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您的聲音工具分貝 ( dB ) 知多少?
! }' ~4 V8 k+ m3 O( y( z I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3 X" t [7 o. b4 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。
, o7 X# {% i+ C0 t `* K4 u/ P* W) ~( _* q. ]+ M1 a/ _0 F
分貝( decibel )簡稱 dB
3 N: q0 E/ W' Z/ g+ u) h/ p8 S; x @
* W3 f$ S8 [& f& j" o8 W) {; G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。/ d& U0 |; j2 `8 _
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
5 U7 T7 A7 A4 ~# x" f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、. B% D6 e) V0 P3 W2 t8 E& q
容積體積的單位、重量的單位等等，3 J+ W. h: C+ Z+ o, w
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
6 `6 w( b5 I! V; C& D* x$ F: D& L% k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- i9 t' G/ Z2 f9 M4 r! H( P
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
: f+ k8 ]( R3 l" b, X9 f1876 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- ]2 N* `/ G9 F% b# J! o% 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，' M4 Y9 \# |$ ]! f; z9 h8 k0 p
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。* W# V0 R2 I! @- G
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8 l+ k, }+ `9 G, Q: f
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，
5 q$ x. U. ?3 D. V) A0 o& 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
1 o0 ]* S/ F/ s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。
, \+ k4 X, U; ]# ]* ~5 J, ^! P- D5 q( P# X1 W5 q$ v& c
dBm
' v& ~, t3 S! Z5 z0 XdBm 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6 U, Q/ z, B$ ], l% K
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)
0 n4 r5 T8 |0 M% X8 z2 r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,( z8 o* t3 t: I' h5 v
也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:9 a9 A; z z( k8 T8 c4 Z
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.+ m" D" A/ L' `5 n& E2 c* a
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.) ?6 }$ k) f+ I+ i$ `
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
4 \, L& ~4 f% m! w是600 歐姆，是有跨街負載的。6 X: ~( X1 a% g! j+ s7 O
其方程式為：
4 R; N3 r" }4 f$ v" X$ _3 ]/ c n' s4 }* y! d2 C' Q
dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
" e1 O1 x) j' g) ~" H% {6 n& q/ M; m9 o- A/ z
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )
7 w3 H; Q* B4 h; `$ `' Q
9 ^& c) Z$ A% ~' v# Z式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
" j+ ^6 t, v d( z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),2 F* c: x" l1 `6 ^' p
我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.
# I( x1 Y& |, E# g8 ], R; i& }
. d2 b- g+ ^# f代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
- v5 x0 b) \- z% J8 m6 e# ?8 p Y1 }/ p+ t
E= √0.001 × 600 = 0.775V
6 ^! \: x0 i9 |, S3 M( y, b) I0 @ W4 m. n& 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' ]! e( _7 ^5 Q& V1 K. G3 B
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於: G- b! C% V- C' \! U
% @$ l% W+ C7 h. M+ g1 _
dBm = 20 log ( E / 0.775 )
5 w' H; x% @' t, T& ]8 ?! Z% E- ]$ M% [ L: b) _, Q
式中的E 是經量測後得到的電壓值.& |2 G7 c- u. E% U' M/ p
& V& e$ x" K3 o9 _2 ^* }: TdBv and dBu
3 A P y, @( u; |- O$ _, F9 W小寫的v 和u 表示相似的東西,
: [$ _+ ^! g$ g$ x5 H! i9 K7 wdBv 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
! s5 B' p, h) R; m6 G' r5 Z: ?; v: \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$ B& z8 k0 Q0 d; {
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,
+ \+ P8 y% O+ S% J" pdBv 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?
