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吳榮宗 主筆 ) b) d, Z/ D$ F4 S" C7 ^
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7 u2 @" B0 ]$ e& |/ t9 V) C' d3 O' \
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。' `; V" \* m. n5 F6 S& H
分貝( decibel )簡稱 dB
6 S- Z9 F/ M* c- T, d; r9 ]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。/ s2 [: n/ `. K. l* A
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
- E8 Z! J+ }- [4 s+ p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、# q4 h, ?5 P, V: m! A5 D
容積體積的單位、重量的單位等等，7 E9 \" c$ N4 `2 o1 f
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。$ I2 j+ K% s6 `! z$ J% c
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& `5 `" i6 C! c' R倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。3 G( T0 N$ _$ ~+ Y( 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% F2 k# o4 g7 G' k) q6 @
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 h, m# W( S9 _' R5 m9 K: F: w6 I8 D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。- ^; L/ u1 {: C9 D! X
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, }# D+ y# F/ O, H1 m% ^* d( _
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，
& _* P0 \* J0 k此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci4 ]6 I$ O( G! y/ F1 Q* l' ~8 v
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。4 [" O P7 p- z
L+ W' U9 s" {1 P
dBm
* ]" N1 e) h& X9 X6 v% s6 V! t9 ?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 i1 f% s8 i# r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 v# z9 h' c9 U/ 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,
- O1 L4 x8 ?5 B也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即: Y8 i* x& G# Q! Z! k! t; ~0 \
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.; q1 {! ~: |5 G" t
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.$ B9 D) }6 a, _ K* J# x
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
+ J( X' B' i3 {; v- |+ N是600 歐姆，是有跨街負載的。
% ?! T Y% c3 Q; G3 ~/ j: Z* e2 U7 n其方程式為：
8 h2 x5 J4 ^4 O# m2 |) v
: S# J3 p/ p# e5 B$ u$ q! d* [9 ldBm = 10 log ( P / 0.001 W ); x1 t9 y- ?7 x4 {& {/ l) D" M: _
7 B/ {! l c) V5 F
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )/ ]6 E: `$ Y& Y W8 h/ t
; y# f) \: U* H7 X u7 U式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
1 ~+ ~! u# a0 ~4 M: ]: s; T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),
+ F* X- W' A5 U- P: u我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
* J- C. X) U- O2 H6 G @0 E- [: B$ {! L9 C2 y* ?4 ^
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 6005 y. X) c- W- [
E= √0.001 × 600 = 0.775V
/ f6 B. a0 B, s) @9 A/ I% g2 ~$ p9 S! [
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. n: T- {0 m9 R& i
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於6 a% l" B, g1 x3 O' W% V+ r3 M( z
: w# Q; q% ]) t$ k5 X# U3 ^2 w. j6 ]% ~# Q
* K b$ S& ]: g9 o+ u! e$ _dBm = 20 log ( E / 0.775 )
# h9 c0 D& ]2 Y; h) A! F2 W
' d \5 a5 ~& o9 h' ~式中的E 是經量測後得到的電壓值.) w+ Y5 Z; P+ b( v8 f
: A1 e+ Y3 h" ]1 ~0 x- W$ ?3 h; G$ p' i5 f' g1 T6 C3 b& u7 i1 r
dBv and dBu! l! e+ a# U1 s1 I8 g. f \
小寫的v 和u 表示相似的東西,. s W \% Q5 ?6 `+ o- M
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
8 A% l C9 d+ o- n/ |7 [& A/ {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4 i$ y* k7 w, 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,
3 v( m* O: h- v6 I! [: ]' YdBv 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?
9 I9 s% f0 q; E, L0 G! H7 ^: x2 ?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,
0 T7 e2 o- P/ _' G3 S但起始運算是拿0.775 V 來導入,
$ i! W' E/ C" z( Z; N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
% z5 e) q* x% r1 q' z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,7 I/ K: j9 F9 P
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.
1 V, \0 y$ L0 _我們觀察其不同之處,! o* ^' r& }! e4 C8 ?
% p4 B4 s( C! P! ^4 l7 j5 ~
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
# f1 t5 d+ E3 _0 v- N! ^$ w9 h
4 ~2 Z4 B' j% r# R' LdBv = 20 log ( E / 0.775 ),; r& v/ S# k5 j! w
+ O. e* j$ l" d; a( K
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
1 m" ?' I2 e1 J/ H/ O/ M* I2 J" m NdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,4 ]4 Q+ c* `0 j& t# Z" ^4 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.3 A3 b: J- W D% Y' f7 ]/ D2 M9 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?
