db 是个什么鬼?

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2020-10-17 10:57


最近在处理音频部分的内容,我们讨论一个音频的时候,会谈到声音的大小,就是「分贝」。


Decibels,分贝


这其中还涉及一个东西,就是放大器,声音经过放大器后,就会变成放大后的声音,这个是硬件放大,当然了,也可以软件放大。


放大器输出与输入的比值为放大倍数,单位「」,如10倍放大器,100倍放大器。当改用「分贝」做单位时,放大倍数就称之为增益db,这是一个概念的两种称呼。


dB是一个比值,是一个数值,是一个纯计数方法,没有任何单位标注。

“分”(deci-)指十分之一,个位是“贝”(bel),它是一个以十为底的比值对数


---- dB的两个定义方式

电压(电流)放大倍数分贝数定义:dB=20*log(Vo/Vi),其中K为放大倍数的分贝数,Vo为放大信号输出,Vi为信号输入。



功率放大倍数分贝数定义:dB=10*log(Po/Pi),其中K为放大倍数的分贝数,Po为放大信号输出,Pi为信号输入。


比如


当我们选择波形选项的时候,对应音频的幅值是没有单位了,但是波形(v)和波形(dB)是对应增加缩小的。



---- 假装计算一次

原始音频波形v


放大后的波形v



查看放大前的波形db 和放大后的波形db




计算对应的增益db值


db = 20*log(0.12/0.04) = 9.54 分贝


即上面的波形是经过放大9.54db 后就变成了放大后的波形。


---- 注意


当测试人员跟你说,我需要把当前的幅值增大6dB,那你知道当前幅值和原来的幅值是多少倍数关系吗?


6dB ≈ 20 * log(x)  ≈ 20 * log (2)  ≈ 20 * 0.3 


所以,如果有人跟你说把增益加大 6dB,那就是说把幅值增大一倍,当然了,如果是减小 6dB,那就是把幅值缩小一倍。



---- 关于「-3dB 」带宽


「-3dB」也叫半功率点或截止频率点。这时功率是正常时的一半,电压或电流是正常时的 0.707。


在电声系统中,±3dB 的差别被认为不会影响总特性。所以各种设备指标,如频率范围,输出电平等,不加说明的话都可能有±3dB的出入。


比如我们的AI音箱的MIC一致性测试中,使用外部高保真设备播放音频,使用测试设备录音,然后拉取录取的音频进行分析,需要保证两个MIC间的增益不能相差3db。


---- 如图,两个MIC增益相差过大,一致性不好


---- 关于0dB


0dB 有两种含义


在模拟领域,比如我们说 0 分贝,那就是指声音是听不到状态下的音量,那 1 dB 就是我们可以听到的最小的声音,还可以这样理解,如果有一个参考点,0 dB 就是指跟参考点的距离是 0 。


但是在数字领域,0dB 就是指可以表示的最大音量。


比如这个图



参考:

http://www.sengpielaudio.com/calculator-levelchange.htm


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