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吳榮宗 主筆
0 [) j1 y* x1 a# l( o9 c$ F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
6 o8 I. Z; y, S$ D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。
% d. M. b0 D) i分貝( decibel )簡稱 dB/ u6 t# m$ q; }: o. d* k$ ] ?0 i
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。
! d* m2 \9 P& A, C M8 `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" g; S# o+ A2 d1 f% l
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、! o9 k: X' C6 e# c
容積體積的單位、重量的單位等等，
! H( @- `" J$ q+ i$ ~2 u7 n* r! Q( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。% A$ F7 @3 J+ r2 v4 A) a
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; Q1 O1 ?3 l7 M9 o7 r& s) F
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。. N* n( ?0 C3 |
1876 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
) o( ?% y8 L" Q/ q/ g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，
3 ~! o- O& l5 y0 l# |' h& @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。6 B6 i8 t, ~( O% @: v
Bell 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$ B& E3 V& W6 V2 B% @) m, b
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，+ W3 W! P$ z$ X
此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci: {. |% c* b3 c
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。: X4 l7 v, H) V- m0 M4 K6 ?$ Q
& c% W- I i ~! X% tdBm1 r7 X/ x' Q8 p% K3 r0 b
dBm 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
9 M5 U9 D/ H. ]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)7 |: q3 q) l+ w% D% t# u9 }% ^
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,
{7 L. q! L8 b: m j* ^# J& B也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:7 B. K: I$ K% }( q
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.4 h |' N( T/ E4 {% ~+ l4 W5 d1 M' n
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.
/ \5 h3 t. P: W3 K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4 d: U3 s( t2 T+ [; \; r2 X
是600 歐姆，是有跨街負載的。
5 q* k& O9 N. D# U8 b其方程式為：
9 v. O+ \/ E9 Z
S. p! d; q- y, z' B% j2 |dBm = 10 log ( P / 0.001 W )( r3 |: ?8 ^4 m
, _% g0 a) u$ E. F6 X3 E# x; W: QP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )& v- ?: Y- |# C8 a
v6 e. N; A- s- Z0 }式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
" Z! K* a# l2 N7 p6 A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),9 {, D2 I/ q5 `6 m
我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
. f0 G+ }% X+ L( b" W/ N
3 w* A6 {! e3 X5 V+ B" F" ~% U, R代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
/ Z& r5 H& O9 \0 F3 k2 hE= √0.001 × 600 = 0.775V3 X- J" _: B* r2 Z# p# O) q0 l; I
# F& L# `. \. ?9 b& G/ r
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2 d6 i5 c m" b" a* u8 t$ I
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
6 n0 R9 t# ]1 g: U4 h% L# T0 Q! O! h; L: S5 p% V
% O$ B* d0 _; S% M: {) w) S
dBm = 20 log ( E / 0.775 )
- M* k( }/ a( F# j( [0 P9 Y) n
; w; E+ D/ W& O$ N; I& v6 C式中的E 是經量測後得到的電壓值.
: m: Q6 V- ?8 }; R h7 S; Z3 ^3 |& F; y0 {$ e) z
6 e# d# c4 s( R) CdBv and dBu
% S* d. `) J/ e2 h- ^/ W小寫的v 和u 表示相似的東西,3 i* ?8 N; }6 J8 |
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
+ \4 K0 ]; e5 B( ?3 M) G6 x' b- f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
S j8 s: z% n- h! L; m! F: y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,2 H2 f( T* `/ K- \2 t! r2 T
dBv 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?
