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吳榮宗 主筆
2 ~" d- @5 K5 h$ s2 ^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 x6 K# h4 L3 v% D0 s5 J$ ~ \; 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。& B, U! _+ p) j" ~: r' n5 J
分貝( decibel )簡稱 dB$ L. o$ ^6 N2 V& s8 S
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。, T7 g$ C- n/ d4 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
+ l. M6 c2 @" k2 I- ?- 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、: z! i3 v! D# @* d" R
容積體積的單位、重量的單位等等，
h6 Q6 w/ Q6 e) f" o9 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。9 e6 U9 Y O, @; t
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4 O0 z& b& C9 I9 D6 ~
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。0 }* ]* F/ P$ n' S& M; [
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0 |% Z# S6 W C% v: j3 u
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，2 x& v) R" J) U, g! ?& w
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。
7 ]8 Y8 b8 r* w; YBell 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, E4 q5 |( y \6 R T2 U
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 F2 }# N8 r z7 x8 w9 q" f此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci5 N9 }2 P4 t9 z& p! C1 m0 Y$ r
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。
( ~+ {0 L9 u! J! p: C* ^1 ?: W+ Q7 S: N' s0 ~2 O+ D
dBm) E$ ~/ c3 |( `& E* E
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
- x3 Z# t0 z, w2 J4 |+ w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)
: G, g- X; B; d6 Y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,7 U: f+ }6 U% b; ?) T
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:( h7 k$ @$ ?# {% x$ B
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.6 U8 ~/ x: N% a7 n0 H0 r
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.1 s( C' y! ^0 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& z& d g, j- }$ v( K" @* E' U
是600 歐姆，是有跨街負載的。 j# H4 S+ M; O1 q, @
其方程式為：
. E! |# n7 x0 X% j* y8 F4 b1 w* c% g
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
2 r. U( E* n2 d' x% Z1 M$ ]; V8 i' G3 D/ E' t. ~
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
8 O2 a% _+ G0 ^4 ^$ E. d, C: S5 o4 L' V* Z1 [6 u
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
: P; g& S; c8 c4 n3 w3 T2 ~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),9 y3 |7 V, a" I* r8 |& Z) C$ S: ]
我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.7 g9 I$ |; K; X3 m4 k: w, h
3 a% O1 }9 {2 [8 I2 x2 @6 K& K" t
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 6009 z3 j1 m8 \. m, B8 V/ L
E= √0.001 × 600 = 0.775V7 g3 Q0 z& D) M5 k4 ]
$ t$ P' k) c# J+ {5 m
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: k1 o3 t( o1 X7 F
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於, ?( z+ }: v7 R# X }: v' q
4 u, x6 C% z, P
2 G! |( P! v9 c( j# adBm = 20 log ( E / 0.775 )
3 n: p/ Z8 ^' ^3 u6 Y. K( n0 W7 _1 Y
: _! V. s0 f9 P6 G) S式中的E 是經量測後得到的電壓值.$ m) I/ a0 `$ n( S! i; V9 y( n
+ B" ^- G2 k9 F E4 E8 d, A$ f
" C( j6 ]; l% J) J( G: n$ CdBv and dBu$ e8 @" S" C# s) D @0 F g
小寫的v 和u 表示相似的東西,
6 r2 m5 I5 j" CdBv 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
* T, v; K9 z" b0 x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, h5 H `/ }, Z0 T7 _
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,
! `+ C6 z+ D6 G4 b- \# {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?; r. ?3 a( ^% Z* _. y
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,
. E6 y, ^2 S! g4 e但起始運算是拿0.775 V 來導入,
; H7 e7 i. m" J# L: `% Q o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5 p# H* \4 ~$ z1 J+ X1 w5 }7 B
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,2 k- [. L7 y, q7 ^$ t
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.. s# M1 M$ p2 {) k: r, c+ Y
我們觀察其不同之處,8 |: c; h! ~7 F0 z v! Y" \
+ N6 H! J+ y, d0 O+ X: @
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
5 E3 J. Q3 _8 |5 r8 C0 j0 \) a/ M3 o/ D+ D
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
) l7 J2 B% d# J8 J$ m/ d9 j, s* N
! V, [+ e5 c$ V/ r* H- p+ n- XdBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
2 h, L' ?* ~$ q* e" U$ C3 rdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,4 C- u) g% M7 j1 \
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.
