音箱功放到底需要多大功率?功放功率与选购指南
首先这里用一个实际例子“演示”一下,方便讲解。
之前测评了ATC的最入门型号ATC SCM7,这款音箱的官方标称灵敏度是84dB。
但我印象中实测好像只有83dB,我记不太清了,就按照83dB计算。这里放一个比较方便计算音箱功率的网址:
Amplifier Power Calculatorsupport.biamp.com
我的客厅面积不算太小,我的主音箱距离我听音位人耳的直线距离大概是3.2m。这里还是要做几点补充:
这个公式计算的是单只音箱,立体声的情况下,实际音量会高一些。如果是相位完全匹配,通常音量会高6dB,但实际上可能只有低频比较理想,中高频可能立体声加起来的SPL没有增加6dB。这里以5dB估算。我们实际听音时,音乐信号的平均SPL大概在80~85dB已经算是一个不错的音量。以85dB计算,那么单个音箱在所需要的SPL大概也就是80dB。如果是单声道音量,80dB也算是一个不错的音量。3. 音乐信号的响度并非固定值,音乐中轻柔的部分响度较低,大动态例如鼓声、交响或者电影中的爆炸声音等响度较大,会高于音量的平均值(Average RMS)。也就是上图中的“Headroom for peak signals”。但是请注意,这里的peak并非指音乐的动态范围,并不是音乐中最大信号与最小信号的差值,而是音乐中最大信号与平均音量的差值。
通俗的讲,例如一个流行音乐中,鼓声最大响度可能与人声平均响度的差值。网站中也有比较通俗易懂的解释,对于语音信号而言,这个值大概是10~12dB。对于现场音乐,有时可以高达18dB,而对于高度压缩的音乐,可能只有6dB。
并且,这个计算公式中的peak功率并非功放的peak功率,粗略试了下,是音乐信号峰值是的RMS功率。
4. 关于听音位的距离,实际中也可以一定程度上理解为听音环境的大小,因为通常房间越大,音箱距离听音位的距离也越大。而这里有一个常识,相同功率输出到音箱,距离越远,响度越低。所以房间越大,想要达到相同的合适的听音音量需要的功率通常越大。
明白了以上4点其实你也就大概明白如何计算和选择音箱功放的功率。当然,18dB的余量确实大了些,8欧单声道323.8W也确实夸张了些,这应该已经超出ATC SCM7这款音箱的额定功率或者说可以承受的功率。
如果是12dB的余量,则大概需要8欧姆单声道81.3W的功率。当然,这个功率也有些高了,这个计算方法和实际存在一定的出入。不过即便是实际试听,我的8欧姆100W*2的麦景图功放,也要达到1/3甚至2/5的音量。
所以像类似的低灵敏度音箱,确实需要一定的功率,对于一些小功率的功放而言,可能确实会存在“推力”不足的情况。
至于各位的音箱到底需要多少功率,可以根据自己音箱的灵敏度、听音距离等粗略估算一下,当然,选购功放时要注意不同负载阻抗的功率标注。
一些魔幻问题
一、并不是音箱越大所需要的“推力”(功率)一定越大
通常,音箱单元尺寸越大,灵敏度越高,相同SPL所需要的功率反而越小。例如JBL S4700的灵敏度高达94dB。
丹拿的灵敏度也算是比较低的,信心1号的灵敏度只有85dB,意境M20的灵敏度也只有86dB。
但是丹拿大证据反而有92dB的灵敏度。
不过,这里有另外一个实际问题,通常大音箱的听音环境更大,听音距离更远,所以并不是一概而论。但确实,相同距离,通常反而是小音箱更难“推”。
二、额定功率与最大不失真功率
通常而言,功放的标称最大(额定)功率为THD 1%的功率,峰值功率为10%的功率。国产和一些日系功放一般会这么标。人的听觉极限大约是0.25%左右。但是很多HiEnd功放标称的最大功率为THD小于0.01%甚至0.005%。所以此功率非彼功率。
三、虚标
某宝上有不少国产山寨所谓“高仿电路”功放,很久以前买过一些,测试过的山寨功放中就没有不虚标的。要么是功率虚标,要么是非线性失真虚标。。。
四、家庭影院功放与HiFi功放
