【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
2 d6 M  X$ `3 ?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
4 ?. f) C, D! Y  d  D0 P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
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、
& A, K2 \+ D* q- ]$ N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
& Q1 N4 Q: v+ V+ d# r% s倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
/ C, ~' |# c9 O( s1876 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。
  ]/ x- j% [0 T1 V0 }2 P. Z8 W8 J4 vBell 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
1 G* l# r4 t5 ]9 T% s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，
+ f/ C' T1 O% R* a此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
) Y% C' t3 a' g" K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 g/ }6 b0 W+ a5 G# L4 LdBm
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
. Q$ [1 a, @/ N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)
8 H, Y* A4 G4 k! f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,
. x) F; d. G+ b也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
6 l$ J/ t! k1 B; L- w1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
$ L& t9 |; {9 a2 d6 e& RdBm 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 )
0 y, F# S: O8 r( n9 K" ?
! j# c9 ^3 c0 z& l. L* IP = 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),
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
+ T; e, B- ~2 k* z# R  mE= √0.001 × 600 = 0.775V
/ u7 j  ~4 ]% X- R
  c4 j4 K- c# H: }; W7 G% G* S& u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
1 `$ [& e2 t6 t' o% A+ D在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
  u, |2 l. O! E! H" y: S/ E
5 B, @2 `9 n+ h! p" y" {
! z" ^; d! x, v) q0 w  adBm = 20 log ( E / 0.775 )
$ v, ^* A9 n) o8 e* h- F
式中的E 是經量測後得到的電壓值.
/ R( q4 O6 e: g% X4 w+ ]

dBv and dBu
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
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,
( S# @- L  L7 }2 V& H4 a" f, cdBv 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,
但起始運算是拿0.775 V 來導入,
0 `: w' l8 Z8 X, z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.
( w" `/ y5 ^( S& S# h" Z& @  d. c  f我們觀察其不同之處,
; Z$ m; I% N( A) O' @  H4 e$ \! e
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

% O, r! {, [) S6 o; QdBv = 20 log ( E / 0.775 ),
; |+ @) r5 ]3 ^& K
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
! G1 ~( V/ A$ Q: E! }5 \# CdBv 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。


, H" y7 {- I7 \1 p. \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.
0 M- _2 y: Q4 \+ j+ Z) i, p" e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
5 F, t$ M( N# p8 R5 M$ h9 J7 ?( 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
5 }% C2 p& h! p, A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?
( V2 \8 x+ M! I! R- F) 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,
/ y% e5 ^6 W3 V7 B1 W2 W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,
$ p7 }, B( B! |3 a3 E$ ]4 {& _( 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
5 K- G5 @+ |9 f( d$ J/ ]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
' |; y# T$ O4 V& T7 J8 A$ Z+ V# i8 f; u裝置或專業級的設備.
  e2 |( q# x) T$ f$ M- s

dBW
5 q1 y4 |- C2 k! S它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
1 G8 }2 O% R; U, A( h5 HdBW 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
& `+ ]0 O& K, R7 n0 B8 G0 dBW=1W,
* Z2 m8 W( O& P100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
1 c( @0 u! B1 ^5 Q當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
6 ?8 y' o- t! O5 T. q% S1W= 0 dBW=30 dBm
8 i6 z  p# l. R3 JdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
* N6 h$ K' J. x+ v下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
% C2 m) D9 f& e! f4 b" o
' J" Q& x5 [/ ]
, ~6 O( s6 l* S& L! @& b# N2 ]" |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.
- L. ^, @% t+ x' s2 u

dBr
8 A! P! [' {- u2 o- |9 p4 vdBr 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
+ L- M; g' y6 `9 x6 T: l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.
那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
6 W/ C, p7 u% ?: N" w
8 L0 M9 N( m7 k' U2 h6 u- K. m
dBFS
) M! n8 {5 W- S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.
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" ).
) e0 j+ k9 z/ ^2 ?" `2 i' W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.
; h) v2 s8 z& Z+ N% j; R$ ]2 }- J

9 l/ f. _' I( S. Q" P+ p' @  ZdBA，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，
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
8 n3 c8 ~1 D' z( s; a$ ?0 J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。
; M. S% g1 U- O8 U
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
& t8 X* w8 j$ ^* J% r% g
! @$ I1 h) d! M2 E# O0 z; R# G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。

" F1 l! L% X& m! J! h* s
6 }: U$ \% v% h

sax-1

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山东老孙

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