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吳榮宗 主筆
2 r6 A! e5 B( q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$ E! k' p# x3 q+ c! ^! 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。
: ?) @, c Z3 V/ b# p1 m0 A2 J, M分貝( decibel )簡稱 dB( F& r# F5 ~. W# s3 d4 H
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。
' v7 u& [% T* Q$ d0 j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 }- Z* m! @% l( L5 {% }
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、
% j+ \7 ^ v" E9 b容積體積的單位、重量的單位等等，9 U, I6 G B: \7 h. E2 J8 I8 @% h
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
; W+ i5 B+ Y: ] t) a% H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
) h0 U/ M5 [" ]倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。# U. Z& w& q) ]& @: L9 [. @5 m! o
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
9 N3 U8 ?( \, q* C0 C k. 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，
8 A- ^2 Z; |3 `; Y! 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。0 P( g! [% Q! T
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4 k9 \4 U s8 p \% b, k% V
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，
1 G* E3 s9 s$ A7 f6 f# e; E: z此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci) R g8 e! ] M* z, 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 Q* H# b5 D. j- z2 c0 w
2 t/ u# S i3 e- {4 PdBm$ t8 ~7 p: @ r
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& q8 F# x" S2 K; _" N+ z
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)
: W3 ]% r8 F/ z/ K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,! n- t- d' Y( B0 ]8 Z
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:2 G2 J- V# w) b
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.% V. W/ t- u# \: m3 [
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 U: K& Q5 M9 ?) r- h; 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* H) m2 i1 U$ e2 r
是600 歐姆，是有跨街負載的。5 m+ m6 r E8 m
其方程式為：
, I" [8 \ i e3 f9 ?* K* ~
" d i. }* w8 a) YdBm = 10 log ( P / 0.001 W )
+ e" [& J' v Y" y, l; [3 ?. \, `3 V! P- @
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )- P* x8 C8 m2 d0 E1 l0 P0 |6 R5 W
& I3 s2 a: R$ C2 f* H" K. _: @
式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
9 L0 L y3 ^9 Q- g) s, }9 }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),
: c# d0 S- R- Z8 m6 L H; _我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
5 U8 t% g& b% E" M6 O+ H. \- x. T9 b* v
代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
3 L0 v& J7 e# a; ^! zE= √0.001 × 600 = 0.775V
' g/ j8 D' T+ [! u
( p# i$ H, X+ K! {& N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( P/ p0 U3 [# W% H- {* O: o4 @
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於2 L, F- ?1 O4 M- C& T
% m' h) j, w4 ^; z8 G
. P, A6 n: S5 R
dBm = 20 log ( E / 0.775 )+ s0 Q, |# j/ S6 b0 S/ B" x! X4 _
2 W) j% E4 ~! y" G, O0 I- p
式中的E 是經量測後得到的電壓值.9 Z+ O2 C- p% b. \
0 n6 Z& ^) {. C0 k5 P! _1 X/ I& K% Q. j* V
dBv and dBu
6 r* }% `# b" f3 r4 K小寫的v 和u 表示相似的東西,
3 y1 w3 r1 t3 |7 P) R4 j) O( tdBv 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
% a! c' Q# P! u0 r( U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" F! p+ ^$ f6 l4 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,
% K0 e0 t7 W* u' |( tdBv 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?
4 k( @# B/ m6 z! n6 X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,- z0 j( T' P+ X* P* r+ g; S
但起始運算是拿0.775 V 來導入,5 n0 o. r3 K' r6 D& T9 k3 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, W2 \( m' D+ x3 l# {+ g" Y
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,( T( W& z# `" p, \5 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.
, v/ A5 `1 C. t: N5 b7 R我們觀察其不同之處,9 ^2 ^# O5 g6 v. ^8 a3 Y
0 M& _2 p, Z' X# f M1 u$ odBm = 20 log ( E / 0.775 ),& B( F! c0 h8 I
5 ]' B0 u9 e* a" y% p/ [
dBv = 20 log ( E / 0.775 ),/ v8 p7 {0 f0 K# l% q g
0 j9 _. n, i- q' l! g; k5 U$ |
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
/ D8 V; ?# ` L7 fdBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,7 s- r% |4 @3 M$ [8 y4 ]% ^) u
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 q1 R9 S R' ~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?
