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吳榮宗 主筆
3 J4 p# Z+ B# D$ O) H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
, ?1 Y1 o# A6 e/ g, Y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。( F* L9 k! O' t% a* Q% \
分貝( decibel )簡稱 dB
, q& j9 U' |; {5 F5 `3 a, Q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。/ A* d/ O. u1 T' ~' B8 u6 f
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
' L: s! M) {6 p6 K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、
' M1 E" [) ~) U容積體積的單位、重量的單位等等，8 D/ W- B" C0 N U" X9 n: k6 m
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。! [) d1 } l, h
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! u; g7 v7 M+ ^' \# w8 e2 E
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
: z! k' O* W0 Y1876 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 a' u1 c) x/ t$ `3 n) N3 m( d. 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，
4 s/ e, C$ m6 A$ I$ a- J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 w4 x9 d% G% z& F* g Q, nBell 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6 [2 y& P0 d7 }% j# `8 ^
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，
" b0 k1 O6 N, R2 m此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
) S4 w2 r5 Q: r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。' g* V) t8 N- L3 ^
# c/ ?4 q3 P! f: z) cdBm
# D. N" K% p: v! D! ~9 ddBm 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
6 ~9 L3 K5 l+ J. A4 Y! }" b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)
% l; [+ ^; }+ ?! P9 U) S* R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,* M0 ?5 K: `' P7 P& M4 j- h2 U
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:1 k L4 _% I1 j _; D) h2 C
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.! o/ l0 T0 r& M8 K3 O
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.- c) f" n+ G q
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& `8 J0 E. B9 Y- V
是600 歐姆，是有跨街負載的。3 s9 J1 ~3 P9 Z; w' N
其方程式為：* w+ {. s) B; X9 b' @9 J
: _' T8 b6 U g1 K" UdBm = 10 log ( P / 0.001 W )) \( B9 _6 x! _& N
+ Q& x$ u1 l+ w8 F( r; z
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
$ B- A. g% y `/ A _3 r4 R4 ]' A0 I( c2 M- ]
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
8 Z( ]- Y- j/ r& Y: [0 u- h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),
7 n4 m5 t4 [- c/ `我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.! y7 c3 U3 j3 n% H& O# O8 e
' s) _* z) B: W1 }& w3 ?5 c
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
5 G: n$ |, P* o7 kE= √0.001 × 600 = 0.775V, \; [5 O/ u1 r0 i/ U+ M3 L7 }
* K O4 w- g" m0 I2 V$ [8 j5 e/ J. Z' j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( k- O3 J$ L# w4 z+ P5 t7 g
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於/ M, O% d3 }8 w( {: e* f
* S O2 N* f& c( F- f$ C
, d1 i7 y/ Y; a6 R4 q2 v
dBm = 20 log ( E / 0.775 )! x# p, W* M! A: c" c. j
e3 \" }9 _$ | }6 s式中的E 是經量測後得到的電壓值.
( c$ G7 d6 Y0 u+ ]/ P: A$ ~. @) C9 J
/ d8 E2 P8 c) b( n7 l; mdBv and dBu
$ M1 g# M3 ]: v; G/ ~小寫的v 和u 表示相似的東西,
- E8 N _& ?, j4 o- qdBv 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
9 u A Y" ^. {' 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 W* u1 `( c4 Z5 i* G" S) ^$ Q2 X
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,4 d( n) p& M0 w: r! l4 F5 X* Q1 V
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? P3 d' D! }7 O6 V% u4 K
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,
- }! D2 x9 _* v6 f3 O. P但起始運算是拿0.775 V 來導入,5 r+ A! X# m/ w/ J3 d }
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+ ]5 x+ H- X& v9 x% @
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, S2 ~/ a( k% s! e& m* `* 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.
. i, \- n K6 e% y; R, S我們觀察其不同之處,6 _0 [) ]8 R6 r( j8 y
4 F5 L; o% [6 w1 G# ?
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),7 a' X+ M2 U2 _3 J, S1 E
' w7 @# z0 V+ e2 ^dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
, m8 ]* K* Y% r) s6 x4 v4 Q2 y
* z8 y- b* v* SdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的. U9 i1 Z: `1 g8 `4 S
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,9 v* g* X! @; C& u* R+ T
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.
