dB、dBFS、dBV、dBu...都是啥啊..

 “7号球员夏普分球，传给了9号，9号也叫夏普，他们可能是兄弟，好球，传给10号传得非常好。咦？10号也叫夏普。可能外国印在球衣上的只是姓，就像韩国很多球员姓朴。漂亮，夏普连过两名队员破门得分！11号上前祝贺，11号也叫夏普...（停顿很久）对不起，夏普/Sharp 是赞助商的名字。”  —— 韩乔生

经过20年音频市场的普及和发展，音乐爱好者们玩得更深了，开始讨论信噪比、总谐波失真、声压级、最大电平... 就像玩车，上一代人只考虑“开宝马、坐奔驰”，而年轻人开始讨论最大功率、百里加速、扭矩、悬架类型、轮胎规格等。

不过“了解概念”只是一部分，在研究音频参数时，会发现它们的单位有点小差异，拿我们刚写完的 SPL Creon 来说，德国人的官方页面“规格”栏目中你会看到：

  • Mic Gain: +60dB

  • Main Out: +22.5dBu

  • +15dBu = 0dBFS

  • 动态范围 109dB(A)

  • 0.003% THD+N (-10dBV)

 

在音频行业，我们常见的单位有：

dB、dB(A)、dBFS、dBV、dBu...

艾玛，dB 的兄弟这么多..

维基百科的 decibel 词条中，

dB 帮派起码有四十号兄弟，

即使高手，可能也没听过：

dBμV、dBc、dBf、dBr、dBq...

而且 dBV/dBv 是不同的概念

dBk/dBK/dB-K 也都不一样...

 

 

幸好 dB 的出现不到100年，

看似凌乱的延伸并不复杂，

你只需牢记《道德经》口诀：

道生一、一生二、

二生三、三生万物

 

小编试试用十分钟讲个清楚

 

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道生一

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我们在《小三芯都要挂了》里讲过，19世纪末“电话公司”面世，为衡量电信号传输的损失，美国电报电话公司（AT&T）和英国邮政局开始使用“标准线材英里数”作为单位：

MSC（Miles of Standard Cable）

该单位以 795Hz 信号为测试信号，以每英里 88Ω、19AWG 直径的电话线作为“标准线材”，并计算损失比例。1 个 MSC 大概在 0.86，也即发送 1000W，一英里后剩 860W；如果传输 2 英里，就是 860W x 0.86，相当于 1000W x 0.86 的 2 次方——

因此英里数可以看成是幂指数

3 英里是 0.86 的三次方、4 英里就四次方

早期没有中继设备，传输极限是 46 英里，1000W 传输 46 英里后剩下 1W（0.86 的 46 次方）。由于 MSC 的规定很多，加上各国温度和线材不同，各国的数值略有差异；最关键的是，MSC 是英里数（大概 1.6 公里）——

而德国/法国用的公里

（法国人表示打死不用英里）

1924 年，AT&T 与欧洲“长距离电话国际委员会”决定统一标准，采用新的国际单位 TU （Transmission Unit），英里和公里都站一边，频率、阻抗和线材也不规定，各国可以有自己的规格，委员会只规定功率比例对应的指数，为方便计算，指数以 10 为底。

当然，叫“10 的 x 次方”有点 Low

委员会得起个高逼格的名字

单位叫“Bel/贝尔”，缩写“B”

不是食物链顶端的那个贝尔...

他是 AT&T 和贝尔实验室的创始人、

也是美国电话专利的持有人：

Alexander Graham Bell

我们可以来看第一个公式了，

其中 P。是原始功率，P 是末端功率，例如原始功率 1000W，末端变成 10W，是原来的 1/100，而 1/100 是 10 的 -2 次方，因此 n = -2；反过来，如果原始功率 10W，末端变成 1000W，是原来的 100 倍，也就是 10 的 2 次方，n 就等于 2。

这就是“2贝”，或者叫“2B”

 

委员会又发现了——放大/缩小 100 倍是很大的幅度（10倍音量），虽然远距离传输可以用，但近距离不够精细。于是增加了一个“deci-Bel”，deci 意思是 1/10，decibel 就是：

十分之一个“贝”

