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吳榮宗 主筆
* Q! L! S& i2 T3 e) D! f! e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' ?& @, r; [8 }) U( E! [) V9 f! {" c1 w
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。6 M: k8 r+ W' T6 F/ l
分貝( decibel )簡稱 dB
j( |; W# D1 g4 ]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。
5 h; ^. g* b7 w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
9 v! `2 E' F% n3 s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、
7 y1 O* O2 G: C* g3 R* T容積體積的單位、重量的單位等等，% S" z! _; S: \8 e8 d
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
- L# m) A- u: n- F" N! W, b5 |/ Y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
7 o1 P) @# B' H倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。7 m0 j$ R! |3 ~/ h7 W
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9 P! ?6 [+ h3 v
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，
6 Z$ W& b: [" f8 n, E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。
4 s3 Q( s5 x0 W( u( @ W6 BBell 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( j, q9 i2 t! T3 M5 ^; V2 W
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，6 g* k# d8 j7 a3 K6 |8 C: F u
此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci7 l) ^* m( @3 ~! A6 C# x0 M/ K) E
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。7 t0 Q7 h' y6 k" \
9 M4 W. V8 T' I+ ], S$ t& wdBm+ H+ O- N/ B7 T7 z5 U0 Y
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
, P0 { t& j$ N' N* r6 ` c! [) K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)/ S w4 ]! F8 D6 d l
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,
9 z1 }4 W& p$ {+ O. v- R也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
9 P' T+ x+ k* Y! G' c: A1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
2 ]$ P5 U, z* u1 R: H3 \. adBm 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.
' K3 v3 Z) { Z6 Y5 E' [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: ?# b* p' n是600 歐姆，是有跨街負載的。
0 `3 r$ i T8 |( j其方程式為：1 [5 S* j7 m. W1 c
5 Y! E. i1 C) j% f5 d( AdBm = 10 log ( P / 0.001 W )
2 y! l! {8 s! ?1 f0 H/ L1 o! G* ~/ t( w( U1 Q: j- i* N0 }
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
$ ?; ~4 u! W% v5 A) r; \" p
# n4 {& v$ B: [式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
' u! ]1 m1 l' X6 ~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),$ K% \1 m. l1 g! O3 Y
我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.& C4 n8 O, X0 V5 T
- k# D# G- }7 r5 m! |) }3 G. H
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 6002 T2 w) s- p) m1 q
E= √0.001 × 600 = 0.775V/ s3 o* i6 ^( B# Y. S+ f% t. f& c
/ ]0 I3 o- f' P Y5 ^, x
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 ?- i. e5 g n; o在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於% e5 n8 ^$ q- r# l! `* ^
/ b, {3 E% x& ] s2 a9 A) Z+ n$ I
dBm = 20 log ( E / 0.775 )! T( C4 t4 @ x
' F: y: }* w+ f" C" H# W式中的E 是經量測後得到的電壓值.5 N4 L, W0 x) S# F# ], T
; d. z0 Q# D/ A. g% D6 t! _
" f, C+ [& R9 f' l0 h$ k: v- kdBv and dBu
: g' c0 Z, r0 S0 C. f小寫的v 和u 表示相似的東西,
2 b2 j3 C, @) y8 @' l9 U) OdBv 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 o) t. K4 W; P- I
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8 G8 k: @( v, 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,
" D/ l8 d5 \+ h" H/ QdBv 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?
+ D/ w, O t6 Y6 J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,% @, I0 F1 h a9 y2 o' i a6 D
但起始運算是拿0.775 V 來導入,
& N! W% P5 O; ~% Y0 r# A7 l4 o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
* @) r: d) }* T: s6 W2 s( F; l- _6 n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,
" V! @8 Q( K# R# q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.
