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吳榮宗 主筆 2 {5 U4 q) }% _6 W
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- G' E4 ?, [) |" E3 A
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。
7 g$ S. E: M( ]; H: G$ Z. {7 g分貝( decibel )簡稱 dB( f. l% h/ s1 S/ [* b
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 [0 y4 C2 J" T
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3 e, v: f/ D* I
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、
) A! O6 b* B5 Y+ B容積體積的單位、重量的單位等等，
* G# x+ Q" f5 ~; Z) x( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
: ^+ x* l3 E6 D7 @9 a2 |( p1 Q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& k# A e6 S @9 s# A$ r
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
+ L3 V4 k" y7 X/ i+ o* ?$ n1876 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
* Z6 J* y/ p. [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，
5 R; E$ j; w) ?' _: j3 u, a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。
; H- _. P, Q# r6 K0 TBell 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
1 I ?# ?+ c9 N$ l% P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，" f+ P- Y2 T( l$ R1 F4 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
8 T9 d1 f- H. p: u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。. D5 d5 ~: D+ ?# a) g9 e D
. G* U4 C: I' g& q9 i6 j
dBm z) G( J9 W5 P/ L" D
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1 [; S: I3 T4 _; C
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). p4 ^" X4 x! [" ]5 i2 x+ I7 N
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,
- V* Z7 U3 B7 X8 `2 u! Y* H d也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:5 l9 q# `) I' I. @! O: }
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
, |% T, v& e! X6 S' w" x/ 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.
( t5 c; t3 H2 t3 Q, t$ A+ H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% q: f6 y2 [. \' r' D
是600 歐姆，是有跨街負載的。3 |$ g8 r$ Y/ ^* z( }
其方程式為：
0 L3 A9 m9 U: G9 M2 S: D( R- a* v2 C# v) s. {( e
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
5 `( L+ Y6 m# }$ a! E* Q# c `( k" w! A* Y' q, j$ q6 y) x# o2 P
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
; y2 V9 O) X# y, {( `/ W M' ~2 n$ {: c
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
' F/ F1 P& @. d4 A; R9 D3 ?5 ^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),8 Z! ~5 [: ~8 ^. w# {
我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
1 x3 s/ n& T5 R' P" A6 d u* H
6 S, R) C' E8 Z代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
0 f; y7 Q; q! s1 p( o+ hE= √0.001 × 600 = 0.775V5 m, K6 _0 p7 Z4 i3 \& q
2 r2 @0 k2 @3 m
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
4 i3 u9 o3 g8 G( _9 v# U7 l在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
1 Y* H0 I1 K1 z4 F2 O* I ]5 K7 i- D C0 T2 |8 ]
8 Z: V K$ l# e; f" a( C* I0 A5 C3 _( e
dBm = 20 log ( E / 0.775 )
. z: w" P0 ~! A9 L u1 z4 ~$ {, O( S
式中的E 是經量測後得到的電壓值.
' N5 B1 C \0 P! x* f
% d' D- \1 Y: c+ b% t% ^+ v/ ]4 o. J# e8 E8 d5 l3 C2 O7 c
dBv and dBu
9 X/ b A+ [ y ?% R2 r小寫的v 和u 表示相似的東西,0 x3 [, @+ T3 H4 g% l: K3 V- o
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
5 s( L2 @% \: o3 ^5 t+ F$ v$ c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" w! x7 W3 V) h5 t/ p' 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,
T) }1 S0 i' g" BdBv 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?
' {* @) B& I' P" P# h( C! h/ ~6 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,
4 a0 p7 [* y0 T6 Q) V- v$ V6 [但起始運算是拿0.775 V 來導入,
+ r ?: a: n- s1 `' D6 h4 G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
. S1 \& q$ T5 y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,; H* t. K% r& p! p; [1 E& ]+ c
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.# J4 ^* U+ m( C) M6 [) k$ ~
我們觀察其不同之處,6 y( X6 L9 H/ ~4 [- T v
, b3 H0 B0 ?4 ~
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
8 `8 D8 U1 h" [$ j' ~& ]" ` @2 {2 X2 t; a( W$ r5 c6 C q& G9 u
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
. G! k% P. x* Y) ?0 i' h, i r- a& _( P3 r$ F, l' D! C
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的./ G3 l6 a! ]- L' V, X, Y+ f
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,8 \4 z n2 Y j
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.% y. Y% k. N f
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?9 n5 \3 j) P: \) }2 M" H
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* O( f9 r' z+ ^7 ?( \/ ?
