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吳榮宗 主筆 ; U D& H, l7 V3 w* V7 { c
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
4 S$ f# g% W5 R8 w9 r% d' 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。! z" s0 Y) B' Y D$ ?9 F
分貝( decibel )簡稱 dB5 D7 w$ O8 ^0 }! r$ @( Q7 \: I
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。! N5 Q! \) f2 f8 k6 p; g
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
0 u- d* a/ u4 J# 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、8 S8 S+ V& V; s" @' \5 @
容積體積的單位、重量的單位等等，2 M5 v. H1 D6 O6 s9 {/ L3 l) V8 X
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。. J2 c1 l) g' u5 C& i4 b& 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0 e% J* v8 I5 S! s' `( t
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
- s9 T3 _8 |- I0 ]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
: z3 V+ _9 \ q3 s- R$ t) E, A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，; a# K! V, |, J+ y
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。# P; w0 l/ E* J* B1 ]
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
; a& D) @9 H9 e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， ]) U/ O0 T7 `8 N. I
此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
9 @0 [/ e P& z2 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。
1 w8 X* B, ]8 z1 L1 B& G7 K( i- {& n7 ~& H7 }- Y
dBm
; z2 J2 [! t( s$ w" b; s% ZdBm 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
, X* b2 w9 W5 a+ T$ O9 L' 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), \, K' p% A# l/ v9 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,0 L7 r, T- y; R) d2 E) Z0 g
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:$ J$ B4 |+ U( v" C2 R
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.% S: V1 M% J% b% }% u# ?8 G
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 Z. L2 a& {/ A6 @0 `% H; i/ n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. \2 M9 J0 r5 |8 y* l9 q
是600 歐姆，是有跨街負載的。 v1 ?0 l2 f- s- e+ y/ `3 q: \
其方程式為：) G) ?. y$ C) D& U( e! T: J/ M
' \' U6 e; }7 O4 C# l# q, O% M
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
+ b& E1 p9 d0 L: k- c0 m" I, P% v" L# ?# y6 P9 e$ f* w* ~
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )2 k- n$ ^* u8 f m. @: i+ j
% o1 G( o4 w7 ~/ F' T" g$ n- @
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
$ G/ o( Z" Q5 b" 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),
! ?0 K1 `- n" {2 U& m# y% q. h我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
& `9 k5 ~" r |( I2 ~' T4 {
' Y# c- X+ f; y; C3 r9 F代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 6007 ^& y7 O9 U z
E= √0.001 × 600 = 0.775V9 j2 ?5 M# ~/ @" v8 U) p
9 j0 g+ u3 U; v. t; a B
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
0 B! [/ x% D. T% Z: q在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於6 q; o8 i, x! b! E7 ^
1 x; m: b' \" C* ~4 s* A( ~% p: D+ a
5 [( |1 D9 m ]+ y
dBm = 20 log ( E / 0.775 )
! |/ a. j' Y' r5 f5 |4 O* h; K) p) |& t0 U
式中的E 是經量測後得到的電壓值.
1 q* `2 ~2 a+ O P
; y- C& |( @; V- z" b& a1 `$ G! p7 \* J3 m- U$ L
dBv and dBu
$ C4 F" E/ g$ k小寫的v 和u 表示相似的東西,
" E0 B$ D2 C; X" L/ {6 edBv 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, @/ s" s8 Q* F8 m
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/ u1 {- M& H; V# f5 p% k
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,
4 c; ^/ q( s# d0 ^7 ZdBv 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?
. u* z% D0 W6 F5 b |8 j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 W, W# M4 } r# d
但起始運算是拿0.775 V 來導入,
8 Z0 _4 Z1 G2 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
# L$ G5 v5 |" V" m" f) 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,
' C4 u$ V2 e- f( ^" q6 L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 j9 u; s3 F/ @. {5 W
我們觀察其不同之處,
& v, q6 d2 |5 |4 K! n, i1 I: Y+ {; Z5 R$ h) s& q- _9 { [
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),
8 j. Q9 P9 n( e5 o* G ]! L0 Y/ O3 e: t- s6 Q
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),
6 p9 ~& i. o" y. T% [# q6 z- o+ _% K# j* O4 Y c. }8 k& C
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
9 y9 d: Q$ {. x" `% A$ h% BdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
1 J$ w' t4 j" i+ J. U. M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.
" f5 A. P( m% H$ }% d. z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?
