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分貝(dB)的計算與理解

1. 基本理解

分貝(dB,decibels)表達的是功率比(power ratio,P2/P1P_2/P_1),而不是一個amount,P2>P1P_2>P_1,分貝為正值,否則為負值。分貝是對數形式的,而不是線性形式的,也即 20 dB 對應的功率比不是 10 dB 功率比的二倍。基本上可推知其定義式如下:

A=10log10P2P1,P2P1=10A10 A=10\log_{10}\frac{P_2}{P_1}, ⇒ \frac{P_2}{P_1}=10^{\frac{A}{10}}

  • 其中 P
    2P_2
    是待測的功率值;P1P_1 是測量 P2P_2 時的參照;

顯然對於功率,電壓(voltage)是一個更易觀測的量,

A=20log10V2V1 A=20\log_{10}\frac{V_2}{V_1}

2. 衡量增益和損耗

dB=10logP2P1 dB=10\log \frac{P_2}{P_1}

  • 10*np.log10(2) == 3,3dB 的增益意味著 2 倍的衰減,P2P1=2\frac{P_2}{P_1}=2
  • 10*np.log10(1/2)==-3,3dB的損耗意味著 2 倍的擴大,P
    2P1=12\frac{P_2}{P_1}=\frac12