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吳榮宗 主筆 # P/ ]2 m/ m, r! X7 g0 R# i5 k; K
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
. q* s% J- }# W9 k+ y7 I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$ E3 ^2 v2 e1 F: m3 z
分貝( decibel )簡稱 dB( ^& T3 k7 X9 {" }0 Y
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。
6 h- P4 a4 B( f6 A5 v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 m% x9 J' f& V8 D9 i0 |
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、
H2 o5 N, b, `+ }' _1 r容積體積的單位、重量的單位等等，5 G$ P6 G [1 _' T: u$ o
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。: V' s* G7 Z% n% Y, I
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0 }/ x9 u* y- W
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。* T. ~8 X" ]6 ]; T9 {: p
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) o: `2 p' @0 A4 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，
: M- g9 @: x9 G% @9 o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。# K8 q2 A- c @# L8 W
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
7 B0 ?, y3 p; r2 H+ J/ s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，
0 \) ^3 n3 j2 U此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci$ C& u* v( A( b3 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 D W) x/ S% L/ r8 P4 i; p4 p* [
$ e, U Y8 W' ^* h7 l
dBm
0 x* Q5 V$ e2 ^8 X5 i5 x! t, H7 idBm 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
7 `' d& t2 C) |: l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)
3 [6 M" B+ M) z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 M& \1 K7 ]8 w9 S4 c
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
% J( {: C- i$ l |# n) `: p: n9 I3 C1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.3 s$ |/ Z6 V* r/ P1 l
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.
, L/ k3 d- Q }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 |" `5 _6 ?+ G+ Y是600 歐姆，是有跨街負載的。7 _/ w. D- w8 O2 L
其方程式為：
% Y3 `, y O2 {! @' y2 z- Y$ S) [9 Z; ]+ _7 i
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )6 i1 y+ f0 B- \7 J0 k6 C: s
8 U5 l9 \$ G3 G/ Y8 l8 q: F2 K9 C
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )4 z% S$ K0 I+ h ~: Q6 U x
; {4 D5 k# Y0 y; a
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
* E0 j. _" N# N h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),
$ k! H; _, e0 C* n* B我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
% z! o& {3 ?% o9 @8 F, \
/ \# C" k7 f0 [5 h* Q% F+ K2 D代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
9 g9 b E. [+ _2 X5 V/ }E= √0.001 × 600 = 0.775V1 w# S# |$ o; M. q$ R# G, W
* k" _# l% s) K
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4 ]6 V/ q5 ]; q5 Q3 t8 @
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
" }3 x' M9 i, _* v7 d* ^* D* Q% a2 {9 J6 i/ {: Y& C, z: |7 L$ b; \
9 D% [( p' v X! ?6 s$ i0 U" |dBm = 20 log ( E / 0.775 )* B" K' |. f1 t. h0 q" c
+ x, E1 F W0 p$ _- s8 u0 f3 ?式中的E 是經量測後得到的電壓值.' k0 B% K0 s% [8 G
% e/ S6 Z# _5 s* I$ t- @/ s
9 O8 I; E+ ^' Z3 D' c( zdBv and dBu5 t3 E& I: Q7 L+ {+ S$ j
小寫的v 和u 表示相似的東西,
1 R) I5 f. E; L; ]- Y5 `/ n% 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
7 s4 d) I) P* p- O! a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 F- B! {, p1 X2 Z
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,: [) o o! v( L! Y5 V" y+ v' b' U
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?
# E3 K I$ a& }% }5 k1 _" Z3 D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,
) ~1 K6 L0 u: C, f3 `4 M但起始運算是拿0.775 V 來導入,
$ V4 s6 Y, A w: W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. W% S' g: @! V7 ?7 r* D; g- `: r9 [6 ~) {
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,
8 c$ R2 G o( d: k8 N& 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.
9 |5 W; s* s1 a2 q9 h: k. Z我們觀察其不同之處,- g7 _) Q5 C o* m$ M4 ]" H
) h0 `$ a( f- A' j" f( H( X h
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
# C- c0 ~5 @$ n+ i5 Y3 Y- R" W0 A Y7 S* F
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),, k0 L. W9 a6 T+ U: D- r
* `- `; d) ^$ Q9 @. J0 U1 G
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.. @0 H4 ]3 O" Z) s' }
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,1 F1 [- L% ]# W' ?( }( 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.
