【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
' M  i6 W$ V& C" e6 o6 w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
- p6 P! C6 f4 `( z' q6 \2 e6 `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、
容積體積的單位、重量的單位等等，
$ S; i, I+ X: s! \. ]$ R+ v3 d6 v( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
: T" U. t5 l& p5 \) u* Z1 I1 \  i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。
6 z3 I$ O/ y8 N. t! }1 O1 C1876 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
7 X: X+ E( w3 p0 K3 E2 P/ z% Y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。
4 b! Q+ k( Y( g7 R" z1 yBell 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，
+ f: F: Y4 R1 z. D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。

dBm
( z/ h9 B9 D) v( y3 H" u$ {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
3 ?3 y/ A3 S& U' B+ x" D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)
, Z) n) ]. x, O! m6 b6 A  c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,
- Y; n  z2 ^) V( |3 C也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
# \% w2 \/ |$ Y) t5 ?# \4 v$ j1 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：
* o/ M1 c, ?4 j7 n: M4 ]) g! _
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
+ y  o- O* S# v; I8 `( J8 ~
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.
1 U& e& Z+ A- j% S5 o# A7 Q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.
' W9 R3 O( {" {: K
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
# f9 J* _! U  J- v2 i+ [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
6 P+ W/ @+ U6 _. y% `

5 f6 i4 v3 }" z/ _, O9 MdBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.


dBv and dBu
. V1 n# o" l; v, Z6 }小寫的v 和u 表示相似的東西,
6 `' J/ b0 v( MdBv 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
% J" u. [- N/ A2 `! Z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?
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 T0 _' G' d* J; i但起始運算是拿0.775 V 來導入,
7 `; }  x) a4 n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,
1 @$ A" m' l' l2 h0 f' \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.
7 G6 f6 Z8 I4 x" j; M$ p5 n, [我們觀察其不同之處,
& @5 }* ^4 H# k6 e# ]
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
6 ?  _9 Q4 t: [5 `) U' t3 i
- B  P. r$ E# g6 j: t( w7 ~dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
' u+ u+ K5 E- r' r; t. z" g- S% |
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.
4 }. ^9 K+ w1 Q8 C/ `& j! M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?
1 F' X! e4 A# I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
, {9 [' a! T! P0 `# K1 U* h: ~. L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。
& b/ Z, t7 ?8 ]! B
" Y5 d6 `& [7 n6 w& o
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.
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.
2 U! N* v, z3 D1 [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
9 r% H# O; s8 t2 ^! R. {% s. z3 u+ `( 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,
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
6 w3 O. i$ R% f! P6 V裝置或專業級的設備.

! L* L( n7 u2 ^( K8 y. g" ]% l
/ i! K7 V$ K  P4 ~0 x$ W5 R& hdBW
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
$ z8 X! _/ X9 ]$ k1 [. FdBW 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
* A4 d) U& y# x' Y3 J) w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.
% D2 P$ J8 S6 V3 g& V- Y1 L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,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
' q+ Q/ t( i1 y! E1000W=30 dBW
, _3 a( V7 B6 [- a當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
5 x0 m+ Z  X$ g2 ndBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
  v& D& U) F7 D1W= 0 dBW=30 dBm
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
+ Y9 k. {  ?. q" r, p8 m下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,


& |1 r: `  J7 c# 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.
  C& T6 |+ j; F: }/ o
+ }2 _0 i# K# ?4 K/ m) M5 `
dBr
7 H) l  f9 s% M  K" ?& }3 y' |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
* U) x+ Q* h! t+ y% k) G8 ?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.
8 P8 \* _7 _- D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.

, X: `# d8 j# J7 z2 h+ b5 I
dBFS
; E; x; m6 w4 Z& _# E1 |# G; Q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.
( S- a# j5 {1 ~6 ?; |2 a, [9 m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
3 a2 O7 {; \: _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，
" f4 F2 v; c, g+ w1 C% Y) 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。

/ L" m1 j: B1 d; \9 [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.
  A- G0 ~4 {8 d5 h6 K, m4 t! F2 @  {) O
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
  h: O6 n' v, p  z* k
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。

" h$ W4 F0 E5 M+ \4 {9 @' c' Q

sax-1

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山东老孙

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