过去对于功放其实有不少专家和爱好者做过盲听测试,如果近距离小音量听动态不大的音乐确实很难或者几乎无法分辨功率相对充足的不同功放。但是也有相对比较权威的听音试验,家庭影院反而容易听出一些功放的缺陷或者功率问题,这可能与电影的大动态以及家庭影院通常需要一定的空间有关系。或者说实际上从某种角度而言,家庭影院反而对功放的要求更高一些。并且,通常家庭影院中其实最需要功率的也不是常见的主音箱和环绕,而是低音炮~
至于耳机需要多少功率,以及手机的“推力”够不够,有很多相关文章和计算,有兴趣的可以去自己算一下~或者,盲听(滑稽)
最后再总结一下,音箱功放与耳机耳放的区别,为什么音箱功放需要一定的功率而大部分耳机手机的功率即可满足。本质原因主要有两点:
耳机是压力场或者说可以近似为压力场,音箱是自由场(实际使用环境为混响场),通俗的讲音箱的音量/能量会随着距离增加而衰减,并且房间会对不同频段的声音有不同程度的吸收。虽然计算方式有所不同,但是耳机的灵敏度通常高于音箱。很多手机都有音量保护功能,耳机设计时通常也要考虑灵敏度不能太高以满足相关卫生标准,保护使用者听力。One More Thing
EQ/DSP所需的功率。
EQ/DSP功率主要有两个应用,一是给低频一定的增益或者PEQ,等效为增加一定的低频下潜,通常有源监听音箱都会在低频加一些EQ。另外一个则是做房间校准DSP处理,抵消部分房间声学的问题。这需要功放有足够的功率,或者说在某种程度上会损失功放的一部分功率,音箱也有足够的功率承载功放的输出。所以如果要做房间校准等操作,需要给功放预留更多一些的功率,防止出现功率压缩。
浅谈音箱与功放的功率匹配问题
润丰名线坊
很多人都关心这个问题,因为它涉及到喇叭是否容易烧毁的问题。如果我们孤立的去讨论的话,将不会有正确的结果,无论是音箱功率比功放大还是反过来,结果是既对也错!
有个关键的因数,就是我们所配音箱的声音输出能力到底能不能满足我们这个场所对声压的需要,并具有余量 ,否则这个关于功率匹配问题的讨论永远也不会有正确的答案。我们来探讨一下在不同情况下所出现的如果:
一.音箱的输出能力不够
1.当功放的输出功率比音箱的承受功率小,结果是功放开到超载,产生削波失真,也满足不了音箱对功率的需要 ,显然音箱不能输出它能输出的最大声压,自然也就满足不了我们对声压的需要。
表面上音箱好像是安全的,只是声音不够和失真不好听而已,但实际情况是由于功放已产生了削波失真,它输出的已经是变成具有方波特性(也带有直流成分)的音频信号,而这个信号中,高频率信号的比例成分已远远大于正常音乐信号,通过音箱分频器分配到音箱高音单元中的电功率大大高于正常值,将超过高音单元自身的承受能力,高音单元会损坏,同时过大的方波信号成分也会给低音喇叭单元造成过载损坏。
2.当功放的功率大于音箱的可承受功率,比如大一倍(按照声音最佳的原则,需要这样配置)则由于我们对声压的需求而迫使功放需要满功率甚至超载输出来驱动音箱工作,音箱长时间在超过它额定功率的情况下工作,也必然会损坏,通常是损坏低音喇叭单元。
结论:我们在配置音箱的时候,音箱数量一定要足够,不能因为预算限制的原因就去压减数量(这是个矛盾),要让音箱系统输出能力足够大而且有足够的余量,需要起码20dB,大约十倍,这还是个保守的数字,因为音乐信号是动态的,信号的动态范围轻易的就超过100dB(十万倍)。
比如,一个剧场,根据对声压的需求,通过灵敏度等数据换算出需要的功率是240W,那我们给它配置的系统功率就要按留有十倍余量的2400W(一般剧场的表演还比较温和),这样我们才能保证音响系统能够送出很好的无失真声音和具有很高的安全稳定性,当然,这样的系统造价就要比那些没有功率余量的系统要高,但它带给用户的将是高水准和高稳定的服务,相反那些没有功率余量的低价系统,由于没有功率余量,系统经常工作在过载状态下,声音不好不说,还可能需要经常性的进行维修。
二.音箱有足够的输出能力
并具有足够的余量
