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吳榮宗 主筆
B5 y, n) b7 H. Y! a. l4 T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 D% ~3 N% t2 ^) w, L4 N
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。
3 x8 |/ Q2 x8 B分貝( decibel )簡稱 dB% L2 \: l; Z+ j* N: M% T
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。
) C2 W6 q/ S2 l: ]$ e, j- c& g# p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
) [$ Q; G6 V( `# S$ L% l1 M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、
1 ~4 R- _+ J6 R, h1 S容積體積的單位、重量的單位等等， R1 s+ H5 t* U9 ~! \2 [
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。! ^ {5 t, w3 G, \( Q
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
5 I2 W, J2 V$ n4 F: x! _倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
, t5 M) W. [* v8 H, H2 @5 D1876 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; W5 U5 H& q$ `- m7 d$ X, j/ O
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 E8 B" k4 D4 [5 |: x. i/ _+ ?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 B" c$ I7 D3 H: v: {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. E- z' `7 r, V% L, e( H+ s& I
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，
3 ]5 o% e, I$ f. A, ^/ H此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci" l) Z9 e! q! R# ~. L& d& 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。
2 w) l% D2 T: j: _2 a) [: X, x" c
dBm8 t* M2 F2 E3 J r; F
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6 h/ q4 R, K8 d/ r( N$ _2 L0 K
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)
+ Z3 c3 J H# [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,6 F$ k. m4 J% F9 W* C* `
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:2 P% W' i# u. V" x1 Y) V! x" b
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.1 w: m9 j+ Y) v3 [# C( Q/ H
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./ P$ J8 c1 M9 h
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
8 B5 x# s5 Q( v% d5 a' ]) M& W是600 歐姆，是有跨街負載的。& j& c/ B T4 A6 z. n1 Z% T8 c; y2 ]! b* \
其方程式為：
; d! w2 S( u/ L# H4 j$ s- b! ?$ N2 C! n; i4 b+ q9 x4 s: k
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
, U# N, I# v: S& C6 P: t5 E) O/ `' `# s/ O
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
( G" [5 {% _( L
7 R) n3 ?. c$ [# A }式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.& W# V p- [% U
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),
- J2 {$ v4 r# R& U* ^我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.. ^) C- K" z+ @+ ]
* H% l' x' T9 @5 b. A代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
6 q. Z6 T% U0 s8 f7 [' f* B! hE= √0.001 × 600 = 0.775V
0 G- S5 L4 d6 u9 w \1 u9 F" ~3 M% R# H) ~0 Z! y* v
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* ]5 ]! W) u在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
t! J6 h- p5 X8 [# X0 X. o% f) B3 x- K
) `) y1 T' U$ I, o J
dBm = 20 log ( E / 0.775 )' ^9 [0 b, n9 U J
/ ^8 l, x% s3 V) r5 Y
式中的E 是經量測後得到的電壓值.) \5 T" ~) L# V+ m. K' d' \4 N, J
& i- V: y: V! F4 _3 M$ Q0 r6 M
! s' P( m7 i# l* Z1 e& ~& D& wdBv and dBu
5 @6 W. [9 ?* ?小寫的v 和u 表示相似的東西,
8 D# M$ x( S) q* A- s( z& LdBv 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; Z1 Z) K9 o( r8 x8 q
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, z, x, h8 n- O; q7 q- ? ^5 o
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,
0 h# x% J; U2 c6 f" M8 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?
& v2 y( X$ d7 N, l' o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,
, O2 p! }* o% ]- L但起始運算是拿0.775 V 來導入,
" W! I8 |7 |- [' [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
8 F; m8 r" C$ s- W$ {3 m1 D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,
5 i j/ Z+ {# b2 S% Z8 N. q3 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.+ ^2 P4 g7 m% o0 l6 Y5 Y, ?3 T
我們觀察其不同之處,
& m9 p4 v% b h7 m9 ]; X* L
( }4 b/ W9 M' i/ S5 z3 ydBm = 20 log ( E / 0.775 ),, f6 L& M" G9 M, g+ Z
( g& P- r! L; K" Q, _, t( `
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),2 Z" c/ C! z3 m/ X ], H/ M
$ G% }* y& l8 R# S& d/ q- H/ x
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.- P, v# K8 S/ L* O. A
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,; g+ V( Q/ @9 H: ?4 y# E7 r
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.