) F0 ]$ b" a5 a! N; |+ [) y; I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,
+ T8 f' O H( J: Q# Z) S, w" Y但起始運算是拿0.775 V 來導入,
0 r Z* Z# C" _! W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
7 F: e. d# J) I2 f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,3 D$ o+ M8 j( H5 K4 @0 E
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.; g# t- l) X- }0 ]1 U
我們觀察其不同之處,
+ n# ?4 K6 M0 f7 A% t' a3 ~; B- J6 E# K1 n
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
( A" C& ]% n E
. N% W% Q, u% VdBv = 20 log ( E / 0.775 ),8 J. q7 r2 {: r9 s, u
# n1 F. X6 U2 }/ l' B- f1 mdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的. h2 b2 ^$ O+ q( } g* h
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
. ?( W- `! Q) f4 {0 N+ V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. w( ~+ S4 j- @! d/ R, Y
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?! H) e% Z2 m: l9 s
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
6 ]0 a6 S4 h& c5 r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。; J5 ~4 S3 w6 T% X% h
) Z) M0 [6 x+ `6 u5 i
, L! G( A; ^" |) X- d" pdBV' X! w" r( D; `6 N9 R" D; s
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 R' W6 t* w* Q3 A% q L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." D s3 s8 ?- \# z6 Y. q8 t
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7 ]* B( S( {- P
( 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
5 H. X! B7 m- G5 Q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?. W2 Q, e6 S$ ]- t9 U) l7 q
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,
0 v d8 k- R- t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, |" K0 J5 D. b: }) a7 D# t* u
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
: o# U/ Y8 @) u1 D) F3 O. |! R5 a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3 ]5 ^! Q9 u9 W, F9 d4 H+ ]
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
" {* `( A4 Q; G) I! [( F3 V; c* }裝置或專業級的設備.- H8 ^2 m& ~, `" _1 v) `
. b* r8 N6 l9 P9 q) `
( ^6 O' n7 @ w+ J/ j* B$ v7 UdBW
, g7 d7 O$ C) p它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
$ u# v% T ^! S! HdBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.9 t9 C8 f# T" O) Q. f
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1 Z& ?6 K/ l7 N! y y2 V: U$ L* b- _! `
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.
' q( N/ `" n1 i0 ^如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.5 C- O, N P5 D" C- l. C8 ]5 [
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
7 r) C/ n! e# a8 C! F0 dBW=1W,9 \7 @9 P! X' V W! Y0 k1 _
100W=10log(100W/1)=20 dBW+ v2 |& n2 b% b+ l2 ~4 Y2 y* O& K
1000W=30 dBW+ N6 {* }0 S* j
當dBW 代換到dBm 時是：% o2 x( m f! K+ l O) N: Z3 o* {8 d
1W=多少 dBm; D0 X" a% v7 J" D7 K1 x- r
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
& F& H3 T7 p! Q9 w5 e1W= 0 dBW=30 dBm
3 U0 {( t3 G( F& w& A# udBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. 1 A) k' H) i: L6 T2 { {
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,4 k' b$ j, q3 p( v
8 d: \ X# E% K* V0 c9 `8 x
0 h. H8 K: Z+ N) F7 ~7 _
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.( e. H, U% X1 P3 a5 n! ]
7 x7 u$ |8 ] A- ~ R* h# M/ {# v e- h" b# u$ l) J+ L
dBr& D* d2 y( x# R4 {* e3 k- J
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
( [: N+ x) h" a- _0 c. [4 y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.
/ v8 \% V. k i2 D+ J' S9 `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.$ D8 ^9 N' r% l9 Q1 o
那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.4 c: L2 x3 v x
- g' \) Y( Y1 l/ Q+ B. m' a0 x x5 n. T
dBFS
@( m3 l5 g3 O; @分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
% i# L4 r1 K& Y8 H6 U- H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.2 C V9 U `; B- `" n8 X
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" ).
; _" V7 X* u5 n! `這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .( n0 E/ r+ j- T: y6 @. \
0dBFS 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.
1 {6 |8 A. q/ W! ~! y4 v/ F& O. f& x' }, P0 E
2 V. F8 m( L7 D8 K
dBA，dBB，dBC
" m7 _0 [3 ~) b- D) P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，; \5 _% K/ z: `" s( l! T, Y0 R
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，- r/ l5 x f( ~- H
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3 s/ [" s) z/ x( C# O
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。/ C8 R2 u# t9 n0 Z# E
; V2 N1 q0 Y4 X聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
0 u% f: M% P; q" j0 x* U) `
( l: W+ B% q, b. W& f6 _- J1 A聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
# I( [3 p5 E7 Q7 f5 c" E$ n6 E6 y& X
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.) Y) F* r2 r( b g$ e5 p- P
1 ]5 X# }) P8 ?5 vB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。% X' O" ]' ]" a3 ~" p/ O6 o; c
: Q9 Q9 j8 x* p1 J0 H/ ?! a1 y* j6 N% O) j5 w' M3 G
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发表于 2014-5-2 17:45:20