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。
% E9 Z, C! X" v: k5 Q# j! H Y0 W1 r9 q& L7 }2 k! S8 i6 n, a
4 c t* s0 B0 @. @% y" `' I
dBV
3 U1 P" v- A( i3 ]' DdBV 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.
% @8 x0 l& a! B3 H- E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.
! `6 V6 N$ b6 h' p! E* A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
# I% H3 Z, R: u0 `5 K5 h& B( 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( k, Q9 D" `: c
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?0 N; ?7 o, G8 [& o w3 Z
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,/ q) `+ ~# ~8 @6 r1 l4 i: F8 \
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,' i3 |+ M8 {6 W& q& G
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,( }. I2 m4 a. u1 l S5 r( A; o7 C* e
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. \: F1 H9 v" x- X" h% }; V
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0 ]: x: i0 O9 ]! \+ A
裝置或專業級的設備.
( \# m+ \: b7 t ~- I8 D- K- e: K/ r. }" K3 A% g
7 q8 x- @( ?2 T6 |! X2 t
dBW. u4 r1 Z& M- ^1 W
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
- l# j7 s, `2 n, s6 r( e# q& l) qdBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.
+ k: r( W4 {' k5 L) e$ l. m* J. @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8 W, ]% ?2 o4 C: k. e7 P
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.! f* E* r W' z5 X
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.% ~) _4 V! {4 I% C7 |
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6 f8 g( K4 z5 q3 a. U8 i8 q& Z: _
0 dBW=1W,* S: H" g& v: o
100W=10log(100W/1)=20 dBW
' ~# D1 A5 L6 G1 ~" y! t1000W=30 dBW
" i; [) p% @$ d2 Q z6 d) V當dBW 代換到dBm 時是：
3 A" `- U* S8 p' E1W=多少 dBm
( w1 A3 L, A) n$ l& ldBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm1 r3 w2 x, o# M: r' O7 }& e- e
1W= 0 dBW=30 dBm* s2 G5 m4 Z6 t9 n) j& H4 l3 G
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
* W% g) m* ~: E$ \* B+ D; n下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,- o; a5 N0 |; x' N
% ]! j" i% A' M9 G8 M* u+ m9 h+ _1 K9 m0 @$ c( Z# _
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.
' F% R4 }" D8 R3 w' C g, W
" q# v4 b+ e3 ~2 {
1 @" z j9 S( p# j6 pdBr
' I; V' A7 o1 Z9 {9 ^0 @ d6 xdBr 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
* i, C5 v# a3 j; n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.
6 g6 Z) Q: s9 d$ K, B; g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.
; m' y8 } A5 V( q( X那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.9 E3 Q' Q3 B! r$ h! D) n9 j
& k9 w) x' k* t1 g v
* w) i6 P9 u' f! k: Y ]+ \: U
dBFS2 `7 d8 q6 J- F( S
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
/ V, Z, h6 G1 L$ 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.
# ~6 s ~+ Z9 M. \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" ).
, M" d! |5 M8 F* k( T: H這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
" k8 z( C& K9 a$ w; N/ C0dBFS 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.
5 B$ u5 V9 H0 P5 n) r
c7 l ]+ Z' Z8 a( R# l% m$ a; o4 z, q8 B- e/ ^/ v
dBA，dBB，dBC
9 `' Q5 L+ p) e9 i1 Y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，4 j; j0 X8 X. H: c1 I% y
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，7 F- Z( Q3 `3 |
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
, M1 O$ y. n/ c; e: D! K. E/ g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。( [4 P: M2 S+ j* s7 u
: C- _% M4 v0 W+ Q
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
, y' y, p% `7 e! L* F; u
% Q0 q) P$ K& ]( J' q1 q" R8 k" s; ~聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
/ Y9 s! P! {1 z2 t X
+ S1 h9 M# d3 A( d) d$ @9 g* O聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
1 y8 x! f9 Y! \$ V) p2 X' p' ^- a/ P- \8 O' ?" E; 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。
7 [9 `% e9 _+ k
2 d5 g4 ~" d" g$ d, z4 Q* O4 x1 l% G: |; F# ^2 _" ?( r! u
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发表于 2014-5-2 17:45:20
