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吳榮宗 主筆 . j* {( X# a, \$ y3 N7 \
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$ V/ i. y( h4 `/ b
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。
6 Z6 }2 s7 ?: c& e+ S, x: z: R分貝( decibel )簡稱 dB; T+ Y0 ?& x0 M/ D
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。 h( q% K; B9 b& Z4 k
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
, S8 |( G4 N$ Y* N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、8 j5 T3 v/ @2 M# n
容積體積的單位、重量的單位等等，+ U& Q) A5 ?# y) c1 m
( 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 @/ x W( X2 E' c4 R9 ]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
% T" Q2 q) K% B4 W u+ ^倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。6 Q8 Z2 q& n5 ^, H5 f. t+ w
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7 i, |2 ]" m* D
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，* n W9 b0 f ?- C
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。
9 r( B. P& n0 T* ]8 x2 W1 ^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+ I$ k- A! z% K+ a* `6 O F1 w0 L; I8 }
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，2 g3 R; S+ u/ w
此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
2 f/ ^% k6 s* M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。. I4 y! d+ G3 ~* r5 k
$ q' w/ q* f X, t4 m! z. O* VdBm* o, |% O& M2 r5 z y m
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
! C% N1 j( j; ^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)/ K0 C7 G# [/ |. }6 m
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,- a2 | \" v# k$ C" n0 m W- I
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:0 `6 a7 W9 ^; |7 u9 n- S2 ~
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω., ~, {' R$ l3 `. }$ P# Z& H% e
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.
7 @! o! h9 J' a. a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
- _$ d1 A! u5 m5 d6 i1 n$ S是600 歐姆，是有跨街負載的。+ `* o6 k4 }8 A2 o8 C
其方程式為：
4 ` w+ D* ^! Y; [: q
- T# `. M# _5 B( x( wdBm = 10 log ( P / 0.001 W )7 a7 F: l' N7 F& U0 j# O& ^: w$ a$ C3 q
/ K0 d7 o7 R! A- Q! u' f- T
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
8 `9 W5 R A+ s7 M$ c; \! E9 k3 d- Y: F5 Y
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.: R. e1 M2 m% r. K4 G7 l! v
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),
: i8 V+ y q' o7 o8 W$ [我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.2 D# E8 @! M" e, Y7 M: O Z3 v& @3 z8 u
. z8 p! ]% W4 X; E, s
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
9 Z& o( t/ p7 y/ DE= √0.001 × 600 = 0.775V$ o# e6 ^5 P! [4 B* a3 c$ y& V( @. K
! T4 |. A" `6 f5 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+ u. d; b! P$ b# |+ I
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
: H& d' b. n) L, U
v" Z0 Z, ]6 C- u9 }8 J+ m& z7 t
1 x$ j% r! X4 I/ y, G1 F' Q2 h- tdBm = 20 log ( E / 0.775 )6 w" ?5 T( z% x m8 \5 B# C4 u' Y: C+ Y
/ z q s: S* [/ z0 r, G4 F式中的E 是經量測後得到的電壓值.
! c1 E$ s* x$ Y4 l E+ F! u: z
# A$ f' F) r% d8 I( f! x' ]) K* z
) y0 N' k6 i) |dBv and dBu; S" i2 {$ S3 x" c+ h* Y" K4 {
小寫的v 和u 表示相似的東西,0 ?; {2 x3 T* g' z0 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
( T2 o$ ~4 n& [ [6 Z, H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1 S& B* U5 o# n% y* J4 P2 L
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,! K$ N3 m( J/ u/ W+ J. {" c( ?9 j, Q/ 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?
h5 ?# o, _6 T- n$ c9 r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,+ d2 M I6 N$ A, h9 G
但起始運算是拿0.775 V 來導入,
! J& p: [+ l/ h1 u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
2 f& N, l' z, b1 s# o+ Q' `: 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,
1 v9 ~/ Q# {. X8 V; X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.- r! a8 V6 L# K) J
我們觀察其不同之處,
7 l6 K* V: _) A$ ^, z! A( j( Y1 r l
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),( r+ B" e1 O' O8 e- o9 g& b
, |6 f9 p# B$ b4 `* e" b) I
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),& u* g+ }) a4 h* }+ |6 ~8 |* Z
0 w }" t, V+ ]% q8 V
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.8 j* {, h- X" x# O; i1 v
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
% Q3 e7 n6 B6 j% O# w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.
