HiFi基礎談 三:dB(deci-Bel)

HiFi基礎談 三:dB(deci-Bel)
十月 18 10:44 2016

今期先講 dB。上期已說到,dB 是英文 Decibel 的縮寫,特點是細楷 d 加大楷 B。中譯分貝兩字之來源,其實是早期把 Oxford 譯牛津,或貝多芬譯貝路域那班八股佬的遺產。原來,前人是用 Bel 為比較音量強弱的單位,及後科學日漸發達,Bel 的單位量變得太大,遂將它分成十份,每份稱為 deci-Bel,即十分一個 Bel 之謂。中文的“分",想必是尺、寸、分或両、錢、分的“分"吧。我們不妨把 10dB 稱為“貝"或“寸貝",100dB 便是尺貝或両貝了。總而言之,“分貝"譯名不現代化,又鑑於 Bel 的原名已無人再用,今日 Hi Fi 界已忘了分貝一詞之來源矣,我們還是用 dB 吧。50 年代之前,decibel 的縮寫法仍未統一,有人寫 d-b-,也有寫 D-B-。那時,講幾多赫和幾多週都以 Cycle 去稱呼,易起混淆。令天,我們用 Hz 來代表音波、電波、光波每秒震盪次數,就可清楚表達出“一千赫音波的五個週"即是五個一千赫音波;半點不含糊。

話說 dB 只是比較音響強度的名詞,而這強度的計算方法又與電流及功率沒有直接關係。那末,難道dB是按聽覺敏感度訂出來的標準了吧。是又不然。以聽覺敏感度為標準的音量單位是 Phon。人耳最敏感的頻率範圍是中間週率,對一高一低的頻率就沒有那末敏感。舉例說,我們若要一個 30Hz 的音量聽來與一個 1KHz 同樣響度比如 40dB/SPL 的話,1KHz 的 40dB 響度也是 40Phon,而30Hz 的 40dB 響度就需要 105Phon。換句話說,要發出一個響度與 1KHz 相等的 30Hz,功力的增加需要 40dB。

右表列出 dB/功力/電流之間的數據關係,看過第二期 Hi Fi 基礎談的讀者,應記得我說過 dB 與電平,功率無直接關係,而是級值的比較(1, 10, 100的增益級數)。

圖1:功率/dB/電流/電壓的級數關係

圖1:功率/dB/電流/電壓的級數關係

從(圖1)可知,由 0dB 增至 3dB 響度需要雙倍功率,而由 0 至 6dB 卻要 4 倍功率!所以,發燒友計婆乸數說每增加 3dB 就是雙倍功率的傳統,也有不對。另一方面,由 0dB 至 6dB 的電壓、電流增幅,則是雙倍。

表的下半部,就看出瞄頭了。原來,響度增強 10dB,功率的增加就是一級。如此,10, 100, 1000, 10000 個單位的功率遞增,是同量的響度增益。

可見,由 0dB 增強至 90dB 響度,功率的需求是100,000,000 — 1億倍。

揚聲器頻應曲線

dB 是比較響度所用頻率響應曲綫的必用單位。每一種音響器材都以它的“頻應曲綫"(Frequency response curve)去表現本身的響應特性。

圖2:一隻普通揚聲器的頻應曲線

圖2:一隻普通揚聲器的頻應曲線

(圖2)是一隻普通質素揚聲器的頻應曲綫,是這揚聲器在響應一個固定響度的輸入訊號時,所產生的響度與原輸入訊號之比較。在(圖2)中,輸入訊號是由 20Hz 至 20KHz,揚聲器的響度,是在 1m 距離,1KHz 頻率,0 度射角位置上測得 30dB 為標準,這曲綫的解釋是這揚聲器 50Hz 以下及 11KHz 以上開始迅速衰減。但在 50Hz 至 11KHz 之間,其響應曲綫為 ±5dB。這曲綫,是在一間專為測量揚聲器特性用的“無餘響室"(Anechoic room)內所測得。

揚聲器的頻應曲綫,若由 40Hz 至 20KHz 之間,以 1m,30dB 響度測出 ±5dB(即有 10dB,或 100 倍功率差距上落)的話,也應屬於綫性(Linearity)平順的產品。音響器材之中,以擴音器之響應為最平直,一部普通後級擴大器,輕易做到由 5Hz 至 30KHz,±0.5dB 的綫性頻應。