4 x) N# B+ _3 W4 O* B# f/ M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+ j0 \5 _2 Q$ q' y s0 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。 l6 f. u; F4 q3 L5 b1 p7 {
6 h& y+ T; L4 l3 t( H3 p6 C6 j& Z+ y2 `, c$ |
dBV; k1 r z+ ?$ G" g/ h$ B
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.
4 j& N& C# M; A0 q/ t3 ?7 q9 C0 W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; d; I% {. V _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
8 b! S+ b D' z& l( 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
+ f1 {: V: t" T5 \7 }$ D U0 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?
8 x$ L. R$ e- c9 j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,8 c. u- _& O- t6 ~% n. t% K4 g" 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, B) f/ U! i1 L
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,- |' P5 g2 V0 O
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( X+ s1 }+ _* x. 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
1 T! J% }+ s4 k4 v3 E裝置或專業級的設備.( I. x+ D8 P {. Y2 z0 p s
9 O2 |3 f! Y. D- a7 d0 }1 F }) y) h7 n6 @
dBW
t9 m/ Y: U5 y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 o: f4 H- e
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.- F1 e) J8 Q+ K0 N5 G
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
5 G6 T/ p0 J$ `8 S0 o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.9 \ B7 @6 p' p2 ^9 a
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
) C% f p4 C7 b/ @; u" {6 S7 L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1 W' j; s; n) C8 @; t! B& d
0 dBW=1W,' \( ?+ D2 T. b5 A8 a) i, l
100W=10log(100W/1)=20 dBW
" p+ y! z6 q/ L( i' A1000W=30 dBW
- g: U2 l! b# k8 V! F" T當dBW 代換到dBm 時是：
- T8 x0 M9 o3 j9 l; E3 B' A1W=多少 dBm/ \# S$ W- V. m. L9 x5 Y
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
7 A( A8 u' l6 |3 ^: R. T) S1W= 0 dBW=30 dBm9 b/ u9 j- y9 j" ~+ j- u, e
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
- U( u a1 R: I6 ^# }下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
+ s* F) z. F; K( j( m# L1 g; y# i3 {
! s9 r" [" {2 y& @2 C3 \6 u6 p, C3 o" m- s6 g+ ~' e _
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.; _* C8 r9 y9 R" H+ j
' Q9 i( l6 q8 [$ t. ~$ ~! z/ U0 H
) Y: p7 y9 H/ a; [9 E SdBr5 y$ s1 q7 e. z
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: b8 W: N/ p1 C4 s
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.
3 o, a) g, S0 h! U. C5 b. Q8 E% M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.
& d |( Q% z+ o7 V. R, k- F% G2 p9 \那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
) g# f. E% L4 W5 A, s# X2 z R
; X* s8 B% s$ A& V+ c: k
! q2 Z% L. L5 ]9 ndBFS" N& ?3 a1 v& c* F C
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
( T5 |4 S' W. o7 ?0 B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.
5 r7 H+ c: b- j! M4 j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" ).2 c1 p1 F/ y/ R) |* Q4 W
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
5 P) P# r3 l0 f+ u5 p0dBFS 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.
* F$ B, z; N) @! q
) @0 e( S, M9 W7 ?8 B" z5 H! _% f" O
dBA，dBB，dBC7 v0 o2 \8 {- p7 b
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 x$ M6 a. D) f( R6 D. i6 x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 G! y: C# R: r$ e% Q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4 W/ s$ W9 y! L, A
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。( d/ P, J) W/ L& E# ]
. r# ^) f) f) T& j( Q. L聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路., l' D$ Q8 [' o! }/ {
& A. k# Y. f3 B" n2 B聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
* A& o, F$ M/ z3 K' G. d$ ^
3 n1 P9 X% }2 t# c' [聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.8 @7 y3 @4 Q. q7 i
2 u+ N" U& h. b9 n0 B$ v8 d
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。# ]2 M' |; t( k$ S0 g5 l$ x* l
) y# {' b8 R1 w3 n' ]# ?6 F2 U# F- V3 _% J) C6 r) _! {, w
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发表于 2014-5-2 17:45:20