& V9 t2 a$ J' W* e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?! W/ y# F& b( N) _
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- q: B* B+ X3 c* F4 H3 U$ y5 z$ A) s
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。# p. }$ b# \* D/ C
5 {7 H+ Y6 j* B! m z. F! U% l: m$ Q7 E% I) g; l6 O- }' C; d, O
dBV3 P- |% G: Z% D1 {; E. K
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.
P' w' M% r4 L& K" w, e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.
. h0 m; ?4 E$ A; h8 @, s+ M( B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 W( q! C9 ^+ F& X- ` C
( 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+ z6 N/ Z4 o4 h( t8 V# w
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?
, c' p3 s* `9 [: O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,' b/ h; K( B2 V2 f
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,4 ?) I3 B! i# I/ L* H* ~+ B3 F
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,0 S2 P3 w6 h/ Y! d
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
( V. K8 O1 U* o8 ^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/ d* C+ w2 w! H5 B* O: D裝置或專業級的設備.. u% n P, d, y1 y
( y$ y6 ^5 d5 ^% R
! F5 o/ ^* p/ ]# BdBW) ]7 C. o) T) A( g% v' B* P8 A
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
, K2 s% a# o( a# `; Q2 u) J5 P9 odBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.% M2 }. u x# i/ P
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+ }' d' b% R. P: y
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.% ~- V& }, M. h
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.$ l% D8 R% N) N; P1 ~9 W
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
" N2 @: j" {/ _( F) W0 dBW=1W,/ m( j2 @3 h' y0 {! l, p# Q9 U' p
100W=10log(100W/1)=20 dBW4 U: ~+ r: y! ~) a. N2 @
1000W=30 dBW! z7 F, c8 Z4 d! ]
當dBW 代換到dBm 時是：
& v8 t% v" D+ t4 S. ?# I1W=多少 dBm# e/ J" I/ M( W& J: Z
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm% s( o: v( J8 n
1W= 0 dBW=30 dBm4 W% B$ P5 U- ?) Y4 f) g$ _; T
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. ; o8 K) q# F( }0 O( n
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,9 {8 b' e4 y4 i& ^$ f6 `
3 B$ b; ~5 l/ k
( \. l y6 |! i0 g( l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.
2 F/ p, {) ~7 L3 e7 b- [9 R0 \/ d5 ^- u, [8 {- ?7 U e' T$ D4 o
2 _; O& }. R; _3 h- |, idBr
# u& F, z" P8 J1 J: Z3 XdBr 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; P) D5 o8 R' L h
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.
. S9 Q6 y) C1 t5 g8 ]+ @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.2 y' }4 G. C3 ?* V( e9 B1 p& k
那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.! C5 W7 F2 g" E# O
5 v5 G8 @) Q9 o
" _8 |3 F+ x6 a Q8 D, TdBFS
~$ {% u- \/ l! H4 W分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.0 f6 l' e/ X9 |; |# m
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.4 `5 p- p V4 `/ m+ i
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" ).
, z( g% |; f$ B# J% y這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .& M' g; B: Y7 h
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.; G5 R2 w4 o! N. M! ]8 e1 H
7 N ?6 O. y7 X S8 g9 D9 D+ V
! p* d0 m ]5 K" bdBA，dBB，dBC
8 J' a+ m1 I, _8 i2 X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，- Q1 u. J6 \" J7 m) {4 O9 h
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# t" x' ?& F% h
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
& I! B8 B8 e$ b: f1 U) J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。: x7 ?& M' r$ y0 [9 I% d8 A6 I. D, O
& ^2 V! b. g; _' J- l' K
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
* S: I- H' X: N5 R+ |
. D( h7 ?2 H! J" M聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.; A$ U: h: }/ q! n' ^+ D7 t( A
6 Q/ a- f. h3 c @0 i
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.; _8 a. Y3 R5 o4 |, z
" y; g1 J* S* e0 |& F& b. M) \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。
7 R0 w; \: I* U/ N$ \# R* W9 z W: K! d5 \
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公安部备 45010302002201
客服：18077773618
发表于 2014-5-2 17:45:20
