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吳榮宗 主筆
& W9 }8 Y4 ?0 m9 Q* q Y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
. N5 `8 d+ [: ?" y) `7 {$ ]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。" a% _! F9 k9 d' P4 Z/ C6 e" a
分貝( decibel )簡稱 dB! z, {. a- v" \( F: p
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。7 M3 y7 ~7 k) g* J$ @" }
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
: X( }- t3 H; R3 A' I/ q. z: g$ M9 r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、; ]: J3 e* k) z& Q( r
容積體積的單位、重量的單位等等，3 q! h* f) T" l: o& e
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
$ ]2 |$ a1 \6 T [1 x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1 B i8 t" X' o" b/ N4 x$ r
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
4 N( m+ U# n: B1876 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
% j& s+ `# P: V# T. i: c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，. I- x% R9 ?2 ~. A" T3 P/ 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。; e* {4 v8 x: B2 j+ s) i
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" `+ W. N+ D0 G" C6 [. K' z
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，
* P4 w# s( G( ]0 T此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
5 {5 N0 D# R+ x2 W: [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。
- W3 i. v Y% r: }) z8 v1 ~* m* N3 i
dBm
O' Q- r* i/ N: kdBm 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 C; ], j! |/ \9 ^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): T4 n3 _* [$ e' M4 w% {
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,
' w- |4 u3 a1 j6 u" }也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:# c" _) A2 f3 p- @0 N+ j8 W* t$ l/ s
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
. _* t2 S" G% Z& a! C8 [' ndBm 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.
' W4 a% ]3 V6 R6 D e( H' S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
5 e" x7 g. G2 n! n. B2 _5 w是600 歐姆，是有跨街負載的。+ ?- j* R1 r6 Y
其方程式為：1 P" c7 u: F7 D8 M5 t! z
) `) k$ B' _, }" q/ i. P+ L8 v
dBm = 10 log ( P / 0.001 W ): }$ Y% B% r. G2 _' e1 ^
: S, T* ^4 u, o$ ~2 ?* P9 y5 mP = 0.001 × 10 ( dBm / 10 ); Y; p' `5 U( N3 m m! o# G& L
, c1 R9 n" L- D6 H) g" k
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.) X; `7 { R! l* P
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 |$ Q3 ?) g; v, W+ t3 E
我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.8 o# |$ ~) B _5 r f
6 D4 |8 I4 i5 [2 o
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 6008 Q( [ O7 l+ L/ a1 F: e' ?( f6 r
E= √0.001 × 600 = 0.775V6 L: H6 i9 Z! C$ N% M1 h) N
# n- }! l! w& E& s+ V/ `9 ?
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
$ H# X+ y) _- X1 V. J/ r# ], N d在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
: X" y4 W& | f, i6 l6 J6 @+ u* [3 k' E2 c) D j
; h8 `2 d& X& m' udBm = 20 log ( E / 0.775 ); @1 }" m K' N0 [$ K+ D2 A
- C) l1 M, w% @; A
式中的E 是經量測後得到的電壓值.
# C: ]! }# _$ h. _9 e4 G1 D1 {! H# Y/ m2 s4 A8 s: H
/ o, G. q6 @3 C/ ?dBv and dBu! f$ _ y' w' J& d
小寫的v 和u 表示相似的東西,
3 W7 I* y. w B6 w6 JdBv 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
% o8 L+ V$ O3 Q N" e% Y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
' s/ P& U+ E' t; E+ i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,. G! H7 A+ U) V* g" N- u# J
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?
5 _# Z. ~% L/ i( Z& Q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,6 F/ R3 E1 j# `- C4 o/ |
但起始運算是拿0.775 V 來導入,1 q% G+ ]& s: p
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& ^" @# V% q0 l, K2 k6 J
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,, t8 f& i/ y1 H+ D0 l o5 U
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.4 Y. t1 c' o* y1 `0 v+ P
我們觀察其不同之處,
1 E: f) A) e0 a8 Z! a5 y. @. v* p3 q8 n. X3 |3 W1 | a: c. x% }
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
# E* B. s4 y1 \% U$ z$ E, I. x! } @+ i8 s+ e0 C8 O
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),$ ~/ U8 I, G' w* i
/ x$ b; |* Q! x; a5 S, }0 w* d& V
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.# ?% o$ A0 g4 |8 `/ G. ^8 H
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的, r9 M# v Q: o
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.