% R9 }/ B! x& }) B1 p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?
' e) N5 l7 N o$ M1 Z6 X2 h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
* S! e) l5 u1 O1 l( Y) _( t. P9 g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。
' Y! N- C5 ~( V7 o0 G/ {0 @- [! q) @& \; d! Q: L7 T8 k) p
) I6 ?5 \- a2 O, IdBV
( {/ j' Q0 S8 z. L1 gdBV 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.& I3 @8 T3 t2 [! n! ^! r
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.
! u2 x; T4 j' H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
) I0 \( W# H: y, e! N; B* ?. @( 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, O. {+ s6 ?5 S* C7 B3 v
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?
. q- l3 Q6 J9 u- N, a, s/ 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,
. l ]% a# N0 I3 _/ _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,2 ~( ]0 ?8 _: e2 i! S/ o
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
: b4 f0 P5 C0 @& y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
9 e# T& l% i& T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! o' p3 w- ]- `5 s7 w
裝置或專業級的設備.- u! c2 R8 S1 i# h$ C! P/ V7 f3 \0 z
1 a' Z9 A+ F! J+ i# r
+ }, e* `2 R' t( m4 {) s* I) m. SdBW
4 V) N' Q2 Y8 S' @ _4 B它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
$ J$ B+ \. C, V6 M0 |! edBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.( A2 s3 ]! D5 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9 r }1 Z0 N b& u
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 U, N( v8 @; o) O! l `
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.1 J6 W' a8 p0 d1 [1 I2 X' G
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
4 f B; j+ s& x5 S4 E! z. y# u, G0 dBW=1W,
3 l; C* _& l* U) ?! D6 h: x100W=10log(100W/1)=20 dBW
% G7 D* k1 P+ Z$ K6 f( C1000W=30 dBW
6 M' G' Q4 q2 F0 b2 Z當dBW 代換到dBm 時是：* H" n5 Y q/ P+ m( s$ l
1W=多少 dBm
0 J$ X3 C4 z @( E q/ kdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm9 s# c; g, q! R1 c
1W= 0 dBW=30 dBm3 }8 A& F, x; A1 j
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. 4 f$ A. s6 F! e
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,: s' `7 C8 h8 _2 l: V7 E9 E
) z5 H0 z' G' C( y3 J
2 H5 ?* I: T1 c: B* k0 T* C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.
4 y, F/ l4 j2 I1 A3 o! v g9 T, R9 y- @# |: `# x8 Q/ Q# r
5 V/ Y- V8 }1 j, edBr. g0 r+ W) Y% W5 ^9 s
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" W3 F4 X( q" O$ l2 a3 e" P) D
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.0 l4 _9 s- W/ t. L" H3 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.
' l9 l9 N$ q C$ n* r; g那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的." D/ K* C% b$ T2 C; o8 c
2 |- u& Q; u& N( F5 Q+ y, ]4 [8 @- G: b1 z
dBFS# B3 ~4 N/ k9 M; l8 T; X
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
$ @) j* j9 h( w6 y- 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.1 Q* O( A$ a% L; P' ^7 S6 }
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" ).9 X, j' g( _4 ^3 H: ?! E s
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .* x; o# A; n- P6 e
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.$ `3 I& a0 c0 P( }9 F
3 k, Q( W1 ]) q6 O
5 z6 W! J' i& XdBA，dBB，dBC
/ H; T# ?9 K: h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，
W' m V2 w( F' R0 g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 u# R4 C: w( o: 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
% r3 h: ?, e2 C y8 R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。
: ?2 s4 V- Z _: {+ c1 r. Y1 ^7 g+ _6 g, I; w# ~
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
1 o+ L# y2 _" K0 F1 I9 g% t0 v
1 m6 I) _( W( y- \. _聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
9 B. w8 v& _1 ]0 k% j( M1 C) g& L& c$ D# ?' E
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.0 w; L( l1 J0 }3 P" X: C
& l8 h9 M" B& H4 d& MB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。$ J; A) n, V- @. p0 W! S
# z' m: @4 H1 p( Y. p
7 P2 z# X* i3 t# S
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公安部备 45010302002201
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发表于 2014-5-2 17:45:20
