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吳榮宗 主筆 9 w" X" A0 b( x7 S( j' ~
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; s$ s I" D' w3 w1 ^) \ {
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。) p9 R1 N6 N ^) n0 C i8 j) ~ u
分貝( decibel )簡稱 dB
* }. n7 p. z4 E9 L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。
( L+ @# z+ C# {% ]) a5 E$ s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$ b& R1 e! s0 j# L5 t4 m- c+ 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、
- ~! t5 O: p2 n3 p容積體積的單位、重量的單位等等，) j) |; N3 P6 `9 W
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。8 } ^3 k, p, n$ M- G; {3 V8 j
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
( c, y! t/ y( V3 \倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。3 K- X/ r0 G' P# \% Q
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4 W0 u2 r' a6 Q$ I6 U
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，
7 ^8 B* }" [3 {* m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。2 @+ A( v* X: w4 U
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0 w" E& ^. T: W. Y, d9 y
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，+ H) ^! K5 m& h
此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci0 r1 B2 Q, m+ Y: 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。
: T8 [# ~$ p( `; \$ o! Z' N3 l/ F
! W U( j0 l1 x* ~6 L1 C+ d: GdBm
) b% E O$ @1 A. r* N$ UdBm 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 i! a$ B6 l$ P/ m; 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)& Z# ^+ `6 a, F6 O& z
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,
* A D/ h$ m% s9 C也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
2 W& H. z! t; t6 |! |1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
: a g* w" s9 JdBm 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.6 @! A* P$ H- H) G. W5 I
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/ V. v3 X! R+ Z$ d% i
是600 歐姆，是有跨街負載的。/ N6 u0 W2 t& [
其方程式為：0 _% T& U' T/ x* E ?1 L6 T8 g Z
# c7 A% j! p2 w
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
2 m3 r) N3 q3 X% Y8 M8 \9 {! I. {1 ~
}: h6 k. i3 Q- @, x) _ v2 c# CP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
) u6 f( V4 s' P) w+ Y! m7 H: T' n5 h( _1 E
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts." X: a2 Q! d$ t9 D/ ]9 Z* _
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),3 B3 Q9 E2 b2 M# A1 O' i6 n: u: Q! M
我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
1 h9 w3 ^9 e, \1 M
3 L! F, {) K7 y9 w$ S/ H- b$ X. l) o代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 6006 M; \9 Z+ u5 I9 z/ h. U
E= √0.001 × 600 = 0.775V
( J ]$ R" v6 g, X: H6 @) }
0 v) a% U2 s. H3 E6 S2 U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5 m$ ~5 J4 M; Q8 r/ \
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
/ n, b$ H/ d/ K: i3 m# [: u# p2 q" i. Z# m6 S
T9 S" f7 F+ x
dBm = 20 log ( E / 0.775 )
# g% N9 r6 F. v2 W7 w
8 M2 T' P8 B9 S, C4 m) [式中的E 是經量測後得到的電壓值.
/ s6 D" k6 U2 \ o" E# @5 A% k+ S; h+ l$ Q' w
2 Z' d! _( o7 V5 B, Z# A
dBv and dBu
2 A1 q& |0 J2 m小寫的v 和u 表示相似的東西,- w1 Q( H; e% z. O5 w4 k3 w
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
. x0 j3 o2 I4 m0 Z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) f' U: o1 t" `2 b$ F7 @
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,: Y# s0 y. C5 p6 G7 d7 g% K* s
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?
( J; [+ ~( t) ?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,9 E& P, i o, L! B
但起始運算是拿0.775 V 來導入,' ?6 Z4 n+ e+ d1 u3 i/ M
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
* s8 W! @. X/ e5 R' 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,/ I- c: u+ t4 g/ \
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.; S+ d: N2 r0 K" R
我們觀察其不同之處,
J3 \; B. b l
8 X, a. R; H" Y# XdBm = 20 log ( E / 0.775 ),; P6 Y1 K& k& }" P
" E& c& C$ h) r) _* t. g0 X
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),: K8 b7 k! |; I7 }2 A1 X. m# u
( [/ ?: g$ C. C3 S; }dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.9 }$ @, g/ n' l/ g2 Y2 I# |
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,( l! b/ n* D5 t7 Y& {: B- x. p; W2 B
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.' d) K% _% ?9 y* N- S: 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?
