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吳榮宗 主筆 , m: d) {; k5 ~2 M, y8 e) j
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+ Z! r8 [3 D$ H( ?
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。
+ k% X: w4 m8 S; u2 c) J分貝( decibel )簡稱 dB
) b7 F- B! i# 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。6 R1 x8 i P1 O% }
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
% `/ z# Y! {8 f% H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、
$ j2 Q" M' N" A+ R- H" r容積體積的單位、重量的單位等等，! V0 P( H, F- b0 }1 j
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
+ I s B; ~: Z4 s4 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" v! U' y# u7 c5 o3 \- r) Z
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
' \/ e0 p n0 s1876 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! Q( T6 f& a8 ~7 ]6 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，& ?5 X5 m. ?0 }: 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。+ V- v, i' `& i; {4 a
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
1 u/ R; n! G( m/ W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，8 b" H$ H4 k* a$ q% e5 ]* @
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 }, b h7 k7 s0 Y3 J
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。) Q2 a' D0 [) Z' ~ }5 C1 V
3 E: ] E" V. E& p6 K5 I$ `6 C
dBm
$ P b2 `3 I! ]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
) o4 n# V1 v) Z" V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)( w0 Y/ p) c6 R* C3 I8 i8 w/ ]
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,
' p4 R+ m% C) f7 r3 E0 v7 h' M也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
' t- g0 R4 p. a3 B8 S8 M5 w% A8 C7 `1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
. J9 }8 m' }- e* B# odBm 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." w. T/ p7 C S+ d
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
. q" T, g0 T! C P是600 歐姆，是有跨街負載的。
) e$ J( Q: I! L7 Z$ m其方程式為：. }3 V6 j* h7 E* V
3 Z h' h V- ], G
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )4 O: u) X) z! k9 \* j |% H; H
6 F& z1 y8 }+ n
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
. k$ G' J) O0 i: H8 q- Z7 r! W( [. x( S3 Z! q/ {
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
2 ~) Q5 G4 y, O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),
# e2 G3 {; F" V( Z1 D! x9 [我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.2 g2 f4 r- `8 }: D( q- \) |0 C/ }' o
; n; b! B$ K/ C; J$ m
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
/ V; X! [3 M( l/ ]# H3 `E= √0.001 × 600 = 0.775V
0 `9 a3 m) ?, o! Y, I3 l9 ?5 ^: N) V$ X( x0 G
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
* r* o+ [0 |: F; U3 O- E! T在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
0 Q, O4 y A3 C
8 N8 ~, \4 M. o- ?
9 ?4 _* n6 ?4 s$ H7 |dBm = 20 log ( E / 0.775 )
1 z. G8 ` v' b1 B
- Z8 {* j# {1 y& G. M式中的E 是經量測後得到的電壓值.
: Q: T; K& k- M& i, ^ B+ k4 R' N0 x
& @3 U, u0 w, B/ @$ Z0 j' D
8 L! N4 f8 n3 K$ Y1 N8 BdBv and dBu
# ^' Z. Q% v3 K6 d小寫的v 和u 表示相似的東西,* }4 [2 B+ _# y3 p
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( M! r2 [; {% J7 n1 n
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& R# O8 f3 h2 ~/ n% X) U
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,
+ ]; N* ?- e& \) B8 F* BdBv 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?' _8 E/ ]. n/ q( B) 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,& L; i* y. F$ O9 }/ I
但起始運算是拿0.775 V 來導入,( Y& L3 c5 a; 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
9 D& \) }, \ k0 P7 o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 N( a4 @$ t) j& k* B4 I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 A9 }" Z: N3 w) h+ K r$ I我們觀察其不同之處,
I' Y8 v8 f& U0 L* e$ \- @9 L. \/ |4 x# l+ h
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),( B( h. J6 s5 j! w' g
2 M1 K9 Q3 K4 Q/ NdBv = 20 log ( E / 0.775 ),
5 Q% x1 i% X x- N' [+ Z3 I( x9 t: h; S7 Y; f- q$ ~2 D
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
" w( O, E$ F8 z0 \& BdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,/ s5 x; m. A4 ?) }# P
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.