% f% I, o" ^& Q0 @5 ~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,
. @9 S6 Q, Q5 o但起始運算是拿0.775 V 來導入,
0 T8 L) n% `4 s4 d- i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
- ~* b- L4 |. E/ X. r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,
( ?; y/ l! z: x4 M' S4 O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.; ~! j5 B2 C: R- u( E, }' B
我們觀察其不同之處,, Y) }9 l' }! V
4 F7 I! w- I: I$ S; n; z
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),! V. i8 E" I" u
: b$ U3 F+ k& e
% y) y6 F; ~' C( L1 t4 b: S) DdBv = 20 log ( E / 0.775 ),$ |' [1 P' {' K1 P1 _5 }) @
+ a2 S: h* W4 X8 w" ~/ a7 Z& U- v* f L4 q9 n
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.( P% Y& E% Q ^7 V3 c# q
dBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
, l* x: X) L b2 w! K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.# n* x6 X, w5 |7 d0 K/ q3 u
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?
J$ Q8 e4 }/ C* b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" U2 p* A# ~- V5 x/ f2 r" E
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。" ^! b1 _0 h1 _
8 S# J& Y$ i ~1 Z! IdBV
& m/ U. w6 f2 `) ndBV 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., G4 M% i( y* C$ b
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.& }7 x8 O1 ^ o
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
& }/ z ], [) ]$ d6 _3 o3 f0 U( 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. r2 _* a7 I5 V1 Q
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?
0 y3 n) ]" M; r- p; T, v1 V9 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,, m( N6 c0 H3 l6 m
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,
k' O1 ]* { @- }$ P& T% {0 f( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
5 |" ~. ]" W7 d( i( N% q7 m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 p0 Y4 ]1 g2 j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0 I! [! |: |3 A8 J" \/ ~: y
裝置或專業級的設備.# D2 W& b T. I5 @$ E ^6 U% s! }+ s
" w' {7 `; V, N4 P3 J9 udBW
" i" D8 ^ V* z6 P) v _它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,. d2 s+ H- L- f" `% I s: F
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.
. W; _- m: @& u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
5 U6 d$ t6 k+ K! h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.! n( l) P% @ t
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
1 z3 [1 _' \$ n- R8 G( w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 T+ I! d4 r4 |0 z7 `: V8 |0 dBW=1W,
" i% o. O3 p3 J% l p100W=10log(100W/1)=20 dBW
1 L" {5 k$ y. ]4 s1000W=30 dBW z) k" C9 U$ g9 d! S" g$ Z
當dBW 代換到dBm 時是：5 c4 G" T5 l E( {
1W=多少 dBm
, U0 _7 `2 @# F. c i0 k3 GdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm) v8 S2 ?. P. r) q2 I, C
1W= 0 dBW=30 dBm1 W5 G* }" b, k/ n
dBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
, i& ^: H2 d9 @0 t9 I" n3 w0 o8 D8 j! p0 ? x2 s
9 h1 }( M' e% A, f2 z下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
3 V* r7 I4 U T3 J; [5 ^1 I" T- A5 P5 [* y; c5 K8 y
% r/ q1 O) j$ r% p- v1 M
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.3 L7 ?7 U. Z" W. ?! b( s. h
dBr
. M! Q3 a) f8 g/ u% ?9 Y X6 odBr 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1 W. X! O9 \; z% g
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.# A/ c7 e1 o# @9 @
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.
2 S* E1 |8 B% a那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
2 s: n6 @) j3 B+ n5 fdBFS
2 l; x6 A3 x# i$ G0 }分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
k, ^) C, J5 x% 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.
+ z/ E& Z/ \8 x4 A' R# 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" ).
% U1 [6 v) x; ?; C- y, `. @這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
, p( Z( b, N" o# @# D0dBFS 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.5 b" U$ { i7 Y! K& y9 T
dBA，dBB，dBC
. O2 D. N1 a1 Y$ M. _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，0 r. e2 J* s ?9 _. V2 j
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，
, G4 m7 c0 a: ^' F! v( 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
7 k- Y& r+ q: W6 l+ U) X, F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 S" R H1 V* h5 c) {5 u, J聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.5 D. a2 S8 Q# r. K6 f9 g
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
& o! n: h; m* I8 h, ?7 }聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
1 ^/ ?2 a& I/ W/ O4 QB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 |
发表于 2009-12-22 10:37:11