6 l7 i% b* l) ^7 c1 b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* {9 E8 j; {& s1 y" U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 ]* K' P( a, G6 c) n7 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。
& |/ y9 t* e7 J3 \% ^" c: E- m! m0 y
. ]# r( {/ [* t! H) edBV9 H" M! ?6 s7 s. a
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.
/ I7 I: F& h- |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.
9 H4 h! H+ f. I# ?' Z/ 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# g/ Q9 J+ Q& }/ m0 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
2 E8 B+ X' o6 w1 |6 \; Q, 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?) n+ J8 H: ?9 r7 t
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,+ ?" A7 Y4 m2 A& `) r" L
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,/ c- Q7 i+ m# V/ c# H
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
$ r( J4 X$ V, v9 s! a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
" T7 v) }' p1 m& }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
5 Q, B7 P' \7 M3 P) M) \6 f裝置或專業級的設備.
: m# B1 S- \& U% T f. ^1 S; W. h' D# v7 ?7 _
% [0 @6 _5 K+ w
dBW/ j, A6 k' u* l- E) C/ \# L
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
% N6 D5 Y; N2 qdBW 大寫的W 即為Watt的意思.其時這段文應該跟dBm擺在一起的.
W+ l3 Q, @. e, {. ^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
' s \; P+ z- U( ]2 I7 m8 W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.
$ @) M0 C8 ^2 C( F6 B" T" z0 Q% B- r* u如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
; E( \+ |0 ?" Q" a* r$ R& d# O" }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' x1 e$ \) S* K. x) h& g" {: [
0 dBW=1W,
& ]" c5 U% Z- e. e* H8 R100W=10log(100W/1)=20 dBW
% D5 |* R, ]4 p7 ^% q* M5 G* N1000W=30 dBW
5 S5 d5 x! `* o7 [+ `當dBW 代換到dBm 時是：2 g" O6 P( J$ a$ c, z
1W=多少 dBm
, c {8 `' W) X3 p5 IdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm0 H+ E8 J% z( s) ?
1W= 0 dBW=30 dBm
, y; r+ A' W+ z4 S( @1 I' AdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
8 @7 c8 l( @9 J3 e/ _下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
1 m1 S. i( u; s% H* A
0 s8 ` M9 Y) x, r
) I ?7 b5 _$ ^2 T2 ?: u, T
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.
+ l" U: h# @2 c: E5 ^8 G: ^2 D7 q1 w" e+ j2 ^3 S# M
! h( t* B% `. }6 F0 f, q% A4 N* ]
dBr
/ v. A4 L, K; v9 k6 [8 ?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
8 e: s6 W# @) A6 J& F: _# ^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.
/ R% b5 p( k3 ?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.$ i) ~; }. R7 g) s# t
那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
+ A' l" X% ?9 ^! U# j) O7 q4 T7 X& J7 W6 L3 K5 ^1 k4 s
$ s* Z( g: P0 `8 m8 q. }4 bdBFS
/ W# [- b7 S% y分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
, p0 u' s5 g1 @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.
* O: Q& j. D7 s* @8 j) |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! R& C3 o- r4 A" m- A
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .7 W: p' d O% M) k" S
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.- M8 R4 t9 H1 I; N- i
6 B/ @# t' a* ^4 e2 }6 H* B+ b6 ~
1 @ Q7 B$ {5 A9 AdBA，dBB，dBC A8 k! p* ^' f, `
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，$ T! m. Q' P8 J V: 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，
- ?- \: w* }$ s( N1 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- l1 t- u9 { z _
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. x+ S6 l6 F1 Y0 m; d1 s6 h6 Q, L1 y$ J# g9 a7 [
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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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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/ j" n* J7 }- d2 N: t( q4 U聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.0 }$ Z. V3 Q# e% W
0 k" n/ [8 a. ~+ f
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。& y& x2 S0 r+ N/ ]
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发表于 2014-5-2 17:45:20