# T$ {* K% k, }4 L* W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?: V; }( j9 Z" Y8 i& F, z
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6 K; ?9 V( y+ L% l! ?5 z1 `
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。) W3 y9 t: a, T+ A& y' u! ~
( D' }% A6 N6 k! B4 G
, S& U( g( G$ q W) }# CdBV1 ]: u3 A3 _+ ?! q- ]
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! `) x( p+ m4 z$ ?( P! \+ g
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.
+ }" p- ^# N3 w! M" r) C2 F5 Q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- [+ @: t8 A9 b5 d6 c3 b. i, v" X
( 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
* ^) ^' e0 R; n2 G1 a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?) i& }8 ?$ O: e6 M# 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,
3 U' D9 N# o5 V- j9 m% U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,
1 W+ {' c) ~# Z" E0 u' `3 s( {( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
( @6 `% f7 y7 j, r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
" N2 }) L" O) C9 B' L; k: I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
3 b0 F8 _* j- R! t% V! |裝置或專業級的設備.
7 n1 G4 V1 H. _- w4 F
7 h: u3 |/ O( D% g/ r' p
& N" V* }6 E3 b7 N, ?/ l7 X( l, _% ]dBW$ i0 S5 [8 |5 j
它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
5 Q/ M. h1 w; x3 Z/ }5 |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.7 J; S+ t" N* K" H( x
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
" Z2 \5 p6 J9 T3 l% ~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." w; O" s$ K. A( x+ e
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.0 B m+ Q6 ~+ b6 M2 I& U0 X" r
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 S, \' m3 |) V4 O" @$ T; L J0 dBW=1W,
. M# T% `2 ?1 W, T3 l; Q% F, ^4 u100W=10log(100W/1)=20 dBW
9 N# z3 H- M5 y% u8 L6 \1000W=30 dBW
- F$ x1 }0 D- _/ y* Z當dBW 代換到dBm 時是：7 Y3 |* I& c1 t' Y5 O/ N' a+ |6 f7 i
1W=多少 dBm
/ t \9 \- i5 X2 E& ?dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
b, L% p$ i5 P4 P9 J, `. v( q1W= 0 dBW=30 dBm6 ^0 m" k# D- J
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. - k: f9 Z" |% U5 R. {) E; @6 R' z
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
$ e$ N; }& i# s( v4 S
8 ]* V x9 {4 b# T) i9 l& P2 P7 Q* M @: O, h, b7 ?9 ]
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.
% p7 |. l7 I& B* p: }1 g% u0 _
8 H$ v9 R- m6 I
2 v) E, v. p) q \7 ~dBr
2 E/ C( f7 T ?. H( o1 idBr 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' U/ P3 M9 p" f: E/ n
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.$ f" J2 T5 u' Z& o8 b2 Q( q) E# 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.
; m8 ?' ^9 b: V那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.( B, f, P, d# _/ v% F4 X; W
8 Q: p5 m% J0 o/ P: Z( @6 z2 C
' U; E8 Z& s7 J8 B6 R: _/ pdBFS' I1 S3 u' i* m* |
分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.5 I' R& v# r* W2 H2 \$ l" h. T
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.
/ i# H$ u/ |1 S* t! l* ^8 B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" ).
) n' B$ M( | ]這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .6 J" h! w' `0 g L/ Q" F# X
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 H- n9 ?
( ]* \( q0 `) X5 X. S% C! g `7 b: @" Z4 O) G9 L( N: |$ Y. d7 z
dBA，dBB，dBC- C2 k6 H# `4 I; y. ~* 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，
4 b" s- p$ g# n$ b4 V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，( d$ a1 u; p7 M6 Z
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
2 L6 c h+ G; x( W3 V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, k$ ^/ g& P8 j3 D T
! ^7 m8 d) s1 T5 ?) s* s
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
- C' Z/ W @# F- h7 p+ ^) G) S9 D9 E8 C0 j! A3 V& \
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
- R# ^- n) Q$ W
1 N% ]$ q% E- W k聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
% l w3 ?" e7 i/ j
; w P/ ~; a% [/ RB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。
2 V6 n: R4 ~' P
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公安部备 45010302002201
客服：18077773618
发表于 2014-5-2 17:45:20
