【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
: w- T# k( s# 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
' n8 T* P. D; R  z6 R5 _- R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
' X2 }5 i) u3 X. m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。
3 `6 I6 ?" V/ R8 ?1 T' }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
; ^4 p/ O* s5 }1 L# k+ }( j1 D倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
) Q8 V/ `( n5 I; S+ Z' Q1876 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
& b8 \, @  i; ?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，
) ~$ G' w2 Y6 O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。
7 O& _- U) j$ E: q; N" W! dBell 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，
! O( F) y; b& e: c$ W' M; `- O8 Q4 c+ _* p此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
9 r& a# x3 x. 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。
* D7 E6 y( t9 x0 V& o7 d
9 X- s6 \, U( S: w1 V# udBm
2 v# b, j* n: `0 |+ D' LdBm 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
9 H/ y2 B: e9 g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)
6 v& e0 @5 R2 ~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:
6 L5 }7 S/ m/ O5 a1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
  d" w4 P8 i' Q# k* D6 `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.
8 c3 x; C5 X( h* [5 R* O7 W6 }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：

0 y4 s4 L+ C* j4 R/ L' bdBm = 10 log ( P / 0.001 W )

6 E9 m5 l  n# o& E. DP = 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
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
, n! R0 W1 k  U4 i, t4 q8 P: R% }在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於


0 p5 v. `1 G4 K0 vdBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.
2 n/ u* [) z/ {  B1 L: {0 M

' N- T+ u) s+ H* |& E  hdBv and dBu
6 [( ~6 F, a; E小寫的v 和u 表示相似的東西,
* ?$ f- S2 R/ l4 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
3 ]* D: r8 ]7 ?  \# h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
- o8 w, @; [7 w: U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,
8 s  |% C! [$ x! ~5 mdBv 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,
  s) _$ D: c$ h% ?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
; @$ c  V& J: h3 ]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,
4 [. l% v7 o# D$ n% `- D- @" Y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,
  p. b4 O7 `+ j- I9 N
dBm = 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,
' ^- T' R, E+ _7 W# h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。
! k2 J7 O! @+ c

( f6 r. k8 u2 n0 }4 r% N7 X: UdBV
# f3 n4 X. N3 ]) O  V$ h7 G# |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.
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.
( [( @$ e6 R4 k+ W5 s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
5 ~8 }/ {6 y$ [1 G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,
4 s* B) h; j/ g2 L3 m" [( 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
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.

; d% t$ G2 Y1 L5 ?
' O3 ?/ t6 D- ?/ q# Q/ `$ l" r- ddBW
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
# o* {8 j" U# O" JdBW 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.
1 t8 f! D( D8 q( n; }  q$ y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
9 U: S# f5 }8 v6 D0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
+ h( J( W3 r1 h2 l當dBW 代換到dBm 時是：
# f5 Q) M$ C3 B4 K& k1 ^: y7 M1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
+ ], @( i7 t/ H8 N( I6 L; F1W= 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,


6 s( G# ]! z; o. v( Y0 Y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.
2 l# x5 Y3 j% g0 s: i  H

4 U" |5 R  i" ~$ ~' hdBr
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
9 g2 h+ b; q8 }, f$ T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.
4 e& E9 a3 K' o/ b2 S3 g9 n3 M! ?; e. `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.
0 ]& v5 Q! W+ Z& u7 {$ h: `% C
& m! W8 o) m  c& {& ~
' ~- y5 e  l* T+ ^; @! ~dBFS
! C9 Y  u$ T' H3 g9 n0 N' ~; i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.
, T9 o5 l! M9 V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" ).
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.

! I) _. Z; g9 }
  d& C7 D: t; AdBA，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
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。
- @- f; u! c7 ~# ~3 J' ^
( h, r1 t$ U) b6 p$ ^$ M聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
' v& m7 j% \8 [; {; s, f) o
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.

% K0 I  t/ v4 P3 |6 j聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.

8 f! F0 x4 {8 o3 W. n8 P2 B0 oB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。

6 u/ v/ W( i7 b' m+ G0 i& _
9 K3 I0 t( K  |  `2 t

sax-1

学习

山东老孙

科普好文章，赞

最爱REVOX

学习了，