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dB,dBSPL,dBu,dBV,dBm,dBF等機關解析

作者:阿Q水月戈

我們工作中常常會碰到dB,dBSPL,dBu,dBV,dBm,dBF這些機關,具體它們都代表了什麼呢,下面我們來一一叙述:

1. dB

分貝(decibel)是量度兩個相同機關之數量比例的計量機關,相當于兩個水準的比率的常用對數的十倍,主要用于度量聲音強度,常用dB表示。引入dB主要是為了将乘除關系變為加減關系,更便于工程運算:就是把一個很大(後面跟一長串0的)或者很小(前面有一長串0的)的數比較簡短地表示出來。舉例說明下:

X = 1000000000000,那麼 10lgX = 120 dB

X = 0.000000000001,那麼10lgX = -120 dB

看,是不是看起來簡單多了

2. dBSPL

這可能是我們最常見到的機關,我們平常說的聲壓級機關就是dBSPL(Sound Pressure Levels)。聲波的壓力壓迫耳鼓膜的程度不同,聲音的大小也不一樣。物體所受的壓力與受力面積之比叫做壓強,壓強用來比較壓力産生的效果,壓強越大,壓力的作用效果越明顯。壓強的計算公式是:p=F/S,壓強的機關是帕斯卡,符号是Pa,1Pa=1N/m²。

聲波在空氣中傳播時形成壓縮和稀疏交替變化,是以壓力增值是正負交替的。但通常講的聲壓是取均方根值,叫有效聲壓,故實際上總是正值,對于球面波和平面波,聲壓與聲強的關系是: I= P2 / ρc式中:ρ-空氣密度,如以标準大氣壓與20℃的空氣密度和聲速代入,得到ρ·c =408 國際機關值,也叫瑞利,稱為空氣對聲波的特性阻抗.。是以,普通人能聽見的最小的聲音響度20µpa換算成聲壓就是: (.00002 Pa)2/ 408 約等于 0.000000000001 W/m2 。

知道了聲強與聲壓的關系,我們帶入之前的公式 dB = 10 * log (x / y),其中X,Y是聲強,我們将I= P2 / ρc帶入公式,則:

dBSPL = 10 * log [ (Px2 / ρc) / (Py2 / ρc) ] = 10 * log (Px2 / Py2) = 20 * log (Px / Py)當我們談論“分貝”的時候,99%說的都是它;我們在各種測量儀器上看見的dB,其實就是dBSPL,隻不過很少有人說這個的時候總是帶上SPL三個字母。(有的可能是怕麻煩,但多數恐怕是不知道,嘿嘿)。當我們使用聲壓作為測量機關的時候,我們就選用人耳的聽阈20µpa作為基準,dBSPL = 20 * log(P / 20µpa) ,當壓強P= 20µpa 時,代入公式得到20 * log (20µpa /20µpa) = 0 dB SPL。

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而我們能忍受的最大的聲壓大約是20帕,換算成聲壓級: 20 * log (20 Pa / 20µpa) = 120 dB ,實體老師說的超過120分貝的聲音,我們人耳就無法忍受了,這個值就是這麼算的。另外,我們常見的校準器上的校準聲壓級為94dB與114dB,其對應的聲壓是1pa與10pa。

3. dBu

在上個世紀三十年代,所有音頻裝置的輸入阻抗都是600歐姆,如錄音帶錄音機,調音台,前置功率放大器等等,隻要有插頭,那麼從火線到接地之間的電阻就是600歐姆。當電阻為600歐姆的時候,需要多大的電壓才能産生1mW的功率呢?我們知道功率的公式: P = V2/ R,當功率=1mW =0 .001 W時,代入公式0 .001 W = V2 / 600 Ω, V2 = 0.001 W * 600 Ω, 我們可以算的 V = 0.775 V =775mv。是不是對這個數值很眼熟?

4. dBV

dBV與dBu 其實很類似,所不同的是dBV參考值是1V: dBV = 20 * log (被測電壓 / 1V)。

5. dBm

dBm是以功率為機關測量的,參考值是1mW。 dBm = 10 * log (功率 / 1mW) 這樣,我們就可以用dBm來表示電流功率的變化了。

6. dBFS

在MR-PRO的FIle檔案夾内的音頻檔案電平,是通過dBFS來表示電平的。

dBFS(dB Full Scale)是數字音頻信号電平機關,也叫滿度相對電平。Full Scale指0 dBFS的位置,等于滿度的數字音頻參考電平。“滿刻度”是指轉換器可能達到“數字過載”之前的最大可編碼模拟信号電平。數字音頻信号以系統能處理的最大音頻信号的編碼為基準值,數字音頻信号幅度的編碼相對于這個最大音頻編碼所代表的幅度之比,即為滿度相對電平,因為規定最大值為基準,是以,實際數字音頻信号的相對電平都為負值。我們要簡單說一下數字音頻的存儲原理。以16bit的數字音頻為例:"16bit"的意思是,采樣信号以16位二進制數字來存儲。二進制數字就兩個:"0"和"1"。是以,最大的值就是1111 1111 1111 1111(二進制,換算成十進制是65536),是以,計算dBFS的公式就是: dBFS = 20 * log (采樣信号 / 1111 1111 1111 1111) ,注意:計算的時候需要将二進制轉換為十進制,因為dBFS的參考值是最大值,是以: 20 * log (1111 1111 1111 1111 / 1111 1111 1111 1111) = 0 dBFS 那麼最小的呢?除了0之外,16位二進制最小的數字是:0000 0000 0000 0001,那麼: 20 * log (0000 0000 0000 0001 / 1111 1111 1111 1111) = -96 dBFS ,是以這就可以解釋為什麼我們常見的峰值表都是從0 dB到-96 dB,也就是說他的動态範圍是96dB。同理,24bit的信号動态範圍是144dB,32bit的信号動态範圍是192dB,你們可以自己算算看哦。