【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
+ v- u8 t* X: [' ^- T# O) W2 f# ]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
2 u; `+ I" y  _. P8 q6 B6 b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
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
4 K1 c" V* |) o5 V1 y* 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、
; J+ s( @6 D9 W% B7 P( D! q容積體積的單位、重量的單位等等，
+ i& J$ j  r4 G& ?& e( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
$ l% q9 }3 J# _! I% P" @3 @2 d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。
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，
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
, Z) O, G0 m+ f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。
6 j- k6 @- e0 S5 j  F: ?( w( t
dBm
* h( i/ o0 u* P: t8 p9 x0 ]+ v) ZdBm 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.
1 K/ x  z7 U3 F5 N: ddBm 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：
5 K4 R; r$ K; a7 u' u' _' K+ ]3 j
+ n4 ~  C( c* }. k/ P; LdBm = 10 log ( P / 0.001 W )
: m9 N' F4 O+ R4 R, u5 Z
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
- Y, \; m4 ~2 e- R1 S' L* j7 a, Q; S
- V* R8 c$ Z, V. z* u) o' U  O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),
, U6 @3 c( z1 `! b$ m7 I我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.

. ]5 x1 B3 Q: W# D代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
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
% _! K: G: t( h6 j# w/ R& z

dBm = 20 log ( E / 0.775 )

. |2 {* q/ m- Q. a! x式中的E 是經量測後得到的電壓值.


; C! E4 `% E$ v6 v+ }dBv and dBu
0 v& ~4 ^$ S$ t( ?3 A/ m0 J3 H小寫的v 和u 表示相似的東西,
7 N$ p9 i3 _9 V$ `2 S3 q' 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
! ?. T1 v; L- U$ v( W, p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,
7 o  Z/ S( \0 U6 q, o2 {4 _7 G# _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?
6 q& e/ `/ j' U; m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,
% A( l. z4 p/ T8 }' J$ C) U8 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
: G7 y0 y, a8 {8 `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,
$ q  i0 H: i8 [6 Q! b( ^
5 r* d6 w! T  HdBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
4 I$ Z5 j- `$ K; [
7 B' K: H( R. z- Y# OdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
7 Z9 n& m. C: LdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
6 t7 b$ C1 a3 {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
' l8 Z! {0 Z. [1 t( Y: v: |" }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。
& _4 D( A3 v+ S: _& C9 C% L, ?7 ]

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.
' {& E" _3 L3 D$ i6 _) s7 a  c. l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
; b* p5 K/ X: G4 ?8 d& P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,
( E. }' |2 P! Y7 z$ j1 y, Z/ `! m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,
% f9 U$ l& s( r) K# T6 k6 r( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
( y5 j! t* y3 e' T/ r" e- |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
6 j0 A0 O* W8 @8 z( G' C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.
8 e; M: c+ \) y7 ]2 z  h
' ]. {- R% I# ^3 c
dBW
/ ~2 ]. G& N: [4 `: X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
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
# P6 n. y0 |4 _% n, N% t0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
, P: [  _) T* n當dBW 代換到dBm 時是：
6 S' n2 k3 n' R  k% V1W=多少 dBm
- }  X9 q, _4 }. D. r' @dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
! |5 [+ `! u$ Y0 R1W= 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,


9 C8 t% U: Y2 f2 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.
1 X$ _4 {8 v0 m, `# I9 B
4 Z7 ^, H* Z/ [0 h: g
4 V9 {! k7 F8 T" T( b- b3 EdBr
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.
: P! a. C5 V" r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.
6 ~( B) R& i- P. M9 k那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.

. e5 V7 `% ]: T  P# t
dBFS
6 n) b) U. a  @) [分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
5 M+ X. q, \, v3 u2 m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" ).
+ o$ e( w% z. A& |' B) s; o  W6 n這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
+ N" |) p; e3 A0dBFS 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.
3 F* L8 l1 K5 n
7 m! ]* c, D% E0 X  M
4 s/ [5 i& x9 `1 [2 V& W4 pdBA，dBB，dBC
" ~# n6 w) n( Z- x& y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，
0 W3 N4 [' K6 }% c+ M; f! _" C3 z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，
7 w& z" Z* J0 h2 h" 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。

聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
6 c! r0 ^: M$ \' t' `
& l' T- ?+ d7 |; K+ |+ K1 t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.

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。


( \* x4 N# H/ E! Q

sax-1

学习

山东老孙

科普好文章，赞

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学习了，