5 z# i! v% L. }2 k+ M& _: q/ O我們觀察其不同之處,
; s# p! _ j8 c5 u) H1 q
9 E! r5 ^' S& H( Q+ CdBm = 20 log ( E / 0.775 ),/ K- b- \, h; `, I
1 K2 w2 J7 k2 {5 R3 n2 h. |" y9 d
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
* r; |4 v& I: a
% t" u3 f% A* H% w2 y% E# idBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.1 S t* \) l! L
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,; h$ I& b$ M! Y9 @8 Z2 I
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.( H( _" F8 n. f3 v) s( v) w* j
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?0 @/ u' ^. _7 R. }
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0 R, E7 g% m4 j& g4 \, V
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。% X8 j/ o$ a" F4 c8 J1 s6 H" N9 A8 g
+ o7 N( G7 r" V. Z4 W. K; j
" E6 G6 E2 ^8 J- Q4 ZdBV
& R5 h0 z, O- ?8 N' IdBV 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.
6 B: e- P5 V1 h+ \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.
7 {. _9 }2 b3 @, L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
; C! H( }* N/ z0 I1 i M* H( 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- r2 d7 R: D8 \, Y0 S: X& f
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?. {) t1 y; P+ Y; F/ e6 c! p
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 L$ y- V+ \0 H6 ^" P
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,
6 h2 k5 s6 m# \/ F; H2 G e( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
5 c( i6 Q0 W' Q- C. Y. p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
$ I& ]. R2 U4 b" u \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! U; c# _5 q: x" U3 ^
裝置或專業級的設備.
7 D$ i1 V" ?& _
8 e& B- s: O( w; f2 a( v& [$ [( X+ ]9 T3 S+ d+ Z D* d! u3 T1 Y
dBW
# P9 x, O1 ^0 c( |0 j$ P/ _2 t2 a它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
/ N* G4 I) f+ I6 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.8 W6 |0 T# L4 `( `1 Y
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0 H* x& ~* \' t" G# I* {
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.
% C) ~: |6 X6 F/ ~$ T6 F! Q; E如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.1 n7 S5 c) o' L$ T$ h! t# ?. y
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
8 n* c+ Z6 Q5 g" m0 dBW=1W,1 {* n2 p- ~# Q) b
100W=10log(100W/1)=20 dBW. `( c4 d* ~4 }% q x# P
1000W=30 dBW, M% g8 x7 z$ q C* M
當dBW 代換到dBm 時是：
& q; v k' X6 q9 z: H1 h% J! w1W=多少 dBm
1 j e' E7 w" d0 V: S D- i4 bdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
# Y7 v/ S# F% p& f+ y% k+ M1W= 0 dBW=30 dBm+ q* V* r: \: G6 b8 {" Z; A% ?: l
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. & o6 X1 M1 u9 A# j) t7 Y
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,: v* D) Z& x+ A
' O4 ? I. v9 u$ c4 h
5 y/ Q6 t$ l% p$ S# H* l0 K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.* S& Z# M. K4 F; D
7 A# Z8 T5 H; Q# S" X' C7 H1 h9 x1 L" [4 [( z2 O6 [
dBr8 M0 n5 A0 x7 Z6 o, T5 x
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, A* }5 d) m! A& [, ~8 Z! |
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.
+ F; J1 q# B1 ^& [* M8 E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.
6 ?! W5 Q2 M$ k& D; E那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.2 Z4 e( Z* \1 \, t% N
+ |* t8 w2 e0 a
! D1 v' V/ q6 T# rdBFS" F6 B( w: D0 w c7 i
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.* Z5 G+ d+ O' x: q; v- i3 s
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.9 y, { _, y" i: M7 {
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" )./ [. a% }5 v; L8 k8 P
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .2 K$ o& C$ j' x( @
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.
9 R2 f3 V! T* L7 H. s w: D
# t1 q. F! u: A% l* @! y3 ^) a% o _$ C- V5 C
dBA，dBB，dBC
/ Q5 x4 f9 j& n, @1 B* A7 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，
1 M5 M- m5 R8 M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，" b! z1 L |+ X) W, G( k
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& p7 ~( V( u6 S+ W# C6 k& m
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。+ @* Y% b) V4 w, J% k( u, W
% @. i6 G4 Z5 M( V4 e- L1 `聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.8 c2 z$ [# C' ^; X0 x& A
+ H6 O) A/ b5 @0 W# t5 a聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
6 Z5 w! V2 c1 s1 Z8 @/ j# X7 q7 j! o
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
( Y) [$ d' O& |! \1 P6 T; K( L
o( f$ H7 K" ~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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发表于 2014-5-2 17:45:20