人称“分贝”，缩写 dB

（注意 B 是人名要大写）

2B 就变成了 20dB

小八卦：Bell 先生逝于 1922 年，因此并不知道自己在两年后被代表了，委员会其实想过很多名字，包括 logit（罗技）、decilit（分离）、decilog（分对，“log”指的对数）、decomlog（解对）、decilu（分撸）... 幸好贝爷不姓“开尔文”，否则得叫“dK/分开”。

现在我们把公式再深化一下，

用“Level/电平”的 L P 代表 dB 数值：

反过来取对数，L P 的分贝值公式就是：

记住“分贝”只是衡量比例大小的参数，你不需要知道电压、电阻是多少，甚至不需要知道原始功率具体多大，只需要知道放大或缩小了多少倍，就像你知道“小明比小红重一倍”，但不知道小明具体有多重，也不知道他们有多高、胖不胖。

1933 年，贝尔实验室的 Fletcher 和 Munson 发现：

有时音量大一倍（6dB）

但听起来并没有大一倍。

这就是人耳的“等响曲线”

也叫 Fletcher-Munson 曲线（1937年拟定）

请大家自行百度，这里不展开了，测量很复杂，在多个国家的努力下，60 年代才由 BBC 确定最终标准，经过等响曲线校准的分贝值，我们把它叫做：

dB (A-weighted/A-加权)

缩写成 dB (A) 或 dBA

这和电压/电阻也没关系，

是人耳对声音的声学校准~

多嘴：由于弱化了极限频率的干扰（正是设备吃力的，尤其超低频），dBA 数据会比正常数据更“好看”，现在即使很多厂商写“dB”，其实都是“dBA”，但如果你看到有厂商敢在数据后标注“un-weighted/未加权”字样，我们必须为它点个赞。

 

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一生二

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上文说了 dB 是相对值，仅代表比例

以不同的单位为基准，

dB 才能“落地”

这正是委员会的高明之处，也让各国有高度的灵活性，“开放”的初期会显得比较乱，但市场会自己过滤，有些 dB 用的人越来越多，有的 dB 会越来越没人用。

首先落地的是 dBV

“V”是电压，德国最早采用，想法很简单：

1V = 0dBV

还记得高中物理的功率公式吗？

我们把电压套进上文的 dB 公式：

 

文科生别研究了... 我们只需要记得：

电压放大倍数 = 功率放大倍数开方，

例如 6dB ≈ 4倍功率 ≈ 2倍电压 = 2倍音量

而 12dB ≈ 16倍功率 ≈ 4倍电压 = 4倍音量

20dB = 100倍功率 = 10倍电压 = 10倍音量

由于电压和音量对等，所以 dBV 很直观。例如某 DVD 播放器的最大输出电平（MOL，Maximum Output Level）是 4V（+12dBV），而另一台播放器输出是 8V（+16dBV），那第二台播放器的最大音量是第一台的 2 倍，最大功率是第一台的 4 倍。

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dBu 的身世就曲折很多了...

30年代是广播行业的起步阶段，贝尔实验室、CBS（哥伦比亚广播公司）和 NBC（美国广播公司）联合研发一种防止音量超标的设备：VU 表（Volume Unit/音量单元），虽然在数字音频时代它已经没啥用了，但 90 后可能还有点印象：

1939年，VU 表的标准制定完毕，与 1937 年德国人发明的 PPM（峰值电平表，以电压 dBV 为单位）不同的是，美国人决定用——功率作为单位。

0dBm = 1mW = 0.001W

为什么不用电压？因为贝尔实验室是基于人耳听力进行开发的，具体算法很复杂，除了考虑频率据说还用上了“弹道学”，这里不延伸了，而 VU 表的“0”代表 0dBm。

那时美国广播行业的阻抗标准是 600Ω，因此我们可以算出 VU 标的操作电压：

V 2 = 0.001W x 600Ω = 0.6

于是 V ≈ 0.775V

这成了美国广播设备的最大输出电压标准

却和欧洲标准冲突，

 

为避免混淆，德国人说：

“大写 V 是我们先用的，

你们只能用小写 v”

 

于是美国广播行业一开始的标准是：

0dBv = 0.775V

很快美国人发现，有时写字手抖...

就分不清是“V”还是“v”了...

于是 dBv 就改成了 dBu

 

然后珍珠港被偷袭了！

老子干死你小日本！！

在战后，美国广播行业发现：

电平表本身的电路对功率有点影响

于是 0VU 微调为 +4dBm

对应电压 +4dBu ≈ 1.23V

由于美国战后拥有绝对的话语权，

+4dBu 在广播/扩声/录音圈一统江湖

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从上文我们可以知道，

dBV 和 dBu 开始只是国家标准的不同，

后来怎么就成了民用/专业的区别？

原因是...

