【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
/ F% k# v# o2 m' k  U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。
( H! t7 y. d# t" ^# T分貝( decibel )簡稱 dB
. y6 \6 Z5 s( \, 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。
& i9 A5 O) F: N& {4 w4 E5 M" c9 U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、
/ _2 V) Y. }* ^  V; L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。
3 f. t7 w- K) J6 V/ X5 l# c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。
7 i, [! }* h  ?/ T# S9 x4 f; \. y- g1876 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
4 Y, a/ N% V; T8 ]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，
' _7 D6 ]# ]8 M, t, P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。
6 e$ ?( O, m: q9 rBell 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
, k9 V* H) Q- S( M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
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。
/ B( ]/ z& c% z; E; y+ U
" Q6 s, Z0 b' L, MdBm
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)
9 @. d) B% u( {( p. O* D2 u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,
5 E7 ?- G4 R& p" O. \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 )

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.
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),
. J+ H+ k0 Z/ t# t# H8 g我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.

1 }2 b+ G- M1 a1 m" Q8 u3 b. t代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
: D2 Q: l9 e( 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
% X: B! i/ g1 w
( Q2 f4 K/ C- M" G# ?$ a0 {" \/ F
dBm = 20 log ( E / 0.775 )
1 ?& L- I/ c0 U) k- n1 N* ]
式中的E 是經量測後得到的電壓值.

  L4 T2 r. F  h9 _; A
) L( Q7 ]. M  s" l% ndBv and dBu
小寫的v 和u 表示相似的東西,
# [& Y5 P" d$ ]9 N6 b; [* R  d) hdBv 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,
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?
9 d1 i4 u! O7 J2 D, s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 z4 Z; P  n8 [3 K6 f, Y但起始運算是拿0.775 V 來導入,
* l  v/ U; |; S0 c. m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.
% d  [* b) r0 B. g# P' x我們觀察其不同之處,

* G- R, d9 z) m# ]- g7 @2 bdBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 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,
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
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。
. X7 y0 @& `$ f4 l- L

dBV
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.
7 i# Z: g& B/ C4 g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.
& Q0 S) R/ Q! b% m9 m. d8 R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
0 o5 C( N+ @: f( 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?
# z6 U0 _- y& _+ d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,
% `6 |2 W+ ^) J* C6 _0 E2 j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,
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
. X3 q( V! G6 W+ V/ H' H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
. E: }4 G/ Y, f7 t/ v5 x裝置或專業級的設備.


  f0 M% j6 A# i% L* \/ G6 adBW
$ ~/ Q: e" M5 l( c- b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
7 ^; n0 E, g0 S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.
3 ]8 M8 |' G1 q2 L/ C  N3 g1 V( o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,
  [4 N0 y' h& S5 X* g& P100W=10log(100W/1)=20 dBW
6 c5 g0 P* R- G) _1000W=30 dBW
) M9 W/ l5 R, ]. l當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
, u6 w1 P, ]7 [/ Q/ q1 I1W= 0 dBW=30 dBm
$ V0 d; ~7 k' M4 j& pdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,

6 Y) g1 f; p( N* |! S( 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.

# y3 U/ c8 @2 B; I
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.
) [+ ]( ]7 Y. T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.
& V/ s/ C$ m0 p9 _3 s
0 T) m# j7 z2 c; r1 z/ O
) e; e- ]' ^* I6 @dBFS
. Z) M# ~& x" m" A分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
! f9 |* S& H' {- L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.
$ x- O7 U5 V( c3 s& E9 P3 J/ s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" ).
. w, [* Y7 f! b3 ^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.

+ b  B/ a1 k4 v  [7 ^) G
dBA，dBB，dBC
  s+ B1 j# ], P) W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，
4 P+ a* B! H) Y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
; w3 i6 Q# W7 r  r: Z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; B* B! X4 C( m/ Z
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
# m& ?# `2 n: `8 U; K  p+ Z( c
/ D3 A0 @: g* u) {0 v聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
+ f. u! A9 ]( I3 j- T2 Z
. f9 B. L* N3 @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。
9 @5 h  e0 x% _- }. M
9 L9 J9 W8 g9 X
, W6 q3 Z( Q( S8 X' d; ]

sax-1

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山东老孙

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