8 g8 F. ?& M& j* g* ?3 O" F/ G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' L0 q: F# a; `
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; B2 J' c* K" Z {* W* F f6 n/ W+ o+ M# w5 _
1 v0 }/ d* |' D- _( x ldBV: d4 {# t3 N! R; G; r. i
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.
- n# _9 u, @/ O0 v5 j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.
1 ?2 X1 v" ]4 j" R) C F7 N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4 M) D9 K* f5 i. H
( 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) s! E# e/ P4 g
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?
8 j) Z- r+ c* v; y, a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,5 C& d. g3 y/ U. X
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,% O) Z) N6 ?2 H& }$ f, c4 T6 l" L* n
( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,. b' x" X$ w; 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% Y' K% N D* w8 A3 p- B
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
+ t4 m. u- F F( T' W裝置或專業級的設備. s% C% X) A: l1 V
& r/ e' E5 u& ?1 B! B- k. D! D
; @2 ?6 ^( V% X* c5 A o$ z: RdBW
+ W% d- T' Q# g6 E* v! F9 I e" p它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,) M% R3 ]: H' H; g) D
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.
4 F# f4 ~8 k3 H" E' Z3 q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 |6 x& O3 v+ @1 H3 H$ A \
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.3 m& _' J. b, r8 A% A" U% y
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.0 N1 J& q( `6 ]5 t9 [5 u
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
8 f) _. w6 l6 w0 dBW=1W,' q( V5 B7 q6 q$ F
100W=10log(100W/1)=20 dBW
/ t' W% C& |/ Z6 I1000W=30 dBW
0 Z1 ^* w, {3 n; d( ^0 h9 W" O- i當dBW 代換到dBm 時是：. b; N m3 `- d8 }
1W=多少 dBm& L L, W( ^7 M+ D
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm: m+ T( I& I% ~) L. o6 }5 M- l: b
1W= 0 dBW=30 dBm# T( J# v3 I* W7 r+ R
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. 2 @6 k* m; M2 F
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
1 ]! j! c: e, J
- Z/ \) e |( P9 R. e8 z' n4 B: u; i
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.' `, T2 R( v8 d! d: X! U+ G
: C3 ^) a8 s( w) ^% f5 e( ^/ L8 x |( K% Y
dBr# ?( p/ B" p) y# ]/ p
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
5 ]& Q+ w; S$ n7 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.
& P e+ s- V) w7 K8 ~. g' q7 V6 v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.3 R' b1 e8 g6 o" l0 L5 V6 N# m# g) j
那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.; t2 \7 |3 U6 C2 }1 b* \
$ N, u4 s/ F* ?" o/ U; o8 k% b
; W! J! K3 v; T* wdBFS$ @4 _; H& [( N- K4 p
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
5 ^( @3 @. ]& l8 n- e2 K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.2 H( x( o& q- Y. O: K3 q- U4 [+ z
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" ).4 [( }: h$ F6 C' N+ H% a* g' z- n
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
- }' i9 b* q- l, L; |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.1 _8 @; g% T0 _' M/ g
( u$ u( q" ?* u( [) T2 w, v- N8 M' c- u6 I
dBA，dBB，dBC* o) F1 k" C/ J9 s, p" D* Y9 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，
2 N9 }3 `7 n( [3 w0 N: [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，
* _. a2 }6 ~: h1 g" i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4 S* u/ W& E7 p3 P
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。
) m% {! O/ ~6 e
! z8 { p: u; o- ?$ j聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
* A! Y% @8 c1 g4 J- q8 g) N' v1 A5 N8 k8 W; T" C9 [
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
! O( Z! i7 \! B/ ^
# Y) @* `+ F0 T7 Q# ~+ h3 U+ }聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路. e0 Z/ K& y7 d; U+ `3 w2 ~( V4 c
) L- g% \2 i; v d+ [0 T; O0 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。
O: m0 }" k! Y8 D; E4 {! F7 y- ~
: k0 D4 _" d# U$ o2 \$ Z9 ?; x! k; Q, D _9 V1 G
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发表于 2014-5-2 17:45:20