战后的欧洲是这样子的：

英、法、德、意都是一片废墟

50年代英国人开始玩 HiFi，后来传入欧洲，

作为古典音乐发源地，欧洲人太喜欢音乐了

然而大家都没钱！

那是晶体管还没普及的模拟时代，

+4dBu 对元件、箱体、电子管要求都很高

没办法，只能用便宜的元件和材料，

那就把电压降到 -10dBV 吧~

就在欧洲抓紧时间恢复生产时，美国和苏联在打冷战，搞军备竞赛，因此错过了70年代民用设备和 HiFi 音响的发展机遇，另一原因是美国将德国和日本看成自己的工厂，自己玩金融和高新技术，把落后产能交给乡村父老，每年收点保护费~ 总之，

与自上而下倡导的 +4dBu 所不同，

HiFi 圈普及 -10dBV 是自下而上的

注意这是美国人的说法，也许欧洲人会说 -10dBV 有其他考虑（例如节能环保？），但从专业角度考虑，高电压对音质一定是有利的。

 

提问环节：

+4dBu 比 -10dBV 大多少 dB？

+4 -(-10) = 14dB？（看起来是坑啊）

 

大家记住一个等式：

0dBV = +2.22dBu

或者 0dBu = -2.22dBV

所以 +4dBu = (-2.22 + 4)dBV = +1.78dBV

那么 +4dBu - (-10dBV) = (1.78 + 10)dB

= 11.78dB

还记得我们上文的公式？

12dB ≈ 16倍功率 ≈ 4倍电压 = 4倍音量

民用和专业的音量标准相差 4 倍

推荐一个 dBu/dBV 在线换算：sengpielaudio.com/calculator-db-volt.htm

 

 

 

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二生三

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除了代表电压的 dBV、代表功率的 dBm

还有更诡异的：

例如 dBK（K 是“开尔文”）是温度单位、

dB-Hz 是频率单位、dBZ 是雷达的效率...

而声音玩家会经常遇到三个衍生的 dB：

dBFS、dB SPL、dB(A)

先来个段子：

公司的90后小同事问我：好声卡的动态范围是不是会“更小”，我说怎么会呢？他说：“-120dB 不是比 -110dB 更小吗？”——我竟无言以对...

当我们谈论数字产品的参数时，例如信噪比/动态范围、底噪、谐波失真、互调失真（通常以百分比显示，但可以转化为 dB，请见文章《0.01% 的失真是多大？》）的时候，

我们谈论的 dB 其实是 dBFS

即“dB Full Scale (满血)”，面世时间不长

1977 年才开始使用

（CD 在 1982 年面世，之前大家没有“数字音频”的概念）

与 dBu/dBV 不同的是：

电压有最小值（没电）但没最大值

而 dBFS 有最大值：0dBFS

但却没有最小值，它可以无穷小。它的意义是——代表能记录的声音细节，dBFS 越小，说明能记录越小的声音，细节也越多。音乐爱好者应该都听过“精度/比特”的概念：

1 个 bit 代表 -6.02dB

80年代由于技术限制，“红白游戏机”只能记录 8-bit 音色，相当于 -(6 x 16) = -48dB 的细节（好像画面也是 8-bit？），-48dB 以下就全是噪音了，因此不够“真实”，但并不妨碍这些游戏成为经典（所以旋律与和声很重要，音色只是音乐的一部分）。

16-bit CD 能记录 -(6 x 16) = -96dB 的细节，别小看仅比 8-bit 多 -48dB，这种程度的细节已经超过人耳的极限，虽然人的体力在20岁开始走下坡路，但听力是从一出生就开始衰减的，小孩的耳朵大概能听到 -90dB，而30岁以后能听到 -80dB 已经不错了。

可能很多人不知道，80后记忆中的“录音带”信噪比最高只有 -72dB，就是说：

“录音带”只相当于 12-bit 的精度

因此 16-bit 的 CD 已经足够回放真实的声音

（由于录音/混音会有损音质，因此要求 24-bit）

超过 0dBFS 怎么办？——直接“削波”，就是强行把超出的波形削平，此时播放器或声卡的电平表冒红，因此这是需要避免的。（如果超出一点，听起来可能不太明显，如果超出太多，波形会变成类似“方波”的大段噪音）。

