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吳榮宗 主筆
6 j1 Q) O* S3 i. o從事聲音工作的朋友或是業餘愛好者，每每接觸到音響設備或是手冊，都會在一些數據之後,看到很多
# K/ Z6 d# ?: J2 P& w8 T7 Q你熟悉的 ( dB ) 字眼，它們的過程是怎麼來的？現在就簡單的介紹認識這個單位吧。/ j |$ {- _6 p; O( E
分貝( decibel )簡稱 dB6 c" a7 u4 c( [4 O5 _
早期生活上，辨識東西會以大概、差不多，或是用比的，儘可能的讓對方或自己瞭解有多少多大。* }9 j$ G$ n& y$ e; p3 h
當文明來臨與成長時，對這樣的果付予大家所認同的刻度單位種種，這樣的規則無不充斥在你我的: y/ E4 F: v1 l- }$ I0 V
生活裡，例如長度的：公厘、公分、公寸、公尺、公丈、公引、及公里等，還有在面積的單位、' f1 y# T% L) R1 G$ O1 ?5 H5 t" H5 I
容積體積的單位、重量的單位等等，3 H: w: x' z7 i' G. b
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
4 Z* c- t- @6 b9 _+ Q8 j0 e5 z4 |這個單位的由來是英國， Alexander Graham Bell ( 1847 - 1922 )這個人成長及受教育於英國愛丁堡大學, }% _6 B2 C: l+ h, m7 x
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
, N3 h' G3 E5 h c1 Y. Y m1876 那一年發明電話！我們都知道貝爾發明了電話，然而重要的是，他發現我們人類耳朵對聲音強度
# @& f' O8 p4 Y: i8 e的反應是成對數形式，大概的意思是當聲音的強度增加到某一程度時，人的聽覺會變的較不敏銳，
2 _$ B+ o. p: m$ Y這使得對數的單位可以去拿來代表人耳的特性，為了紀念他的發現因而命名為Bell。
' w9 E& k0 C# F) H# ^1 xBell 用在遠距兩地計算時是 ok 的，因為 Bell 這單位在實際應用上太大了，我們用在小訊號方面時就) o1 H/ {% ?6 {9 E& J& A
須再細分以十分之一為一個單位，如同你在使用電表時欲量取小電壓，會自動往下播切一格類似，
, U4 h7 B' ]+ r6 v此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci q, p/ r5 n5 v$ t
將deci ＋ bel 即成decibel 。而這又有簡寫符號為 dB，注意這dB前面的d 是小寫而後面的 B 是大寫。. M9 K. b6 F1 e) ?( ^, X
, ~* b/ L2 O% Q7 B
dBm
5 ]1 A0 A! M$ i: K3 B5 Q$ D! C3 edBm 是在一個電子電路內,求得一聲頻訊號電平( Audio Signal Level )的量測單位.它在分貝( decibel )的
7 T/ w& y0 P3 Y a/ e領域內代表所依據的基準是 1 Milliwatt 的分貝.另一種說法是 dBm 所標示的m 即是(milliwatt)5 q" L, u# Y% R9 t
在一個電路內其阻抗為 600Ω.它參照換算相當於一個 0.775 V 的訊號電壓,這訊號電壓是 RMS 的電壓值,4 Z3 m$ t# c" H4 k b3 e$ D3 f- Q( E
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:5 K$ E% k' ~* w8 V8 V1 R
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.) N) y) w. s# A& o- ]* W
dBm 的m 是小寫的m,它表示1 mW( milliwatt ).但是現在阻抗( Z )通常省略了不提示.
) S4 W. q- @. t8 K0 N" }. n就設備的規格表裡如果有寫及\dBm字眼時,即表示在任一電子設備的電子迴路上所量測有供電的阻抗值
" @- w+ V3 ~6 ~' s: [: P是600 歐姆，是有跨街負載的。$ g {8 }+ |, { q
其方程式為：
# S& p& P! @% m( |7 O( b
9 t! a1 e; w, ^, m- o# \, }8 wdBm = 10 log ( P / 0.001 W )
( P4 n0 }% I2 \/ J" o, w: F% g" i+ ~! J7 G8 [# i
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 ). n; t. S7 l) c. c: c
3 a1 N/ @" q; }# i( d4 u8 w
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.+ Z; n9 y8 B6 k, D5 _' e: F: |1 W5 r3 t( t
若以0 dBm 是測量於跨接在個600 歐姆的負載下(在這裡明白的指出了600歐姆的負載),
- Y- a, d+ V: n ~" b我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.9 ~+ m6 _" U7 \; O8 Q
8 T" W; q% A# }
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
# Z/ |2 g$ y8 s9 e0 v/ OE= √0.001 × 600 = 0.775V
N) J |% ?6 f+ n/ n- f2 X, d3 L+ q @
因而當0.775 V 是量測在一個600 歐姆的迴路上的話.那0 dBm 就是訊號的功率值,若其它的電壓是測量
/ p+ [0 d. q+ _# b; l在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於9 b. E) f( X( b4 n& B, I
' [2 @) n9 U8 I/ w b) W
* k+ o) E6 g+ _2 q3 KdBm = 20 log ( E / 0.775 )
