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功放挑功率大的准没错?(下)

2019-08-22  茂林之家

身为音响爱好者的你,在选扩大机时,你知道该注意什么信息吗?在上篇(扩大机挑功率大的准没错?(上)中介绍了最基础的声音原理,这篇则要告诉你如何用三个问题决定你的扩大机需要的功率大小。

你的扬声器嗓门有多大?

扩大机需要多大的功率,与扬声器的灵敏度(Sensitivity)有很大的关联。藉由单体的前后振动,扬声器可将扩大机送来的电能讯号转换为声波,灵敏度代表的意义即为扬声器将「电能」转换为「声能」的效率。同样给予 1 W 的功率,不同扬声器所发出的音量一定会有大有小,可发出较大声压的,灵敏度较高,反之则灵敏度较低。

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灵敏度的单位为 dBSPL / 1 W /1 m,若一扬声器的灵敏度为80 dBSPL / 1 W / 1 m,则代表给予扬声器 1 W 的功率,在距离扬声器轴线 1 公尺处可测得 80 dBSPL 的音量。85 以下算是低灵敏度、86~90 为中灵敏度,91 以上就算高灵敏度了。灵敏度愈高,表示扬声器可以用愈小的功率发出愈大的声音,对扩大机的功率需求较小。

理论上,若扩大机的输出功率增加 3 dB(2倍),扬声器的输出声压也应该要增加 3 dB;输出功率增加 10 dB(10倍),扬声器的输出声压也应该要增加 10 dB。附表二列出了扬声器的灵敏度、输出声压与扩大机的输出功率之间的关系。以灵敏度为 80 dBSPL / 1 W / 1 m 的扬声器为例,在1公尺处输入 1W 的功率可获得 80 dBSPL 的音量,若输入功率变为 2 倍(2 W),可获得 83 dBSPL 的音量;若为 10 倍(10 W),则可获得 90 dBSPL 的音量。想多获得 3 dB 的音量,扩大机的输出功率需呈倍数增长。

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附表二:扬声器的灵敏度、输出声压与扩大机的输出功率

高灵敏度的扬声器在所需音量较小的情况下还看不太出来他的好处,但若是于演唱会等所需音量较大的场合聆听时,优点就显现出来了。在 1 公尺处若想获得 110 dBSPL 的音量,灵敏度为 92 dBSPL/1W/1m 的扬声器仅需 64 W 的功率就足够,但灵敏度为 80 的扬声器,则需动用到 1024 W 巨兽等级的扩大机,两者所需的功率足足相差了 16 倍,近 1000 W!

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距离越远,声压越小

需特别注意的是,附表二所列的输出声压只是理论值,实际上,扬声器所能承受的最大功率是有极限的,并非给予越大的功率,扬声器就能无限制地发出越大的音量。因此,扬声器的最大输出声压还需考虑其所能承受的最大功率,若一灵敏度为 80 dBSPL/1 W/1 m 的扬声器,所能承受的最大功率为 32 W,则 95 dBSPL 的音量就已经是极限了。

扬声器的承受功率标示也分为最大瞬间承受功率以及平均承受功率,后者才是有意义的数值,在选购时要多加留意。若是供给的功率超过扬声器的承受范围,则多出来的功率会变成热能逸散掉而非转换为声音,超过太多,扬声器就有可能因为产生过多的热能而烧毁单体中的线圈。高音单体与超高音单体由于线圈线径较小,可承受的功率也较小,使用不当,往往会成为第一个遭殃的牺牲者,在使用时要特别注意。

聆听空间大小与聆听音量

了解灵敏度与功率的关联还不足以判断所需扩大机的功率大小。声音的大小与聆听距离息息相关,透过日常生活的经验,可知距离越远,声音越小,因此,聆听环境不同,对扩大机的功率需求自然也不同。是要摆在书桌上近距离聆听?还是摆在客厅?在室内还是在户外?距离与声压成反比关系,距离增加一倍,声压就减为一半,相当于声压级减少 6dB。附表三列出了距离与声压的关系。举例来说,灵敏度为 80 dBSPL / 1W / 1m 的扬声器,输入 1W 的功率,在 1 公尺处音量为 80 dBSPL,在 2 公尺处,音量会降至 74 dBSPL,在 4 公尺处,只剩下 68 dBSPL。若想在 4 公尺处一样获得 80 dBSPL 的音量,则增加 12 dB 的音量,功率亦需增加 12 dB,对照附表一可知,12 dB 相当于 16 倍(16 W)的功率。