“动态范围”和“信噪比”有啥区别？动态范围通常是“绝对底噪”或“AD/DA 芯片底噪”，例如 -120dB 动态，意味着不会记录 -120dB 以下声音（全是噪音），信噪比可以看成“实际底噪”或“模拟电路底噪”。民用厂商有时两个值相差巨大，但专业厂商习惯把两个数值做成一样，因此专业厂商通常不写“信噪比”，它们说动态范围就是信噪比。

 

问题又来了：

0dBFS 听起来是多大？

这不一定，取决于厂商怎么设计，

通常声卡会说明 0dBFS = 多少电压

例如 0dBFS = +9dBu 或者 +12dBu

（Line Out 和耳机输出有时不一样）

很多百科说 dBFS 对应的电压是“各国的不同标准”，其实与国家关系不大，例如上图的英国厂商 Audient，入门级的 iD14 是 0dBFS = +12dBu，但中端的 iD22 是 +18dBu，其他声卡厂商也基本如此，因此它与音质的关系更大：电压越大，电压（推力）也更大。

* 目前 500 元价位的专业声卡基本是 +6dBu，千元级是 +9dBu，三千级别是 +12dBu，万元级基本都有 +20dBu，各厂商的旗舰通常 +24dBu 到头了（这是 AD/DA 部分电路，在模拟部分，厂商可能有更高的电压，例如 SPL Pro-Fi 的模拟部分高达 +36dBu）。

最后要注意音质参数的“说法”，通常录音师说“120dB 动态”，其实是“-120dB”，说“动态大”其实是“绝对值大”，例如 -120dB 动态比 -100dB “更大”。这和“中国队大胜韩国队” 和“中国队大败韩国队”是一个意思一样，取决于语境（麻痹的昨天又输给韩国了...）

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最后谈谈 dB SPL 和 dB(A)

前面我们讨论的其实是“数字”和“电流”，你想想，我们的耳朵并不能“听数字”或者“听电流”，“数字音频”其实是对真实能量的反应，要听到声音最关键是第三步：

数字 → 电流 → 物理震动

衡量真实震动大小的单位就是 dB SPL

“SPL” 是 Sound Pressure Level 缩写，简称“声压级”，在声卡上我们见不到这个单位，而音箱上比较常见，例如 EVE SC207 的官方页面会写：

Maximum SPL@1m：106dB

这是录音师常说的“最大声压(级)”，通常测量是单只音箱在距离 1 米时的极限粉噪，或以 < 1% THD 的正弦波扫频（由于灵活性很大，厂商爱玩猫腻，我之前吐槽过小米的蓝牙音箱——在28平米办公室以 0.5米测试双单元的粉噪，真心建议他们在厕所测试...）。

注意“dB SPL”和 dBFS 通常人们都直接叫“dB”，但由于语境不同，还是很好区分的；

在扩声音箱和耳机行业我们还经常看到以 dB 为单位的“灵敏度”，这是“功率的效率”，其中扩声音箱灵敏度是“1W 功率”能达到的声压，耳机灵敏度是 1mW 能达到的声压。

我们看看声压级的计算：

跟电压公式一个模子，也就说比例幅度一样（6dB ≈ 2倍电压 ≈ 2倍音量），而且有最小值 0（绝对无声）但没有最大值（没有最响，只有更响），这和 dBFS 是相反的。

很多人以为 dB (SPL) 是个音频行业的“老司机”了，其实不是，行业标准在 1994 年才定下来，那 1994 年之前的扩声演唱会用什么单位测量声压？——帕斯卡/Pa。

还记得高中物理？帕斯卡是“压强”单位

真实的声音是大气的“叠加压强”

（没有大气就没有声音，真空不能传声）

所以“咆哮哥”本质上是在产生大压强...