% }, j$ `" @8 c, M6 n
7 M: D- G+ T& l* O# _, j式中的E 是經量測後得到的電壓值.
* m8 S3 g' y) Z. v) t+ K8 T
% _& g( w& M0 e
( A( f" ^5 q6 {8 k, ]' z% xdBv and dBu
; l5 J7 v# D& a/ z0 K# `小寫的v 和u 表示相似的東西,( k! @/ ?7 ]# Q
dBv 和dBu 也是在一個電子電路內,求得一聲頻訊號電平( Audio Signal Level )的量測單位.而且它們在
7 Q4 y$ \* I- \3 N分貝(decibel)的領域內,所依據的基準也是0.775 V RMS值,與上述dBm 不同之處是它會運用在任何的阻抗9 H6 V* i8 l6 a
情形下去算出數據來,我們會時常見到dBu 但較少見到dBv,是因為dBv 它會混淆到我們以為是dBV,
0 Y7 M/ y9 ?# }2 J/ h' ]* TdBv 和dBV 這兩者是不同的.另一方面要知道的是dBu 是歐洲慣用的,而dBv 是美國慣用的.知道麼?- ^; v( N4 D, C3 H
因此dBv 或dBu 小寫的v 和u 在基本上表示相同的事物,當一個電壓在做測量的時候,沒有牽拖到電路阻抗,3 l" ]4 S/ |. {8 H) e/ e; [) H6 j
但起始運算是拿0.775 V 來導入,
2 j2 k T5 h$ `' h3 ?3 z這樣說好了,假設好像電路是600Ω 這是我們認為的,(在實際情況上,這可能是不知道的.)因為電路阻抗是
6 I( Q- j% j8 U2 A- U/ ^不清楚的,因而實際有效功率是不明確的,那求出的值亦是不準確,如果要嚴格結果的,1 C2 c8 @2 H: X( U' X* k
使用dBv or dBu 來求取數值時.並不是一個正確的 dB 測量法,然而它所得的果還是有用的.
: C3 c1 H/ z" D8 h我們觀察其不同之處, y, R" b( s" H# }$ W; ~
0 y1 H2 v; K* L) v- u8 c8 ?
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
8 {9 A4 [$ L' t A, y& w& w; A$ \" `/ X0 d' K
dBv = 20 log ( E / 0.775 )," s1 h1 L+ `' M3 \
/ B" ~* M. ]4 W9 }5 _9 F* ^6 [
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
. `0 I' V6 @4 Z8 w: Y9 rdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
. f E- ^/ {$ m! W# N式中的E 是經量測後所得到的電壓值,至後此兩式子的差值在現今已被畫成等號了.
7 Q7 J) h- c4 W% n- z也就是說dBm = dBv or dBu而且很不幸的是dBv 變成現在大家通用的運算法則.這是為什麼?
5 |) q8 Z2 a1 p ~( g) Z, E9 m原因是,業者的產品設備雖不達要求標準,但足夠大眾消費上的運用,以音響商業市場裡,這是方便的. B. O0 `0 F' ~* p/ Y4 k; D
宣告自己產品規格數據,以這樣的方式去解釋分貝.但又沒有真實說明，這是廠商們最想要結果。6 Y% Y5 j; P, b/ f: j$ |, J1 C, s
& g* s4 b* R) k! F
4 Z5 G0 v5 k9 j# O" J, Y/ G% wdBV
" ]8 m) [8 U! l3 Z8 G8 D- ?dBV 也是運用在一個電子電路內,求得一聲頻訊號電平( Audio Signal Level )的量測單位.5 X: V$ y* A. C. U# O9 E2 ^
它在分貝( decibel )的領域內所依據的基準是1 V RMS 值的分貝.它量測時的條件很鬆.' C+ ?- P9 m% J
可作用在任何的阻抗值上,dBV 的測量是相似於dBv( 或dBu )測量的方式,但大V 表示參考於1 伏特電壓
* J: N5 Q% R7 W( V- G7 e$ j1 R4 y( 電壓基準 ),且不管給予的任何阻抗值,那麼這個值就更不是那麼的精準了.不過起碼能知道任一電路
2 H; R4 m# X6 v- S% y) v5 h架構的訊號電平位準差不多是在那裡，是的,dBV 會在那裡出現呢?
' X5 i+ f6 O& x7 T( ~2 s) N+ u它通常是運用在－10 dBV 的非平衡式( Unbalanced ) or 高阻抗(High Impedance)的消費性電子裝置設備上,
* m5 z6 Q: K5 k8 k% M一般製造商所提供的文件上,會標註輸入及輸出是依據於負10,又應標註何時是利用dBV 參考,
% ]: n- c4 w9 S& ~3 ~( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,7 F9 C y. h$ M/ a2 y
大致上高端的器材設備上,幾乎看不到這樣的數值表示.當廠商提示出dBV 時,您也就不必太關心這個, [$ A" K. T- r$ m, e
數值了,它並不會很準確，但也是可以使用的結構，僅是利用在產品架構上，去界定它是消費性業餘1 P2 _8 [% `: S
裝置或專業級的設備.( e* p9 c1 S4 E: |# x) U; O/ V1 |* U
0 G( \% n9 L7 I" U% E( H9 I
( h6 F' e ?' a, D
dBW
3 j& L4 z$ s4 V l它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
* Y6 g% q) v4 f4 l: Y* y" zdBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.+ ^5 Q, ^1 d$ r9 D, t1 ~7 Q5 T
就如dBm 般的,它對於聲頻方面,如麥克風電平位準及線性電平位準(Line Level)而言,運用dBm 來求取
) G' j3 E, d8 v! d數值剛好.dBm or dBv or dBu 就像比例呎一樣將一個較大的量測單位照比例縮小到方便我們使用.