D3 V( L7 M# V3 g+ g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?+ f6 ~+ q/ O$ u9 N" v
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5 x* v% c/ Y% R: K
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。8 F: y" M, e7 }5 q
0 _5 R- M+ L. i0 ]% r, P# p4 K) t8 C4 S
dBV5 }4 L7 ^7 J+ B% L& S3 C
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 I ?1 n( H) k. S0 {6 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.
: m Q7 y3 J; H y2 Z: ]: c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
H$ {! g7 i4 Y( 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: q5 g& M" i+ N
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?
' S; k2 u" q: ~2 o: {1 Y; i+ R- s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,
' f. \* G4 g3 l5 b' W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,
5 N& @" I8 W3 {0 ^$ R2 p( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,. i$ [' D' t+ L0 e& u
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
" _2 x* x, L- C3 ?- q& F n1 ~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
# q5 @7 i8 [$ a1 L裝置或專業級的設備.
3 t0 w$ H5 c( N5 U
' V, P5 B) o0 I) H7 j6 h9 F. |9 `6 \2 \/ q
dBW
t5 R. u7 A5 U/ W7 X5 C' S它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,1 W6 H9 s- D/ E( N
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.
1 _1 Q, x9 P6 r& M9 b5 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
/ w0 M. I8 Q, V, |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.7 v3 Y- L* z) N e
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
+ d" O9 M/ C5 ]/ Z# p9 y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
) c; `0 H1 u+ Z1 A; H" U0 dBW=1W,7 M. ~* \* Y2 C8 A4 _/ u }& A1 h
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1 ^- |' ^# ], y4 i" T) ^. r1000W=30 dBW. \' i' W$ L5 m" D, G
當dBW 代換到dBm 時是：
& ^5 B& Z# H/ q8 x% p1 S, P1W=多少 dBm
0 U! g* d7 v" j/ X2 QdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
7 i: E0 T: r3 m6 V5 z1W= 0 dBW=30 dBm
) a ~3 ?+ b+ E2 z$ O& J6 kdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
. |2 `& F Y4 a% n下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
1 R% l1 _( ?$ U1 [' g- g
8 b/ @/ F5 Q" t/ J$ G- a. ], j% G
& t3 Y. A: S" c3 S
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.- ^% W' @# ]( Q2 d
- E$ f: }% x6 ]2 F. i& \: k3 W4 v4 @" A; s& i5 q( L3 P
dBr
' g5 y2 R6 t0 a' X- MdBr 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* K- b5 ]2 [$ W$ R. o( M
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.
) \1 o0 J/ K1 N3 d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.
+ p% P) \' O- a# V: V那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.0 Z0 S- z7 v% ?$ Z+ ~$ W/ l
& X) h7 o! O( `: I b
7 o9 b/ O: _% |3 L8 `/ r
dBFS& G+ G, i/ Y$ m, e4 J' J( R. z
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.! d) F/ D* O8 v) Z9 n
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 F6 H& S! j( N) b) O% [& y0 c
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" ).
7 r; X6 k/ \( V. s+ ]! m" z# |" R這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
& k% f0 o- x3 U- q0dBFS 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.+ S# m" {' a: k5 n
- H0 h, h3 d- ] n% g& z
: j1 @; u: I! n; B* q; G0 l+ Y2 n
dBA，dBB，dBC, K. F- K7 b0 D% I6 s
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，
$ Z0 H% [6 w$ U! ^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，
( p# A) B8 E9 ^$ H# t4 X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' R& R# G6 X7 @; A# R$ x
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。8 k) y8 m3 z, A% O$ ^$ x6 x' J
" z9 p( G F# i7 F
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
* u0 c2 P6 m0 C# E8 s. [8 ^/ @
4 O w E/ L6 U7 U9 M聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.2 Q# N& D) l7 J: V4 H5 h" v
3 e; [ _( N; J1 O5 G) E聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.) d. F: f' ?& }, K3 L7 u
8 z" _) a: {6 zB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。
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# {( L1 s8 ~% i' E1 W1 [9 w8 f' r3 y
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发表于 2014-5-2 17:45:20
