_吴荣宗 主笔
从事声音工作的朋友或是业余爱好者.每每接触到音响设备或是手册,都会在一些数据之后看到很多你
熟悉的( dB )字眼.静心思考一下,真的了解吗?甚至一直到你离开人世间都还不知所以然.哈!
它们的过程是怎么来的?说真的任何一个单位数值皆可导出及写出长串故事与原因的.尤其又是这种事情.
又必须很多的”加减乘除”那这文章又太太学术了.最后的命运将会被忙碌的诸位弃置于纸蒌里.
Ok! 集各方的资料,去掉烦琐的,我们就以简单的,白话的,少一点算数来Talk about (dB)!
分贝( decibel )简称dB
早期生活上,辨识东西会以大概,差不多,或是用比的,尽可能的让对方或自己了解有多少多大.
当文明来临与成长时.对这样的果付予大众所认同的刻度单位种种.这样的规则,无不充斥在你我的生活
里.例如长度的：公厘、公分、公寸、公尺、公丈、公引、及公里等,还有在面积的单位、容积体积的
单位、重量的单位等等,太多了,现在回到本业.我们是属于电学的一部份(弱电组的!!).对于声频
( 声学及电子声学 ) 方面的单位,它是以分贝(decibel ;dB) 来做结果的.
现在先来给他说一个”斯多里”story.故事啦!故事发生在英国啦, Alexander Graham Bell ( 1847-1922 )
这个人成长及受教育于英国.(命好哦!)天天都是书卷味.他学于英国爱丁堡大学伦敦大学,
后来任职于波士顿大学教授.一生专注于科学.1876那一年翻身啦!不得了啦!发明电话!我们都知道贝尔
发明了电话.然而重要的是,他发现我们人类耳朵对声音强度的反应是成对数形式的哦.
大概的意思是当声音的强度增加到某一程度时,人的听觉会变的较不敏锐,刚好近似对数的单位刻度,
这使得对数的单位可以去拿来代表人类听觉变化的比例,当然啦,这基本的单位为Bell ( 贝尔 )就是他
创造的啦.为了纪念他的发现因而命名为Bell 简写符号为Bel ( 故事完. )
Bell 用在远距两地计算时是ok 的.因为Bell 这单位在实际应用上太大了,我们用在小讯号方面时就须再
细分以十分之一为一个单位,如同你在使用电表时欲量取小电压时,会自动往下播切一格类似,
此即decibel ( 分贝 ),从英文字的decibel 这字是个复合字英文的「十分之一」,「小数」是decimal,
其缩简写是deci .这样的deci ＋bel 因此即成decibel .而这又有简写符号为dB .注意这「dB 」.
这前面的d 是小写而后面的B 是大写.记住不要写错哦.
分贝( decibel )
dB 是decibel 的简称及简写.中文一般译为「分贝」或「分贝尔」,
分贝是「贝尔」( Bell ) 的十分之一 ( 1 / 10 ).
「贝尔」是用来表示电信功率讯号的增益和衰减的单位.1个贝尔的增益是以功率在放大后与放大之前
的比值.在实用上,为了方便,通常使用贝尔的十分之一,即「dB 」为单位.在术学上,贝尔就是对数的倍数值,
乘以10 的值即为分贝值.
dBm
dBm 是在一个电子电路内,求得一声频讯号电平( Audio Signal Level )的量测单位.它在分贝( decibel )的
领域内代表所依据的基准是1 Milliwatt 的分贝.ok!另一种说法是dBm 所标示的m 即是「milliwatt 」.
在个电路内其阻抗为600Ω.它参照换算相当于一个0.775 V 的讯号电压,这讯号电压是RMS 的电压值,
*关于RMS 咱们日后再叙.现在主题是dB.
也就是0 dBm 因为0.775 V 跨接个600Ω的负载即等于1mW .即 1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
dBm 的m 是小写的m,它表示1 mW( milliwatt ).但是现在阻抗( Z )通常省略了不提示.不过大家要知道的是
一提出有关于「dBm 」这个字眼时,即表示在任一电子设备的电子回路上所量测有供电的阻抗值
是600 欧姆.粉重要,然后还是要有一点的数学须要知道的.
其方程式为：
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
式中的P 是量测Power 的数值,单位的表示就是Watts.
若以0 dBm 是测量于跨接在个600 欧姆的负载下(在这里明白的指出了600欧姆的负载),
我们己知道这0.001 W 己经消耗掉了.