1994 年录音师开始改用 dB 做单位：

1 Pa ≈ 94dB (SPL)

可以算出：

两倍气压即 2 Pa ≈ (94 + 6) dB = 100dB

等式仅针对 1 米距离，如果距离增加一倍，声压就减少一半（6dB），也就是 1 Pa 在两米时 ≈ 88dB；距离缩短一半（0.5米）时，1 Pa ≈ 100dB。

Pa/dB SPL 的在线换算：sengpielaudio.com/calculator-soundlevel.htm

深入的先不谈，了解不同场景的声压即可：

（1 μPa = 0.000001 Pa）

据说 ANSI（美国标准协会）设立 20μPa = 0dB (SPL) 的时候，是以人耳的听力极限制定的，这个极限是——3米外一只蚊子的嗡声（等于 20μPa）。

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虽然上文提过 dB(A)，这里再补充一点

厂商数据大部分都经过“等响曲线”校准

有的标 dB(A)、A-Weighted，有的不标

这条曲线大概是这个样子：

红线就是“等响曲线”，

这条曲线上听起来一样

例如 70dB 的 20Hz 正弦波、

以及 2dB 的 1000Hz 正弦波，

两者听起来音量/响度一样

明显人耳对超低频/超高频都不敏感，最敏感的是 3000 ~ 4000Hz，八卦一下，根据“奥卡姆剃刀原理”，拥有这种灵敏度一定有原因，对此频率敏感的人类更容易繁衍下来，小编查了一下，这部分是啮齿类动物的主频段——也就是老鼠。

我们把测得的曲线反过来补偿就可以了：

但还没这么简单，等响曲线图你能看到

不同音量下，红线的斜率不一样

例如 90dB 的 20Hz 正弦波和 20dB 的 1kHz 正弦波一样响，但 100dB 的 20Hz 正弦波响度相当于 40dB 的 1kHz 正弦波...

考虑到不同响度，调制出来的曲线不一样：

室内校准用 A-weighted/A 加权（蓝线）

扩声用声压更大的 C-weighted（红线）

等响曲线的单位是“Phon/方”，指的是 1kHz 正弦波的声压，例如 1kHz 的正弦波如果响度 40dB，那我们就说它是以 40 Phon 为基准来加权（A 加权），C 加权是 60 Phon。

dBA 虽然是行业标准，但一直有专家提出不同意见，Rane 就在自己文章里嘲笑厂商在 dBA 背后隐藏了什么（SNR 部分）~ 也许这种态度导致 Rane 被 inMusic 收购吧...

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三生万物

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上面我们分别了解了音乐工作者常见的 6 种 dB，另外 30 多种其实是相关的衍生单位，因此更深入的这里不讨论了，在结尾我们要谈谈本文的真正目的：

保护听力，才能感受万物

人耳对音量/频率的感应，

来自“听毛细胞”（下图）

这种细胞只减少，永不再生

从出生开始，你的听力只能衰退

（只是衰退的快慢问题）

如果你经常去迪厅和音乐节这种大声压场合，听毛细胞衰减会非常快，有频率发生器软件的朋友可以测试一下——30岁以上基本听不到 18kHz（例如小编），对于音乐工作者，请关注下监听控制器的“DIM”按钮，另外可以依靠频谱仪提高听音效率，减少工作时间。

很多人以为叉烧评测室的小编天天在听设备，其实我们不评测的时候基本不听歌；万一要评测音箱，通常花五分钟听几首歌就明白了（之前说过，老司机有“绝对频响”）。

还有，听耳机容易用更大的音量，

因此建议大家尽量多听音箱。

（世卫组织“听力保护日”的 LOGO 正是耳机夹爆鸡蛋...）

多少的声压级是安全的？世卫组织认为：

安全声压级是 ＜ 70dB

危险声压级是 ＞ 90dB

（在 90dB 场所 30分钟 会永久损害听力）

那我们怎么知道声压超过 90dB？

随身携带“声压计”吗？

其实有手机就行

在 APP Store 搜索“Decibel”

会出来一堆声压测量 APP

如果 APP 实测接近 90dB，就要小心了

这不是说年轻人别去音乐节和酒吧了

最起码要来一幅 10 块钱的 3M 耳塞~

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中国经济正以最快的速度追赶欧美

这是以牺牲环境和健康为代价的。

比起“看得见”的雾霾，甲醛和噪音这些看不见的危害很容易被忽视，举个例子，我们音乐行业的乐器/音响展览会简直是“比大声”，甲醛和音量严重超标，但小编去法兰克福乐器展（欧洲最大乐器展），发现馆内居然还可以聊天——随时有工作人员拿着声压级，测量有没有展位的音量超标。

你关心了这么多年音响的灵敏度，

是时候关心下自己耳朵的灵敏度了