. ^: p N Q3 c9 R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?3 h1 C1 h- k$ m. u# Q* T2 U. l! k9 i( 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' u8 `' _, E/ d$ o5 A) s. ]% S
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。
0 g4 r4 r* j/ R/ d
: n' h" d4 S C4 E
: T2 V) Z! a8 ~3 ~% L0 T+ L( wdBV0 C0 B% ^4 V, M' j V: j4 Z
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.9 e# b" ^- m+ w2 \. b M
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.2 @; { k$ w9 s- V2 x% R; l. I
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
6 l; M; w' Q @/ v8 R. g( 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
$ d' E j U7 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?' \9 n' b7 J1 E( q- L
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," v s3 w" v& H1 b/ 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,4 s( q( q/ Q, [' P7 T
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,! C' H- J* \5 B6 L$ u6 f: t
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( d+ C2 l, }$ Y/ N7 @' I) h& C0 [
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
% Z) z8 @& z g# s. c- _裝置或專業級的設備.
: W9 b7 a _. M, H% t0 g% j& a& i4 R- G" l$ ~6 L" k' n Y1 Y# ~
`/ T( K& \5 K4 u$ V! m* M/ n
dBW, d+ F0 q2 B8 D8 B
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
6 c; F+ ?$ l9 G& A7 E, f8 o YdBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.
! w) U7 }* i# m8 g: H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
! u" E, q( x U9 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.- u+ ]/ |1 @0 ]$ E B' e
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.3 `/ G5 b! N0 f2 a8 q# q' `
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5 Y! d. w+ O% S6 P$ ?
0 dBW=1W,2 j6 Y, b: M/ a( o) [( r8 B
100W=10log(100W/1)=20 dBW0 Q, O8 M1 G4 Z9 P
1000W=30 dBW
% }0 l+ t0 ]( v A當dBW 代換到dBm 時是：$ e' \4 s$ a$ A0 z- g
1W=多少 dBm
9 B# |3 y" A0 ]; p. \9 d3 gdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
, |$ T$ p/ p- x( e$ N6 ^& s1W= 0 dBW=30 dBm, {/ N1 G3 X- x% _9 z% S
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. " N* s0 y9 m0 ~* k+ N( A
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,7 b' J7 _- P3 Z$ h8 N
4 Y2 S; f) c! \ Y: X: h
% l6 a# ^- `4 S8 c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.4 |+ d4 u1 c5 x! K( Q9 t$ h% H
# `& B% s* R. m8 O6 r( e
% `9 R; T% g% j
dBr6 H' ?9 |0 j$ @% d' O! g/ `7 {; q
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
G( q: L0 P* \5 A# 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.2 g8 w w" F0 O) F. p; L7 r' 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.
: Y% g/ w" Z. }/ ~3 ~& c那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
/ i. l K# ~) y6 A/ C$ ` V0 k1 M0 G5 G% T& e
8 A& l; b- d! E
dBFS. N7 D! T+ N. S6 O- d) r& x- Z
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.: O6 t) V! s6 Q" C, z8 |
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.
' m$ u+ b9 D. l) Y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" ).+ r, d" a- e0 W0 k
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .6 C# d% g( o+ v7 }- h. ~
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./ s6 h, ~5 y' o+ }
5 ]2 \ [+ T) }! i% N" d
, _3 G$ M3 p' g3 ]% ~7 b! m
dBA，dBB，dBC0 T, _2 H" ^+ }) ?& t) T
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，2 \4 X# ^' f& P; c3 Q/ s! n2 D
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，
2 H. D5 q7 X |) I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
6 M) ?2 s4 R8 v; `+ n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* h$ x+ N4 |6 @
- u+ a: L9 g! x+ y: k; O0 }聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路. U. s; c% ~$ X0 ^% n' F
, M7 M" D+ e! b0 U s% @聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
6 o, Q( J6 v4 `9 J5 K: O; _$ T+ s/ D
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.. Q. V8 y( }; E& Q
' S% z8 r$ o8 w* @2 s( I8 o3 s
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。
& Y0 p4 o, k. {: E+ K9 z2 ]( s% J
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公安部备 45010302002201
客服：18077773618
发表于 2014-5-2 17:45:20
