【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
5 T9 w% T0 B: @. P! y/ a  O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 U5 F" O; F; m. E, {0 K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。
) q. G9 r: ]- ?( D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、
# d8 ~( y' L! A容積體積的單位、重量的單位等等，
* C3 S) e  V6 @" N0 U9 l$ @& M( 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
- e) l: `/ l1 x) j0 w) o: H8 l! h倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
! N+ ~9 r0 L7 x# f1876 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，
7 @  w- o7 d& X9 U! n3 i' e+ }% B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) [2 C& R9 W0 nBell 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
3 k0 s3 N' R" {6 h, k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，
1 Q$ C" m4 K. C9 e/ b" ~( E此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
2 [9 x9 Q) I5 Y; d7 j6 i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。
$ n( T9 C# r6 X5 w! P8 }
dBm
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
+ X  R; v7 m! \9 q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)
( S5 O9 X  l* {* i* I4 t7 J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,
6 ^( Z1 N9 v5 O* k' Z  U1 A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.
* W! y9 O: I. [0 c9 x5 H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。
  y# n5 s8 n0 z# r, C" @5 V其方程式為：

$ D: q+ [% s$ d+ ~* ~. p- L$ t( b# `" ?dBm = 10 log ( P / 0.001 W )

P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
$ Q# N& I; _* b9 ^
& G% k9 V3 h+ Y5 p3 r式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
# E% \0 _2 T) {, `# K; o8 A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),
8 p5 e9 Q+ a- ~  t, W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
) S& ]6 K) f5 u9 W
0 A9 X* W# ]; q7 K5 c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
; W; t/ \/ S! U( t0 A$ W在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
0 P) Q. h7 V/ H1 ]* @# }5 c; T

dBm = 20 log ( E / 0.775 )

( c  n& p2 T7 H" k5 J" P7 U  u3 L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,
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
/ t+ m$ z; Z$ }1 i6 q$ P' ^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,
% U4 W/ o  \" \3 S, _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,
4 Q" e! ~6 D4 O# c+ k但起始運算是拿0.775 V 來導入,
, K0 {; B% P! M8 w; V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
* I& G6 G9 z& c" f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,
5 n/ K, m4 A# e) W1 q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,

dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
( p& C- s+ G/ b- P1 D7 _7 g7 R3 q
2 D2 d7 _4 ~8 s# f3 ?/ \dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
8 F/ K! ?1 t. ~0 ]  I
! X: z! s$ g/ V* c$ Z  k5 J# ldBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
& v$ u2 T* H2 O& L5 |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?
7 ?$ a* p) e2 ~& P0 x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
. R7 c8 g/ C. G9 i- M: y9 q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
! [- X" B! u& ]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.
' A5 R4 t# P% C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
! C! ^- U. l% W( 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?
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,
1 i1 C# u/ w" P4 b# |5 e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
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.

' a4 ~1 T" ^2 j. h
5 P9 w5 d7 b9 ?, [dBW
* h( H5 e! \: `# H9 w) L8 \8 o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.
" _: x/ e2 R9 h) X5 F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
$ }1 S9 U" t9 d0 s6 q2 ?* T7 i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.
& ]' w& ]& a, R# ]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
  N& E( `$ b- P: x: |# r4 c0 q  `0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
/ z( u7 q0 k4 D, V/ l( X3 x當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
: l6 j5 i" H* W, q8 PdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
' W2 ]* {9 l1 Q/ W7 c1W= 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,


3 w1 s: v$ |! A  \$ J1 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.


dBr
% N( q: ]0 z+ ~7 d. WdBr 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.
$ C* E* [; Y% H8 ^# Z' m8 J, 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.
. g7 v$ D/ d) S$ m  I那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
- @- u1 O8 T9 i: |1 }$ g& N1 v

dBFS
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" ).
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.


dBA，dBB，dBC
  ]8 P7 u6 b& x+ M9 v. t) o& r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，
; m8 X5 r' x4 S6 V) d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。

1 ]- L. _4 A2 {; w3 J# P& \聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.

0 S& J! ~" J3 `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.

; y2 |( ]$ t  P! |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。
1 J+ n$ X+ @0 b) K5 e5 `

/ g5 U  B% a9 k. D

sax-1

学习

山东老孙

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学习了，