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是说 0.001 = E2 / 600
E= √0.001 × 600 = 0.775V
因而当0.775 V 是量测在一个600 欧姆的回路上的话.那0 dBm 就是讯号的功率值,若其它的电压是测量
在这600 欧姆电路,则dBm 的数值是定位于
dBm = 20 log ( E / 0.775 )
式中的E 是经量测后得到的电压值.
dBv and dBu
小写的v 和u 表示相似的东西,
dBv 和dBu 也是在一个电子电路内,求得一声频讯号电平( Audio Signal Level )的量测单位.而且它们在
分贝(decibel)的领域内,所依据的基准也是0.775 V RMS值,与上述dBm 不同之处是它会运用在任何的阻抗
情形下去算出数据来,我们会时常见到dBu 但较少见到dBv,是因为dBv 它会混淆到我们以为是dBV,
dBv 和dBV 这两者是不同的.另一方面要知道的是dBu 是欧洲惯用的,而dBv 是美国惯用的.知道么?
因此dBv 或dBu 小写的v 和u 在基本上表示相同的事物,当一个电压在做测量的时候,没有牵拖到电路阻抗,
但起始运算是拿0.775 V 来导入,
这样说好了,假设好象电路是600Ω 这是我们认为的,(在实际情况上,这可能是不知道的.)因为电路阻抗是
不清楚的,因而实际有效功率是不明确的,那求出的值亦是不准确,如果要认真讲,严革的,
使用dBv or dBu 来求取数值时.并不是一个正确的dB 测量法,然而它所得的果还是有用的.
我们来瞧瞧不同之处,
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
dBm 式子里的0.775V 是以正600欧姆求出的.
dBv 式子里的0.775V 则是假设它们是600欧姆的,
式中的E 是经量测后所得到的电压值,至后此两式子的差值在现今已被画成等号了.
也就是说dBm = dBv or dBu而且很不幸的是dBv 变成现在大家通用的运算法则.这是为什么?这两只式子,
都没有问题.故事告诉我们,业者的产品设备虽不达学术标准,但足以供民生消费上运用,这在音响商业里,
非常方便的宣告自己的产品规格数据,以这样的方式去解释「分贝」( Decibel ).但又没有真实说明.
dBV
dBV 也是运用在一个电子电路内,求得一声频讯号电平( Audio Signal Level )的量测单位.
它在分贝( decibel )的领域内所依据的基准是1 V RMS 值的分贝.它量测时的条件很松.
可作用在任何的阻抗值上,dBV 的测量是相似于dBv( 或dBu )测量的方式,但大V 表示参考于1 伏特电压
( 电压基准 ),且不管给予的任何阻抗值,那么这个值就更不是那么的精准了.不过起码能知道任一电路
架构的讯号电平位准差不多在那儿.
是的,dBV 会在那儿出现呢?
通常呀是运用在－10 dBV 的非平衡式( Unbalanced ) or 高阻抗(High Impedance)的消费性电子装置设备上,
一般制造商所提供的文件上,会标注输入及输出是依据于「－10 」的,又应标注何时是利用dBV 参考,
( 这点有时被忽略了 ).以及何时又是利用dBv or dBu 参考的,
大致上高阶的器材设备上,几乎看不到这样的数值表示.当厂商提示出dBV 时,您也就不必太”关心”
这个值了,它不会准到那儿去,也不会差到那儿,知道么.仅是利用在产品架构上,去界定它为消费半专业性
装置或专业级的设备.
…上个厕所….
dBW
它在分贝的领域内,所依据的基准是明确的在1 W 的分贝,*注意哦!是清楚确定的,不是随便的哦!对于功率,它是钱堆出来的不计较怎行,
dBW 大写的W 即为Watt的意思.其时这段文应该跟dBm摆在一起的.
就如dBm 般的,它对于声频方面,如麦克风电平位准及线性电平位准(Line Level)而言,运用dBm 来求取
数值刚好.dBm or dBv or dBu 就像比例呎一样将一个较大的量测单位照比例缩小到便于我们使用.
如果用dBW 来导入就不太恰当.它是太大了.
不过它能利用在求出扩大机功率输出的对数性质,即dBW. 很可怜的dBW与dBm一样的被遗忘掉,
这样的单位表示差不多只会出现在学术性的书本里.在消费性电子装置上,
当dBW 代换到dBm 时是：dBW = dBm –30 ，这就是＋30 dBm = 0 dBW.