9 |* ^, ?, z& o+ G$ M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
; d9 A: t/ ]; l- c4 C7 u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。8 U. z0 d7 `$ s& n* ?; T- n1 X
- u: V0 \* q9 Z( c j6 N) C
2 P( c3 B! L' A* {dBV
3 H7 A" U+ |6 z5 T3 Q5 j- D" fdBV 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./ Z. a# t* @- s$ n; 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.
2 s1 R$ u; `9 B. G6 P. y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
: T* @! ~7 Q; L6 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; [' G* P: E2 j3 d4 ~
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?
; j! Q( ~: F. t+ n+ H# b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,: k: `8 W# L: K/ z3 V; d! N% r
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 q0 D8 t, m- x7 `' [) d/ A( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的, w K/ z/ `" q# x: E
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
- a( L6 ~# w4 a. S! O6 g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
; x, v6 j3 o/ _9 j% r1 ]# A7 o裝置或專業級的設備.
7 P7 N0 A9 N* g$ O- {9 G: |3 p
' z g- F& A3 B* t
) b0 @( H" O) n K) |' AdBW
. Y( n4 _4 I; ^9 R& H5 O! L3 O它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,0 I1 e% E+ s+ h% C0 X) o( A, Y
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.
0 q! S1 n A* W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
) c5 n+ @( E9 F) x5 x6 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., U/ b* w3 j0 T- B L# S% o
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.3 T5 H) A7 J# D3 q) [, y! [& X% k
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- k( V# G% w1 V
0 dBW=1W,8 E! H" J! K' X* @; o/ f2 l
100W=10log(100W/1)=20 dBW
+ L1 m `* `2 h- e' f1000W=30 dBW! z- c& J. t' N' R, {: `
當dBW 代換到dBm 時是：' f. n* P0 F& s: B/ w/ J6 S' Q! o2 f+ R
1W=多少 dBm5 i% e' [- i& M+ t
dBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm `5 F, \0 [7 w* L" q
1W= 0 dBW=30 dBm
2 L% q6 S2 s+ h2 x1 J kdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW. * P: n8 t* |2 T! H
下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
3 |8 `: Z1 ]3 l6 s2 i
( L: e* C* U% l, y H
& R; j' I! N/ C# m5 o; w3 G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.
, I$ j& z( Z8 T8 c3 ?# D1 O( g
5 F$ M2 Q' N; K/ T
+ d2 {, n6 w8 g. odBr# x" `- Q- B5 I
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
. z; `* D6 ~3 e# J; B0 R$ ~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. T7 `' k9 A/ o; r) A8 H) I) w
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.8 @! x+ I* @0 s/ t, s+ W
那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
O, z" H3 p4 |4 Q9 h
. W2 x; \8 m. R. | R3 u2 W! f) g" C- c4 {. M& F. }# H' h
dBFS
2 c: ], K! f9 y' s5 b分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.. r" B& Q. `) n8 D
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 k6 _+ I; M2 l' i! v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" ).
+ D) a- K3 y: r$ @這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
- e% _; C- `9 o# m7 l0dBFS 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.
; F' q8 o6 b! Q5 |( s
* z( V k% ^" X7 ]% m; R
" ]8 b% M* d5 x. M8 AdBA，dBB，dBC
, P: g6 l" |6 h- a5 _* u6 U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，
3 L1 w9 B1 x% E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，6 O& ]2 L: s; z1 x
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
, [: ]6 K. z- g' H% c5 D& e% 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。
' L3 L% p K/ h+ G8 k, H0 D
1 f s: J, I2 j1 q* `. f( c L聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.9 v5 [; F' l0 h( R" E
' i2 }* y. ]- ^" F3 l2 p8 L. ]& V聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路. P( V/ ?. H4 s" B' p
& A4 P9 k! M( {' T
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.0 y+ X* ?$ }$ i- Q
; }0 x" z* [' P2 O
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。
+ K( @; d8 y# t: {! ~$ Y( e! t3 q( t6 A. V, U; {5 q
% S8 u; V% J. j. ]9 m |
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发表于 2014-5-2 17:45:20
