您的聲音工具分貝 ( dB ) 知多少?

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您的聲音工具分貝 ( dB ) 知多少?
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
, |& |* o/ J. {7 H, y+ G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# f3 s7 I( N& m& A* }
+ t. y- L7 E# v" Z% V分貝( decibel )簡稱 dB
) r! x7 C# X5 J  c1 w
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。
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
, }- q# R" }( i, W# ^3 w, o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、
3 o1 w0 W1 V: r% K5 I1 a- Y1 K容積體積的單位、重量的單位等等，
( 聲學及電子聲學 ) 方面的單位，它是以分貝(decibel ，dB ) 來做結果的。
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
倫敦大學，後來任職於波士頓大學教授，一生專注於科學。
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
4 `+ H! Y+ k/ o. J8 m5 w2 B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，
+ P8 ^+ I# e& L6 Q0 }* n& K) p7 S0 q, f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。
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
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，
) k/ p7 |: h# w# k3 e/ u' n此即 decibel(分貝)，從英文字的 decibel 是(十分之一)，(小數)是 decimal，簡寫是 deci
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。

$ I  f( b: m- J+ g# f; RdBm
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
0 \3 ]0 C) L, b% D4 ?: q5 U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)
; r7 D' f3 B: [" I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,
4 b& R7 Y: H) C" w9 H也就是 0 dBm 因為 0.775 V 跨接600Ω的負載等於 1mW .即:
1 Milliwatt = 0.775V = 0 dBm / 600Ω.
. `8 V6 B5 x. ~$ RdBm 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.
2 w$ k+ P" n/ 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
$ c6 c3 Q5 k# j. q6 A% ?; J是600 歐姆，是有跨街負載的。
2 M5 x+ l2 w8 \. C( a) u  r& q/ A  v$ [其方程式為：

dBm = 10 log ( P / 0.001 W )
) ~+ I2 j9 D; `5 I6 V
P = 0.001 × 10 ( dBm / 10 )

3 @$ Y- n- u, `0 C7 m式中的P 是量測Power 的數值,單位的表示就是Watts.
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),
7 V7 ?8 V4 d7 x. }我們己知道這0.001 W 己經消耗掉了.

代入公式P = E × I = E2 / R 也就是說 0.001 = E2 / 600
' ^8 I) N/ T: y% B  k* g' J
E= √0.001 × 600 = 0.775V

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
在這600 歐姆電路,則dBm 的數值是定位於
8 v  K. }; o* H, N7 ?4 b$ X
dBm = 20 log ( E / 0.775 )

式中的E 是經量測後得到的電壓值.
; h  C# l# _) b1 F0 w4 F
2 g0 Y" g1 x  ]) d4 \dBv and dBu
小寫的v 和u 表示相似的東西,
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
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
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,
1 A& {. c. _& 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?
: H8 m% W/ S8 p' b% v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 k0 q$ e+ E& Y3 f- j: }但起始運算是拿0.775 V 來導入,
  k2 S. {1 N7 G. y# V1 j. D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
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,
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.
) k" K; W# [8 n# r+ N4 t. Y, r6 A" m我們觀察其不同之處,
2 K% k9 m9 O* F& b. e6 O
dBm = 20 log ( E / 0.775 ),

" Q1 ~! K/ \# R/ z
) K7 L9 D0 q" MdBv = 20 log ( E / 0.775 ),
+ O' ~% c* w$ I7 s: ]: w2 T
- n0 ]2 _3 V  I& k) K9 g4 _
dBm 式子裡的0.775V 是以正600歐姆求出的.
- h$ _4 n) h$ s! [1 ddBv 式子裡的0.775V 則是假設它們是600歐姆的,
( f. h  w* d3 O2 j, c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.
- Q2 i% t$ f6 h" D) l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?
2 ~& \- r! W. j0 y$ Z2 |  T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
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。

( e' K8 J' U  A4 F  {& ]' ZdBV
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.
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.
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
( 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
+ q2 h/ [: @7 i% V- Y+ u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?
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,
* a& I& s2 D- q; S0 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,
- J9 n6 n& B* d1 ]+ e4 [8 S( 這點有時被忽略了 ).以及何時又是利用dBv or dBu 參考的,
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
8 w/ x; @. v* b  w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
裝置或專業級的設備.

) v% [+ f$ R/ [dBW
! L5 v- f' S- o% Y. h, \* ~( W它在分貝的領域內,所依據的基準是明確的在1 W 的分貝,
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.
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! f8 F) I; h  z+ |, L, y: N' Y6 O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.
如果用dBW 來導入就不太恰當.它是太大了.
: m1 I/ r$ a/ z  V# g. ~4 v0 M0 G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
. t$ Q) m' n4 t8 B+ R- L: b0 dBW=1W,
100W=10log(100W/1)=20 dBW
1000W=30 dBW
當dBW 代換到dBm 時是：
1W=多少 dBm
1 {  F2 a2 }) I3 CdBm=10log(1W/1mW)=10log(1/0.001)=30 dBm
8 j* R# d% u0 p  A. g% t9 {1W= 0 dBW=30 dBm
3 y$ p6 M9 Y& o% \6 f( xdBW = -30 dBm，這就是 30 dBm = 0 dBW.
% M( h9 D  }8 ]8 E; W
# p3 I" X3 ]8 v$ q
: j5 j; ]9 q( a( X  w7 u3 N6 w" G下表是有關dBW 與Watts 的相互對照,
, C$ ~8 l. [' A/ ]; y5 D
: i" \, A% i5 {3 i: B
! y: X- h* o+ ~6 {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.
dBr
. P7 E+ p2 i: 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
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.
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$ L/ n  H7 N& j, \那廠商就有責任告知它們的dBr 是以多電平( Level )量測的.
$ M. w/ @0 b- ^* NdBFS
6 U* w% e6 Q; C5 w- ]. K! h分貝滿刻度也就是一般數位設備上的指示單位.
+ R9 N0 k4 W5 Z; p0 |! g$ \* @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.
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" ).
這個最大的記錄編碼電平量就寫成 0 dBFS .
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.
dBA，dBB，dBC
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，
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，
8 l3 j: [! B( y; Y8 i4 n2 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
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。
聲壓位準在20~55 dB SPL範圍內，建議使用A加權曲線網路.
聲壓位準在55~85 dB SPL範圍內，建議使用B加權曲線網路.
聲壓位準在85~140 dB SPL範圍內，建議使用C加權曲線網路.
- y' _, ]8 I2 H- jB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

audio125

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