' z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,
% y% t) `/ F6 H也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
" E- r" k8 Y+ ]/ h1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
: a# D) O4 K, Z8 z) bdBm 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：
+ |  y6 E& c6 V
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )

9 [+ k$ h9 [& A  Y0 ~P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

& S" f5 f! O/ Z( s9 e7 L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.
- T3 [2 c" L9 V: y# H
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
7 U7 Y- B. e/ T9 k: T3 {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

/ J0 v) l: B1 R
$ F/ ^( ?( b5 _" n% ~dBm = 20 log ( E / 0.775 )
. d- S" ]8 ]- A; r- X% }" Q) s
式中的E 是經量測後得到的電壓值.


dBv and dBu
小寫的v 和u 表示相似的東西,
) X4 o1 x" g, n/ p9 q2 b6 OdBv 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
8 g3 j% ?& w1 V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
( Q: c* z- Q8 x0 `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?
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,
5 j! V$ `2 s# r; r但起始運算是拿0.775 V 來導入,
" W4 }: A' l; 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
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.
我們觀察其不同之處,
0 G: F' x: M+ }8 D
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
! a9 m$ G. m' x+ o: c
  X: y7 s# ?) _; M2 k; idBm 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,
1 _4 f$ u" o& K9 u1 Y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.
$ x0 z6 Y& {' `7 s. g4 d1 S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。


dBV
8 \7 w4 S3 Z* m  p2 s1 @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.
% e! N8 F6 @- D7 F( A9 F* e: Q' _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.
6 x8 Q$ G" q( G$ Y( }8 h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 R# r! f: g+ s. _5 Y' q( 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
, [: v$ N* u7 f/ J  V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,
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,
, k- M! q" j5 F  i1 w( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
% Q' D3 e8 j( _' Q- h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
6 Z5 \  a* J8 _2 X裝置或專業級的設備.

3 o0 S: O9 W' u/ k
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,
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
" E( B# ^+ S1 M: m5 ]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
; T. B; z" U- \當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
2 I+ g  c2 }$ ~$ h( _$ adBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
9 q+ {1 L" \" ], }dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
0 O' Q# [* f+ \9 |$ V下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
+ V8 e: u8 t9 P8 m# f
0 z$ M& B* B! }9 H7 Q$ |
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.
: n& ]7 U! ?% H& E
& G# ]6 b: [! d! q& D" A
dBr
9 p; c; _& S! X9 e$ O: d2 K' e- [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.
/ e7 n- Q4 }8 ^' Y, T2 x; V% v9 n! Q% `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.
3 o% C& \7 J: q0 c

+ L/ u5 [1 r! u7 M, O7 H  vdBFS
8 e" X' M! U) c5 c% R; T4 ?& W8 S) B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.
4 @. ~* H( w6 r  H! ~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" ).
: }! z9 \% y. x3 U1 K6 |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.


. ]0 R5 D3 D! q7 O7 Q7 H5 C/ \dBA，dBB，dBC
( j/ s. k2 U  x6 g: [% T+ @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，
2 ]$ {- m; w& ~8 x5 o/ ^1 x7 r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。

( U6 x$ M- g  F6 }& Y" v2 H聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
# s- O% B8 n( K
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.

, P, f4 n( m% W( i1 y* kB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。


; L; C3 D! ~% H- A8 f: w

sax-1

学习

山东老孙

科普好文章，赞

最爱REVOX

学习了，