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分贝相关名词科普

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从事音响工作的朋友,每每接触到音响设备或手册,都会在数据上看到熟悉的 ( dB ) 字眼,也会看到诸如dBu、dBV、dBm、dBVU、dBFS等等和分贝有关的名词。它们是怎么来的?今天就简单的科普一下:

 

分贝dB

我们都知道,声学及电子声学方面的单位是以分贝(decibel ,dB ) 来做结果的。

 

分贝( dB )

 

历史上,贝尔发明了电话,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,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,这使得对数的单位可以去拿来代表人耳的特性,为了纪念他的发现因而命名为Bell。

 

Bell 用在远距两地计算时是可以的,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,会自动往下播切一格类似,此即 decibel(分贝),从英文字的 decibel 是(十分之一),(小数)是 decimal,简写是 deci将deci + bel 即成decibel 。而这又有简写符号为 dB,注意这dB前面的d是小写而后面的 B 是大写。

 

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。另一种说法是 dBm 所标示的m 即是(milliwatt)在一个电路内其阻抗为 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,也就是 0 dBm 因为 0.775 V 跨接600Ω的负载等于 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。

就设备的规格表里如果有写及\dBm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 奥姆,是有跨街负载的。

 

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 奥姆的负载下(在这里明白的指出了600奥姆的负载),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 奥姆的回路上的话,那0 dBm 就是讯号的功率值,若其它的电压是测量在这600 奥姆电路,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和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,假设好像电路是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,如果要严格结果的,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。我们观察其不同之处,

 

dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

dBv = 20 log ( E / 0.775 ),

 

dBm 式子里的0.775V 是以正600奥姆求出的。dBv 式子里的0.775V 则是假设它们是600奥姆的,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?

 

原因是业者的产品设备虽不达要求标准,但足够大众消费上的运用,以音响商业市场里,这是方便的宣告自己产品规格数据,以这样的方式去解释分贝。但又没有真实说明,这是厂商们最想要结果。

 

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是在那里,是的,dBV 会在那里出现呢?

 

它通常是运用在-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负10,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,大致上高端的器材设备上,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数值了,它并不会很准确,但也是可以使用的结构,仅是利用在产品架构上,去界定它是消费性业余装置或专业级的设备。

 

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,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 就像比例尺一样将一个较大的量测单位照比例缩小到方便我们使用。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。只是dBW与dBm一样的被商家们,忽略掉0 dBW=1W,100W=10log(100W/1)=20 dBW1000W=30 dBW当dBW 代换到dBm 时是:1W=多少 dBmdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm1W= 0 dBW=30 dBmdBW = -30 dBm,这就是 30 dBm = 0 dBW。下表是有关dBW 与Watts 的相互对照,

 

分贝( dB )

 

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。

 

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或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,dBB,dBC

 

这三组滤波电路是针对人耳对于低频的感观在某个音压下,会有不同的聆听表现,举例当我们聆听小声的音乐电平时,对于低频的反应是不灵敏,然后就量测麦克风仪器而言,在任何音压里,对于低频应有的能量取得是一样的灵敏,这样会造成在小音压底下,麦克风量到的与耳朵听到的会不一致,为了让人耳这样的等响曲线与量测的曲线相似,在音压量计上,或是量测曲线仪上,都会提供大约2~3个不同音压范围的曲线滤波选择。

 

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。

 

B加权滤波已经不太被应用在量测上了,仅在学术的研讨上才会有更细腻的虑波曲线参考。

2021年1月22日 08:41
2020-04-10
2020-05-10