% F7 {& F) j2 o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
" ~9 Q1 |* q/ i; h, u0 e1 }( j# ]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。
: N5 P6 [0 c3 T* l* w' M9 V0 L9 I/ |; S: w- ]9 J- d- u
( [- |; e# J+ q7 O PdBV
: T1 _1 Q/ S) CdBV 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.
3 A) a2 \7 Y; O+ T+ ~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.
3 K7 b& R8 X! @5 ]0 l @/ q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3 }) j& H, w. f! K* k6 L: }, i
( 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% J) w% ?, A% j% T$ n" i" t
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?
8 q( ?8 z1 s2 W2 {& F. `" ~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,
' R. J: x1 L) W0 G3 z7 x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( `. b6 E* {6 A. K7 J2 ~! I
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,2 K3 j8 }: C' S2 _" {# O7 ]* n
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1 B3 Z+ t. K1 r1 N5 x8 t+ k4 N
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
. W3 Q7 M" o' ]9 f3 }* K裝置或專業級的設備.
; ^* O) v9 x# R+ x0 @* ~1 H0 \' q$ v- b, h) J, D& a
* h: D& M" R5 V" v% |
dBW( E) y3 U" O# C8 i; O, 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,& T6 X- p1 e9 h% l4 v8 g0 H
dBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.3 g- ]9 r4 ]/ z0 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
- p# S2 W/ z& b9 }. K% q' s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.0 f X& G1 S& a1 O
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.* e7 Y: P$ r8 V9 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
6 \: S8 ]/ [ S7 W2 y# H/ M/ T0 dBW=1W,, V& y& |6 Y# q2 d" B9 K
100W=10log(100W/1)=20 dBW
! ^) k' _6 n$ w7 C, R. F1000W=30 dBW, P+ T# r+ h: z# C+ _/ J, u- s0 A
當dBW 代換到dBm 時是：
# J4 Y+ e- J9 I/ d3 M4 h" O& K I1W=多少 dBm& B( S1 J5 d4 A2 U" q2 T) A
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm4 D! Z2 M8 j5 Q* Y+ S) J# ]# ^
1W= 0 dBW=30 dBm
" N4 ^# V# C' T. }, a+ _' W. \1 SdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. 9 a3 e% K- F9 ]1 n' R
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,. l, j2 G% |0 S$ M# V' H7 R5 k( B m* I+ i
* c2 D, D' U+ c9 _+ @8 J
) s/ o/ p! c+ `: t
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. i3 K3 Q% h4 X+ Q
0 @& N. o+ c/ g/ b4 J8 O
' v. `( Q2 \" bdBr
+ f I+ s* g( `6 e& WdBr 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
2 A. N* N2 l3 W* 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.
# R7 T! W0 N$ r8 [% e+ N/ f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 n: B; b' G8 r I- x那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.: R8 ]. h" O1 `, }: G! t
- R4 S& s( w2 t/ s$ d, d! g O6 Z6 x+ v
) M7 V. F" t4 P/ ^8 `$ M0 k
dBFS
. A0 W$ x+ U6 L' k! c! m3 y分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.6 a( v2 u. q, R/ ?/ ~
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.1 y+ [8 b; n! o1 q! f
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" )./ g8 L" W% T" y5 r" D& y
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .$ b$ g- ^/ E/ I8 N( G6 ]9 r* f: T
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.
% [0 } g) N" }# E, s& Y1 A$ b4 l/ ]- y9 A
; W. I# _' Z3 o% @) U+ d7 s5 k
dBA，dBB，dBC2 ?+ k% K; n# w2 q6 W8 C
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，
0 d% d" n6 {2 X# C7 {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，6 L- J5 X! a, 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
5 ~) v# m- A0 M& A9 ]. {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。
2 G9 h& p$ j; t3 w$ F& o
4 n; c% n+ e; H5 d( Q" R/ N1 x聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
* P' g# v5 }! ]! |% C
) V' C0 Z* V$ @6 K4 ^聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
9 F4 h* X0 l3 r; {
7 j4 V$ ]7 Q/ z; C7 {聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
& D6 J- h+ Z5 S7 t/ Y& L3 S: X" b0 l4 K2 v8 G
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。
0 K, K# B! x, m" F' b% `2 Y, R4 U! J9 A4 ]
; i! N6 o i1 L# a* v |
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发表于 2014-5-2 17:45:20
