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吳榮宗 主筆
) i3 I9 @ i+ |" o( }8 ?& m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 [# C1 \- L3 Z" y* ]6 X+ v. \3 C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。
. O! Q4 ?1 J: C& c c& T分貝( decibel )簡稱 dB }! n! b- i$ Z- Z) G- ?* C6 v0 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。# V) y+ h2 Q& \1 ?9 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
6 ?7 Q5 B+ P' S5 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、
! {2 |# j& W6 {; S( G5 T容積體積的單位、重量的單位等等，
/ q* }1 [' i6 _0 {0 ^5 K6 j( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。* P2 I( K1 f; U
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
% n, z+ i( u( s' k倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。; U& G% |) K2 R. Z! @$ f1 U0 k( L
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 j0 h/ s$ Q5 M' _! U8 G. B: M5 i
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，
; B: V; k* f3 q+ ~- ~; 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。
/ f1 D' Z! S6 w5 M8 @. OBell 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
, }- B& `+ H6 j! [8 y; g! @ _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，
! S9 B) N# g) s6 A! n此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
$ O6 }' z0 o; j5 g9 b* 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。+ T9 z! [* `! I# y* y1 V3 \7 C
* _1 _7 g) f2 @( ?8 L% c) P' ddBm
: R. s% L) L5 j4 _1 c5 G1 i* odBm 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
* f5 O9 R f1 Y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)
5 }& P$ r( A5 u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," M7 X4 T2 |! q o* s5 U7 j# O
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
: A7 g4 |0 x( z' K C/ p1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
0 s9 N; n' x9 Q. R# J# N* m, F. Z# Y7 bdBm 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.! b* v. b8 ~8 G9 X: }/ v: Z
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
1 z; C' H( p, h- p# s; Q7 c7 d是600 歐姆，是有跨街負載的。
5 w; r! ]5 ^* @1 t其方程式為：
' r' g! c" s' B1 o+ u5 m7 |* D f5 A3 X) K- t3 o, F
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )) g9 H0 o) E9 W. `( Z6 o
+ R g$ b6 F/ Z, E
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
" I$ q) m3 u) h0 x% i; X
g% D" h9 ]; }: Z7 m式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.8 C5 O- B" j0 h/ X7 E
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),
' H+ W$ ]& I# i- Z5 S我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.% B& G. X3 \( l: h6 @0 @
; X: u# i* ?" `) y) p8 |+ W: ]
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600$ C9 U% F! P- o# W6 I Q
E= √0.001 × 600 = 0.775V
( k9 b3 M- i! s" B p* y# A7 L$ m, n$ g1 R0 ?- u. E- ^
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
2 G$ O+ O b! q0 k/ o2 W" v3 T在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
. b% K0 ]1 M; i$ T" A ?* Y2 U; A# }0 h
" g2 D; G4 F7 H6 h. \dBm = 20 log ( E / 0.775 )
( _# T9 Y" e3 k$ F3 v9 G' Z, t( j7 y. z! ~
式中的E 是經量測後得到的電壓值.
' {) N# B* c H2 [/ ]
' [7 h, v7 G( h0 D( [9 L) r/ Z+ k9 K% ]7 X& F
dBv and dBu! F- ]/ w0 Y8 a/ Q4 x2 _8 ]
小寫的v 和u 表示相似的東西,
$ h# a7 p) M, v8 wdBv 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 J) ]5 S B6 K* w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 S1 |5 F; C% g, b) l5 [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,
' Y7 [5 F5 p( V f9 SdBv 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?
0 C1 t% U! _5 ~# O0 S# Z- @# x. g. \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,& y& M0 T% J( }
但起始運算是拿0.775 V 來導入,. Z. h$ M; e4 @8 c" {
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
7 [; H8 N) w& V# |! Q' Q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,4 M# c: O) G8 u/ y
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.( J; Z3 G4 A6 s( G
我們觀察其不同之處,
3 O" l2 N; X, _8 i5 L) \. Z% X! r, ?) y6 Z7 G0 S$ p8 p
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
: q) O% Q* G9 Y9 e0 i7 m1 Y5 A2 a$ R; |1 ^1 H+ l* @: _; Z
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
+ |) w" x6 w( p/ i- Y% ]7 `
8 {9 Z4 z, g# o3 @dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.4 L/ s9 D' H* T7 l
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
- Z; q; V7 u$ y: Y" c& A" M! I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.