一如往常的,写东西的人都会鸡婆的准备一些代换表.偶也是啦.前人留下的咱们就勿须伤脑筋去敲计算
机啦.( 说不定还敲错! )
下表是有关dBW 与Watts 的相互对照,
你会发现以1 W 为参考点,每增加1 倍的功率时那dBW 增加了3 dBW
要说清楚的话就是加上喇叭组件,这样就有一个音压的单位”dBW”形成.
功率瓦数与喇叭音压效率会以对数来表示就是因为上述的贝尔先生他发现我们人类的耳朵对声音强度
的反应是成对数形式.刚好近似对数的单位刻度,那要将这喇叭与扩大器结合所产生的果,接近人耳聆听
曲线.就是把喇叭加注1 W 功率时.能产生多大的音压,怎么做?前人延用至今认同的测定方法,
就是把1 KHz 的讯号,1 W 的电力,输送给喇叭,在喇叭的「正前方一公尺」处来测量,
这个环境必须是在无回响室里.目的不外乎是让喇叭发出的声音打到墙边后,能不再有二次波折回.
给收测的麦克风尽可能准确.不管如何,参照对数表,及就人的心理感官,
觉得声音大1 倍时,喇叭的音压已增加了近10 dB ,扩大机的功率也大了近10 倍了.
而这个因素在S.R的系统里,会将整个声音系统架构上,预保留这10dB的增益,以提供音乐节目瞬间须要
的动态电平.这是有学问的哦,..
关于无响室的条件…再说啦,
dBr
dBr 是一个在当下量测时,付予电子电路内,一量测的参考电压.制造商会在手册上说明某一环节的电路
所求出的值.是以多少量测的参考电压dBr 来测得的.浅说也就是参考电压从单一讯号到全频20~20k.
其量测的校准刻度是在0 dBr .又一般 0 dBr = 1.23 Vrms = + 4dBv 除非是使用不同的量测的参考电压.
那厂商就有责任告知它们的dBr 是以多电平( Level )量测的.
dBFS
分贝满刻度也就是一般数字设备上的指示单位.
这”满刻度”之意就是使用在一模拟讯号转换成数字讯号 or 数字讯号换成模拟讯号时的过程.
这转换之间所能记录编码的最大电平量(在数字讯号失真切割之前" digital clipping" ).
这个最大的记录编码电平量就写成 0 dBFS .
0dBFS 数字讯号满刻度又等于+ 24dBu 的模拟讯号输出.然而一般的数字设备会架构于+ 18dBu输出.
dBA
在说明 dBA 之前让我们先了解A、B、及C加权网络
在音压表 ( Sound Level Meter )上都会有加权网络 ( Weighting Network ) 的装置.
使用者们会问到：『那是什么？』『应该使用那一种呢？』『有什么不同？』一般通常在音压表上
都会有加权网络的选择开关，它可选择A、B、或C,这三种都是频率响应的标准基准网络,
单一的讲,这三种不同的曲线是设计去给与在读取声压位准( Sound Pressure Level )时,能很好的对应人类
对声频的反应,有最少的差异,我们可从 Fletcher-Munson 的等响曲线 ( Equal Loudness Level Contours ),
去了解我们人类耳朵是怎么的听闻声频的,以频率1 KHz为中心点,在较低的声频部份是低感度的,
为了要音压表在读取上显示循着我们人类耳朵听闻声频的特性,因此加权网络的用意是去减少音压表的
灵敏感度( 这主要在低频部份 ),这是当音压电平低于某一程度,
就人类的耳朵感观,它会对低频方面较不灵敏.
A加权曲线是基于40 Phon的Fletcher-Munson Equal Loudness Contour,
当量测较低位准的声音时,建议使用它较佳.
B加权曲线是基于70 Phon的Fletcher-Munson等响曲线,当量测中段位准的声音时建议使用它较适合,
在量测时使用A及B加权,又称为加权声音电平位准(Weighted Sound Level).
C加权在本质上是近似平坦，它是利用在高响度位准的声音时.
声压位准在20~55 dB SPL范围内，建议使用A加权曲线网络.
声压位准在55~85 dB SPL范围内，建议使用B加权曲线网络.
声压位准在85~140 dB SPL范围内，建议使用C加权曲线网络.
当在量测噪音时,无论其音压位准是低或高,建议使用A加权曲线网络.分贝A加权指数.
也就是一般设备上数据单位会有这种字眼,最常会出现在麦克风数据上.
未完.................
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