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附表三:距离与声压对照表

需要多大的功率与个人喜好聆听的音量大小也有关系,80 dBSPL 的音量长期暴露即会造成听觉的损伤。因此,一般建议长期聆听音量控制在 80 dBSPL 以下较佳。笔者喜好的音量约为 70~75 dBSPL。唯试听音响时,音量会增加至 85 dBSPL,以求聆听到更多的细节。

一首歌曲并非总是维持在一定的音量,音乐的高潮或磅礡处,可能会比平均音量多上 3~6 dB 甚至更多。因此,衡量出所需的最大聆听音量后,建议要再加上 6 dB 的余裕,才能确保在聆听时能获得较佳的聆听感受。

音响小撇步

听力一旦毁损就无法回复,在 90 dBSPL 的环境下,最多只能待 8 小时。你知道自己平常聆听的音量有多大声吗?以下这个 APP 可以测量周围环境的分贝值,享受音乐之余,也别忘了听力的健康与保养喔!

三个问题,决定所需的功率大小

综合上述,扩大机需要多大的功率,主要取决于三个因素,需要多大的音量、扬声器的灵敏度、以及聆听距离的远近。以下列举了一些情境实例:

功放挑功率大的准没错?(下)

决定好以上三点后,只需要简单的三个步骤,就可以计算出所需的功率大小了,步骤如下:

1. 查阅附表三,找出在欲聆听的距离下,输入 1W 的功率可获得多大音量 V1W。

2. 将最大音量 VMAX 减去 V1W,得到音量差距 VD。

3. 查阅附表一左侧字段,得到 VD 对应的倍数,乘上 1 W,即为所需的功率。

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附表一:倍数与分贝转换对照表

以情境一为例,目标是要在 1 公尺处发出 86 dBSPL(VMAX)的音量。灵敏度 83 dBSPL / 1 W / 1 m的扬声器,输入 1 W 的功率,在 1 公尺处可发出 83 dBSPL(V1W)的音量,与最大聆听音量差距为 3dB(VD)。欲增加 3 dB 的音量,则功率也需增加 3 dB。查阅附表一的左侧字段,可知 3 dB 相当于 2 倍,输出功率为 1 W 的 2 倍(2 W),即可在 1 公尺处发出 86 dBSPL 的音量。

再以情境二为例。查阅附表三可知,在 4 公尺处声压会比在 1 公尺处少 12dB。输入 1W 的功率,灵敏度为 83 dBSPL / 1W / 1m 的扬声器在 4 公尺处音量为 71 dBSPL(V1W),与最大音量 83 dBSPL(VMAX)差距 12dB(VD)。查阅附表一,可知 12dB 相当于 16 倍,因此,距离 4 公尺的客厅,仅需 16W 左右的扩大机便足够。

理论与实际的差距

由以上可知,一般家用音响对功率的需求其实不大。然而,理论归理论,实际购买时,一般会建议瓦数为理论值的 2~4 倍。扬声器与扩大机的数据都是厂商提供的,你无从得知这些数据是如何测得、也无法验证这些数据的真实性,甚至,有些数据的标准是各家厂商自行决定的。

举例来说,稍早有提到扬声器的频率响应图是像水波般高低起伏,也就是说,给予扬声器 1 W 的功率,不同频率的声压必不尽相同。然而,灵敏度只有定义是在 1 瓦、1 公尺处测量,并没有明确定义是在什么频率下测得的,究竟这个数据是取 1 kHz 处、取平均值、甚至是取最高点,消费者根本无从得知。取的频率点不同,声压可能会差到 3 dB 甚至 6 dB、相当于 2~4 倍的功率差异!

同理,扩大机的最大输出功率也是厂商说了算。要精确地测量音响设备的规格,所需的测量工具与检测环境皆造价不菲,并不是每家音响厂商都负担得起高昂的测试费用。笔者要再次强调,所有数据都只是参考用途,千万别当成圣经膜拜,把数据好坏当成选择的唯一依据。

因此,综合来说,若是将扬声器摆在书桌上,聆听距离 1 公尺左右,就算是低灵敏度的扬声器,4 W~8 W 的扩大机也已经绰绰有余了。若是在一般大小的客厅或书房,则扩大机的功率 30 W~60 W 左右也已经非常足够。

那么,是否扩大机的功率越大,音质就越好呢?答案是不一定。灵敏度与音质并没有正相关,扩大机的功率与推得好不好、声音的细节表现等其实也没有绝对的关系。读者可依自身的聆听习惯和环境,购买符合自身需求的扩大机,而非一味追求大功率。其余的挑选观念,在往后的「看观念」中,会再陆续为各位说明,希望各位读者都能挑选到最适合自己的音响器材!

来自:音響入門誌

作者:林彥君

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