自己的綫性準則

響應曲綫愈平直的器材,只表示它的綫性優異,而綫性優異只是 Hi Fi 基礎中一個不大重要的一環。綫性的變化,代表該重播器材在放音時各段頻率部份與原輸入訊號比較在比例上強了或弱了多少。受影響的是樂器的諧波結構(音色)和平衡度問題。人耳在分辨綫性變化方面可說是十分的遲鈍,是要在即時 AB 比較情形之下才變得敏銳一些。換句話說,假定我們的組合只有綫性失真(Linear Distortion)而沒有其他失真的話,揚聲器上播出 20Hz 至 20KHz,與原音差異達 ±5dB 綫性的音樂時,在沒有比較的情形之下,我們可能毫不知情。但世上只有綫性失真而無其他失真的音響器材絕不存在。

音響綫性準確度的認識,要受過相當時間的磨練。資深發燒友,一聽人家的組合就知道那一部份週率多了幾個dB,多數是拿人家組合的綫性跟記憶中自家組合的綫性,在印象中比較。老實說,可靠性不敢恭維。發燒友最熟識的頻帶綫性,總是自家組合的綫性,而非吸收自音樂廳的真實音響綫性。由於其自家組合的綫性也絕不平直,又怎有資格去判斷人家? !所以,單講加減(±)幾多 dB 的原始規範,便已經要以“絕對音響"為準則。絕對音響是臨場聆聽的真實演奏音響,每隊樂隊,每隻琴,每個演奏廳的綫性都不同,但萬變不離其宗,總之是絕對音響。一隻三百元的小提琴和一隻三百萬元的小提琴發出的都是絕對音響。Hi Fi 組合,若能把三百元小提琴發音美化成三百萬元小提琴發音,也是失真而已。

培育音樂修養

我本人是由欣賞音樂開始而轉變為發燒的愛樂者,對古典音樂興趣及認識較多,Hi Fi 是幫助我欣賞更美好音樂的工具。玩 Hi Fi,一定要多多接受活的演奏,久而久之才掌握到比較準確的判斷力。發燒友之口味與判斷力的問題,我在三十年寫稿生涯中講過幾十次了,真是十分勞氣。

玩 Hi Fi,自己聽,阿叔話點都得。這是口味,但玩 Hi Fi 能使自家組合營造出像真音色,便是判斷力。“絕對音響"之追求,是優良判斷力加高品味。判斷力不可能來自唱片,或靠咪靠喇叭的活演奏。因此,優良判斷力之來源端賴其人對活的古典音樂演奏有幾多認識。好多專家們開口音色埋口音色,但連管弦樂團裏各款樂器的名字都不十分清楚。正因為好多 “Hi Fi 專家"都甚少聽活音樂會,而且連聽古典音樂唱片都只聽一段爆棚就算。所以,香港 Hi Fi 文壇絕少人同意我的主觀。

Hi Fi 基礎寫到第三期,剛剛開始講 dB,就已涉及整個 Hi Fi 宇宙。請各位音響迷撫心自問,您的 Hi Fi 樂趣如果純粹來自音響,而無精神上藝術價值的支持的話,您的 Hi Fi 生活是否單調了一點?

專家的反駁

dB 的用法,我們大致上已知道。我們再看圖5,可知它是以絕對響度 30dB/SPL 作為圖表橫軸的中心點。我們也可以將這點稱作 0dB 點,在0dB 以上的是加(+)值,0dB 以下是減(—)值。在 AB 比較兩個強度不同的音響時,一般人可分辨 2dB 的聲壓差異,資深者可察覺 1dB 的上落。在沒有 AB 比較的環境下,監聽者就要憑大腦裏預存的“絕對綫性"資料去與所聽到的東西比較了。在最敏感的中間週率(1K 至 3K)部份,±3dB 的偏差有可能被察覺,但在聽頻的兩端部份,±5dB 上落就很難被發覺了。我知,此話一出,肯定受到專家的反駁。因為有人認為,10KHz 部份若突出 5dB,就會是十分刺耳的音色。

專家是對的,我們暫且不討論這問題,賣個關子,下期續講失真的形態。

本期引入名詞:

Bel:音量比較單位

decibel:dB(十分之一個 Bel)

phon:音量強度單位

cycle:週(有別於 Hz)

Frequency response curve:頻應曲綫

Anechoic room:無餘響室

Linearity:綫性

(原文刊於1986年7月號《Hi Fi Review》)

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Hi-Fi 音響
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Hi Fi音響 (Hi Fi Review) 於 1986 年 4 月創刊,以月刊形式發行,至今逾 30 載。

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