# O i+ w& } z( f" _/ v6 w如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.$ |+ j% c) ?1 W9 Z; b, F( m+ P: o
不過它能利用在求出擴大機功率輸出的對數性質,即 dBW. 只是dBW與dBm一樣的被商家們,忽略掉+ ^$ L5 n! v9 a7 N3 z- X5 ~
0 dBW=1W,7 I* h. k4 K0 n- j5 f
100W=10log(100W/1)=20 dBW p( C2 k: V) x' ~
1000W=30 dBW8 J( U# I* K% a: Q% J
當dBW 代換到dBm 時是：
* ^3 V& n4 \" g! s1W=多少 dBm% J8 g" @6 e0 K3 g
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
3 Z3 c' }3 P1 a; I' [- H' p1W= 0 dBW=30 dBm
# T7 l, L) w4 P* @, l1 S0 fdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. , L5 K6 F0 J V+ k) C% e
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
. z: K4 k& x2 Y4 E* ~2 b/ J
8 y3 a3 _# C5 g6 e9 ]
* P$ }( E% R" c+ y
覺得聲音大1 倍時,喇叭的音壓已增加了近10 dB ,擴大機的功率也大了近10 倍了.
# C3 r* f$ h w- [6 D7 s# _5 ?, w9 Z, h; N: @, r2 R% |
& L; X' U7 S+ Q/ Y9 i* AdBr3 z E8 n9 D9 j* x i' t
dBr 是一個在當下量測時,付予電子電路內,一量測的參考電壓.製造商會在手冊上說明某一環節的電路/ M) h8 [3 J+ L; x' Z+ S3 e
所求出的值.是以多少量測的參考電壓dBr 來測得的.淺說也就是參考電壓從單一訊號到全頻20~20k./ v& e6 Y1 N3 ~) }1 _! f0 Q2 x
其量測的校準刻度是在0 dBr .又一般 0 dBr = 1.23 Vrms = + 4dBv 除非是使用不同的量測的參考電壓.8 s3 L) A5 \4 g5 O( d2 J
那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
6 T* [. i9 n* a# }& y' w5 i" C4 Z. }) x3 o8 A. \
9 E( U( U) h- `! v2 e: j! e$ PdBFS5 j, _* q* b* h- i/ `, Q- P
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.- a: ~, U+ b+ @( p4 c9 V
這”滿刻度”之意就是使用在一類比訊號轉換成數位訊號 or 數位訊號換成類比訊號時的過程." T$ o+ s z9 ~, {
這轉換之間所能記錄編碼的最大電平量(在數位訊號失真切割之前" digital clipping" ).
- F8 j! l5 r/ x c' g, t這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
4 I0 \- ]4 t( @7 I) W0dBFS 數位訊號滿刻度又等於+ 24dBu 的類比訊號輸出.然而一般的數位設備會架構於+ 18dBu輸出.; m" V& y/ R0 B! O
6 `* o- ?9 L5 K; j1 \) q) j+ \; K% t+ H2 w
dBA，dBB，dBC9 r2 @9 c" u9 ^, V, }! \8 m
這三組濾波電路是針對人耳對於低頻的感觀在某個音壓下，會有不同的聆聽表現，
! J! e9 F1 E* L+ K3 }# V% ^/ }舉例當我們聆聽小聲的音樂電平時，對於低頻的反應是不靈敏，然後就量測麥克風儀器而言，# `" o" Z) I2 j: j
在任何音壓裡，對於低頻應有的能量取得是一樣的靈敏，這樣會造成在小音壓底下，麥克風量到的# n7 m" p, V. l. ^7 B
與耳朵聽到的會不一致，為了讓人耳這樣的等響曲線與量測的曲線相似，在音壓量計上，或是量測曲線儀上，都會提供大約2~3個不同音壓範圍的曲線濾波選擇。
/ r1 Y {7 V$ K8 N. g+ t z: R+ M+ ^) r' ^
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.% P9 w; I5 c0 t, \1 j
5 \- v3 H' D. w3 j% e% y* M5 L聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.1 b( k1 N+ ]" C3 g
6 ~3 |7 ] Z% s; Q: i& ?0 j聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
( \. ]/ J/ ?* z- h3 m4 c/ X& ^' M, L; n
B加權濾波已經不太被應用在量測上了，僅在學術的研討上才會有更細膩的慮波曲線參考。
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8 n) H/ U! O, k+ C% y
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发表于 2014-5-2 17:45:20