* i% n1 Y9 o* t8 Z& l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? A3 l4 W( D/ e2 V6 k* f! X1 k7 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
7 q+ I8 J9 x, o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。
d, X( d6 X$ v9 z6 r1 u6 S4 h, k$ O9 b+ C9 t1 X3 B# m1 P2 ]
0 Y: V; @8 ^7 r& NdBV. U$ r9 ^2 ~9 M9 {* d" j& ~0 M
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. Y. [6 S/ K1 M# w& F- l: O
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 U/ F8 W4 r: V& W7 n+ W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 C' g$ b- {5 T7 p* V( Y6 x( 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" I7 G7 E3 y% K7 V6 |2 L3 r
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?: m/ a& B: r/ R$ M
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# h! ~2 E3 y8 @- v. v {# @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," Z) n& K- x% Q* T! A' }3 w0 m
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
' ?3 e% y4 ?, s# ^9 l, @# Q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+ P D6 L% @! 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) N# x* [" k, d
裝置或專業級的設備.
' i: Z4 @& F$ ^+ N; y+ C, Z0 J: T3 ~- m3 `1 `- f) N3 X8 V
# M+ a7 q: F& D3 J9 v3 I( I2 y) C$ {
dBW, z$ ]8 Y/ s; d2 e. R n# ^
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,3 w8 _; n' B1 C
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.. v! l0 F, E% f% c- i
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 c4 v% I8 K# N- R1 ~+ 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.( p k( V9 e8 I- d
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
$ _% _ K+ p( F0 z5 d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$ Z) [3 P. ]- S, L" w
0 dBW=1W," Q- C# ]3 ?2 J$ C2 _
100W=10log(100W/1)=20 dBW7 \5 K. D* N0 p. p6 o
1000W=30 dBW2 ^( @6 s" X% D+ d6 y6 f4 S6 V
當dBW 代換到dBm 時是：
2 \0 C! g, q L( T) P1W=多少 dBm
6 v2 @8 O; V/ [, V. u/ l0 K( u9 odBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
9 s* L. T# r0 W% c1 Y: u) O1W= 0 dBW=30 dBm s2 c8 H& R7 a2 \/ E
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. " U* N. J9 ~! @; p7 S% q
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,. z7 G5 a- _$ q: {) Q1 s
1 g: E h1 s0 @
7 V' q; l2 Z- A F5 Q5 S, 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.1 C! y2 K3 s) H3 {9 \
) F8 o! p2 v! |. q+ d7 R
" @4 a( f* R; a) y7 M8 kdBr3 x8 p& `; q3 i
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: Z6 _6 y6 q9 W8 D" q
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.& I0 o8 I1 q6 f$ R2 f( L8 Z
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.# j9 H8 Q/ e3 N9 x( G# @9 T# d: {2 J6 i
那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
9 j% R6 k% s6 `
% p- x7 S* e* p2 |7 l# ^. o$ b& J' d: x; a1 P$ i! b! t3 u
dBFS
& Q& i7 x3 `' T1 e1 h" W分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位./ e& G: c% o& i$ J: D" I
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.
; n% B# }1 @: e0 m9 q8 N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" ). l# I1 L) Z1 I6 _' H
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
H( v$ k% b$ O, A0dBFS 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.; w% s$ K$ [8 V, S" S
6 H% `( X6 o& F+ d9 S% M5 W' X6 n# k$ ?1 o' {, o6 i
dBA，dBB，dBC
" T( s `' B3 `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，
, [' m% [: V' S: D; P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，
! F6 W3 s- q+ l. T4 d% _* d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 C+ u0 n0 k. l4 }/ ?
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。) j C: K; A! G* |; c# z
6 {8 d( K+ d l+ {* N' M- w6 [聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
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' E$ S- o) _* T$ Q! ]聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
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聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.% l( J2 B% X( { F( p3 H' m
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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。) V3 O6 G; Y* T' Q) j# `' E* n
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