1 m7 s6 k; M) M! q, ]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?! x! ~. k' T2 M1 N+ t9 I
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) E& Y& ?, y. x5 K3 T
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。1 J. f% f' ~1 H0 Q) C4 n7 G
) u. W( S% w& H U, V
) s% K: N8 b2 cdBV0 C( \& \. A; z& u: P
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.% K6 u9 i$ @ z" e) a0 |- @' x
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.% N: v8 Q/ v v4 r7 F
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1 F: S* C, f- M9 @( a1 v0 X3 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( U% ~; [) b+ w3 ~$ e) Z' Y
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?; L/ \! H, x& G) F9 J1 `& y
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,
1 `2 O8 m2 Y& W/ s9 L( F1 C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,! d9 G. [+ m; C6 g) e/ \
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
1 S- P( p5 G* Y. Z/ \6 M$ 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
; N. g, e1 |2 m! M! R, ~5 g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( S/ @& n L3 T$ d) \
裝置或專業級的設備.. K& i; g0 l1 b2 P% [9 G
3 J3 b, }; w0 Y% ?) p: O; I) T
* o. O$ T4 u- d! l7 b# H
dBW
% b( U. q& y* Q2 L% u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 p. Z/ A% |- l0 o5 P1 l+ f6 [4 sdBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.! F9 A% j4 ]. V1 o+ b
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 z9 n5 @, Y$ g' `2 U- 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.
1 {' V$ `! @& N3 l如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.. B9 X4 V) {, z) U8 N: Y, b
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 {' m& X. G) Y0 dBW=1W,
! L g0 J8 O- s100W=10log(100W/1)=20 dBW2 {8 @. G! o& Z( A* c- l
1000W=30 dBW
$ K0 `. z6 j: W# F ?) @8 w當dBW 代換到dBm 時是：- j& r5 x; G* C1 n4 o/ x+ e
1W=多少 dBm+ d) o" g5 _8 h) @! x+ N$ l
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm7 T. l; q+ [7 G! h0 j7 h, I3 a. r, j
1W= 0 dBW=30 dBm
+ L+ x1 H6 e( Z( OdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
& k% S7 k: M8 `( j! g+ i下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
+ J6 Z3 a. z7 I; ^, m) z
* Q7 L+ a% ]7 c( _0 G+ u
1 e. u& x# `) |0 V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.
) R+ ]8 r+ h9 H0 M1 g/ f1 i
+ v x' G G# o% [* I+ |- `* ?$ x8 |7 |& Z: s% C
dBr# ?1 N: q5 W: o: d
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
. q7 }8 s' `! j# \, F. ` G3 [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.
" K6 C9 M) S1 `: A |- s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.- R B7 {. g% l9 L5 j1 N+ Z
那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
+ X6 P% X! |( n+ A0 I( A- D9 ~6 n. E% m4 i. w5 |4 d) r
' I' y, S# V; YdBFS6 @4 Z. }. V3 a4 t8 C
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
. R( R9 c# T. }( \- S2 j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.7 w0 E( [5 N, C# a, m- G
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 @/ o: m$ M) @. ?這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
+ A, f% I0 x4 {& W3 b0dBFS 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.
' q+ G H( {9 ~# u; j% O: o% m
5 T# T$ c% @6 P5 i2 X: D/ U9 }+ Y+ l1 W' Z3 R1 `
dBA，dBB，dBC
: Z q. b0 ]% u8 T) w. p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 h- Z( W) w0 l1 `: W$ s
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，
4 L+ N1 H4 V! g6 p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& u& v4 {3 l% {- W# v
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。* R! {" h& u9 e4 h8 v- w: o
/ o% p" S( K4 Q! b2 F: t; Y- L- n2 T4 _
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
2 v; k+ \7 O( ]7 n8 j
( \6 i2 l4 o4 n( j聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.% f/ t; j# o$ G+ k
, J' _, n! z% p4 m3 h! C. I& \聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
: J! h0 P/ Y% \/ h% L9 B
6 C2 c/ C3 u8 x( x) V1 l+ NB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。# I/ U' d% t7 R f# D) h% @: ]- Y
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发表于 2014-5-2 17:45:20
