【关于音响中的dB(分贝）】（转）

红灯记

                                                吳榮宗 主筆
6 q+ _: y8 S% Y  r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
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
* |0 T: u: X& P! h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、
) H, k4 v9 w, ~& p容積體積的單位、重量的單位等等，
9 V  G$ z1 n+ Z0 {0 }( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
: U! J% g9 z/ Z% b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
; ^1 I7 u  g9 X6 Q3 S倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
/ H6 Q2 ^( E% H1876 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
$ t& V! X# T" p& H; J( N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，
0 i# v! @0 ^0 y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。
+ p0 [, a2 v- Q" e0 uBell 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，
此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
1 u: T# d2 Q6 |9 E& N% 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。

dBm
9 G5 ~& l/ D1 `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
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)
2 f4 J# Z5 P% L. C) E; A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,
2 ?4 ^) z  A7 \( L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.
4 `& o  F& Z9 h. u! O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
/ B; c% Z5 _5 X1 g3 e  ~是600 歐姆，是有跨街負載的。
其方程式為：
6 V8 G- @  `* k' H
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
% C% X) ]- O4 z) B
: x6 ]2 Z; }7 ~  @! J$ tP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

5 x% s6 f4 R$ f8 t, _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),
5 ^8 O; e' \  A/ R8 H  ^我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
/ V/ B7 C; n1 H4 Z3 D
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
* E# N- _* _: D+ x% [0 T6 v2 b
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


dBm = 20 log ( E / 0.775 )

# d% _' J" a  T. {- q+ y) h式中的E 是經量測後得到的電壓值.
0 }2 x5 u! M& a. m6 p2 A7 Y

dBv and dBu
小寫的v 和u 表示相似的東西,
6 W, ^7 ?5 ~; q8 ]5 M9 |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
8 @& U( z8 A6 K5 X6 ^5 Y: [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
6 W; x3 ~2 R, w' |& c, y8 e% o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,
: G! W. v4 V# _; x: Q) h' NdBv 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?
  z8 u% l, d/ l) ~# \) _8 ?! y+ U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 d2 @, w* p8 }3 |2 ?* n: g; |但起始運算是拿0.775 V 來導入,
% M6 v; Y6 }8 [, E2 V: [5 x0 f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.
我們觀察其不同之處,
9 K9 G/ K+ y" G8 H; ]5 H0 ]0 s" u
$ p; k% [/ a: A+ n% A+ j. ddBm = 20 log ( E / 0.775 ),

, V0 j7 y$ b. N, |* _dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
- [* I1 ]: V$ S7 q7 I
) U: B* c- n1 A# X5 Q+ {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.
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。

# ]5 }* X) A2 A3 m
9 L) \9 A, b+ R3 {3 sdBV
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.
$ E: i3 W6 M2 a( f/ z) B# h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
. V) x) B$ Y/ X( 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
2 [' z& ~. [1 j, c9 K  J" 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,
# B7 H$ f& H8 M+ j$ \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
: B8 B& c& _3 ]9 \  ~9 I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
# ]0 ?& B1 j* r; _裝置或專業級的設備.


; [6 B, h2 z+ u  k8 X9 D% }dBW
7 m/ }4 G$ t5 |7 Z它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
2 v7 K5 r3 ?5 }' EdBW 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
( l/ |4 ~9 Q. ~' ~  d, j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.
: A, z0 F  ?* Q$ |, i- y3 c如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
- P$ r& W+ Y, d1 Z6 E  m% E0 r6 ]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
1000W=30 dBW
9 k3 q( B% u; j6 M! d, ]: j7 [7 w當dBW 代換到dBm 時是：
3 p" R# d# H3 d1 a- `/ T1W=多少 dBm
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
1W= 0 dBW=30 dBm
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
8 M$ R7 Q( `% x0 `6 ]下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
# W+ O( W6 m/ y0 Y+ u* B

- L' A- K( D* [6 K. G  u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.

' [# Q! e4 e( J( X4 p
# }5 f: s& P3 h/ udBr
$ E3 M6 }. u+ L( k, t7 A! j7 gdBr 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
% Z9 R+ w' W- o$ k& r: D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.
/ M& W* [/ r' x/ o那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
/ i7 m1 m+ c* D% }
5 q& q; M3 k7 O' b7 T
6 p1 ?6 ], Y0 V- AdBFS
5 y0 I; b# s) l分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
& c% H7 c$ t$ \0 N% U. h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.
- Z# F+ f- C5 F8 T5 ~6 a* n. z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" ).
" {1 s9 d; e3 j  ?- i這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
" R! y: Q/ ?' a# p- V0dBFS 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 ^5 c, Q- z4 g! P; D* y5 \
* m  T1 H+ k( Y- R. Y: `# qdBA，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，
! F5 g% t. c& m( P3 G5 j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，
6 o: e5 A* @$ p1 I( U. d$ s- I3 p' h7 W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
' i! D- }. S9 A1 z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 D: n. r2 v3 B; R; I5 u聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
# z# u9 K0 Z4 |  q( D) s
6 W% {: d9 K2 P; d5 c7 q4 C聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.

3 v. l* k& ^  ]& o: Q聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
) ~& Q  q! g7 F6 O. f
( L9 @+ Q4 y7 S9 _3 Y- CB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。

/ ~& I- I3 c7 y& S: ?1 j* J

sax-1

学习

山东老孙

科普好文章，赞

最爱REVOX

学习了，