1.当功放的功率比音箱的承受功率小,结果是功放开到过载,也满足不了音箱对功率的需要,显然,音箱不能输出它能输出的最大声压,自然也就满足不了我们对声压的需要, 当然跟(一)的情况不同,由于音箱的输出能力足够和已留有余量,所以尽管没达到它应有的输出声压,但还是能满足场所的声压的需要,只是没有多大的余量,功放通常也不一定需要开到过载,所以,实际的情况会比情况(一)要好,但它浪费了音箱系统的功率余量,浪费资金,同时又没达到应有的表现。
2.当功放的功率大于音箱的可承受功率,比如大于一倍(按照声音最佳的原则,需要这样配置),当音箱系统本身有足够的功率余量,平时在远远低于它额定功率的状态下就已经能满足我们对声压的需要,那么,功放平时加载到音箱上面的功率就可以远远低于功放的额定输出功率,有大量的功率储备用于应付瞬间超强的信号峰值,系统没有机会超载削波。自然也就不会有长时间的超额功率加载在音箱系统上,整个系统工作在轻松状态,声音也会最好,整个系统的稳定性和安全性就有充分的保证。
功放与音箱的配置
功放与音箱的配置所涉及的方面很多,例如功放品牌、功率管类型的选择及低灵敏度音箱应配置哪种功放等。功放与音箱的具体配置,一般来说与设计人员的经验、爱好、听音习惯等因素有关,很难找到一个统一的标准。有时我们会遇到一些用家为了节省开支常给音箱配置较小功率的功放,有些用家又为了所谓的“功率储备充足”给音箱配置很大功率的功放。显然,这样做都是不合适的,重要的是,这样配置会给设备造成损坏。
在功放与音箱配置中,功放功率是关键,也就是说,功放功率的确定原则应该是统一的。大家都知道,在进行厅堂声学设计后,需要根据一系列计算确定音箱功率,然后再由音箱功率确定功放功率,但是究竟两者功率如何选配才能达到最佳匹配呢?
首先,在人耳听域的20Hz~20kHz内,真正集中大量能量的音乐信号一般在中、低频段,而高频段能量仅相当于中、低频段能量的1/10。所以,一般音箱高音损失的功率比低音喇叭低得多,以求高低音平衡;而功放好比一个电流调制器,输出大小不同的电流给音箱,使之发生大小不同的声音,在一定阻抗条件下,要想让标称功率为200W的功放达到400W或几倍的输出其实很容易,只是功放的失真(THD)将会大大地增加,这种失真主要产生在中、低频信号中的高频谐波,其失真越大,高频谐波能量就越大,而这些高频失真信号都将随高频音乐信号一同进入高音头,这就是为什么小功率功放推大音箱会发生烧高音头的原因。
而在不少人的概念里,只有功放功率大,才有可能烧音箱。虽然有些功放没有失真指示,但由于设备配置已经先天不足,失真有可能在使用中时有发生,这时失真指示已失去意义。况且,由于使用者的经验和素质的限制,功放的失真往往容易被忽略。
其次,功放与音箱的功率配置与目标响度以及所使用场合也有一定的关系。在一定目标响度下,应该让音乐信号的动态在每件器材上都能得到充分的保证,如果功放功率太大,其增益设置很小时,响度已达到要求,但这时功放的增益就限制了信号的动态范围。所以功放功率不能太大;否则既浪费开支,又会带来响度和音乐动态无法兼顾以及音箱负荷过重的麻烦。
有一般扩音场所信号起伏小,不需要功放长时间或很快提供很大电流给音箱,所以功放功率应该比要求强劲有力的大动态扩音场所的功率要小;另外所谓的“功率储备”也应该针对音箱而言,值得注意的是,功放的选定必须由音箱决定,不应该有“功率储备”的概念去配置功放。换句话说,在一定的目标响度下,音箱可以比设计值大一些,以备不同用途,而功放的功率应该严格由音箱决定,没有太大的灵活性。
总之,功放与音箱功率配置的具体标准应该是:在一定阻抗条件下,功放功率应大于音箱功率,但不能太大。在一般应用场所功放的不失真率应是音箱额定功率的1.2-1.5倍左右;而在大动态场合则应该是1.5-2倍左右。参照这个标准进行配置,既然能保证功放放在最佳状态下工作,又能保证音箱的安全,即使对经验不足的操作人员,只要不是操作严重失误或前级周边设备调校不当,就能让音箱和功放工作在稳定状态。
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