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关于Hi-Fi | 音量

Cayla 视听专题 2017-06-02 1,911 0
关于Hi-Fi | 音量-影音新生活

选择扬声器除了注意音质外,还要知道它的效率、最高承载力和最大音量。每个人对于扬声器的需要不尽相同,如果你采用小功率扩音机,配搭的扬声器必须要有较高的效率;若用大功率扩音机,则要特别注意扬声器的承载力。这样看来似乎选择扬声器很简单,其实并不是这么容易就能配到最理想的扬声器,还有另一个问题更需要考虑,这就是扬声器在未能听出失真的情形下能够产生多大的音量,更正确的说法是可以产生多少音压(SPL),我们知道,如扬声器和聆听居室大小不变,当扩音机的推动功率增加时,扬声器输出的音压也增加,究竟多么高的音压才适合我们的需要?这个问题应该根据几点来决定,包括你喜欢听甚么音乐,平时常用多大的音量聆听,你的居室面积,家人或邻居能忍受的响度以及你能付出多少钱购买。

关于音压的概念,一般人可能不大清楚,我们不妨举例说明,在音乐厅中一队交响乐团演奏所产生的最高音压,在好座位上约可达到100dB,如果坐在前几排,甚至高达110dB;当然这与音乐厅的大小和乐队人数多少也有关。在家里用100dB(峰值)音压回放音乐,已经是非常大的响度,相信上下左右邻居都会抗议,其实通常回放音乐很少用到这样高音压,90至95dB已相当充足,80dB是听起来很舒适的音量。有一点要知道,每减少3dB音压,所需要的推动功率就减少一半,高3dB的差别实际上改变的响度有限,只有在大音量时才比较明显。

有些人喜欢听比现场演奏更大的音量来找寻刺激,例如在的士高中回放摇滚音乐的响度可能超过110dB,甚至达到人耳聆听忍受的限度120dB。这样高的音压实际上已不是享受音乐,时常处于这种环境对耳朵机能十分危险,不能不注意。如果问用多少音压聆听音乐才是最好,这确实不能肯定答复,因为每个人的需要不同。

效率低可用大功率补偿

在室内用扬声器所产生的音压除了与扩音机推动功率有关之外,室内的吸音材料多少也有影响,在一间大屋子里如有许多软家俬和大通道,就比在较少吸音料的小房间需要更大的推动功率才能产生相同的音压。

与声音响度有关的名词除音压外还要知道音响瓦(Acoustical Watts)。一个扬声器产生的音响瓦等于将扬声器的效率乘扩音机的推动功率,例如你的扬声器效率为百分之一,扩音机推动功率用10瓦,所产生的音响瓦为0.1,在一般客厅内相等于97dB音压(以1米距离计算)。

音响瓦才是我们真正听到的音量,它和音压有一定的关系,当音压增加10dB,音响瓦也增加十倍。由于一般扬声器的效率很低,扩音机输出的电气瓦虽然高,但一乘扬声器的效率就只剩下微小的音响瓦数值,不过我们的耳朵对音响瓦的承受力亦有限。试想音响瓦在0.02时已有90dB音压,这是我们平时所用的很大回放音量,当音响瓦提高十倍至0.2时,音压增至100dB,若音响瓦至2时,音压已高达至110dB。

今日扬声器的效率变化很大,由百分之0.1至百分之10以上都有,大多数气垫扬声器的效率约由百分之0.5至2。低音反射式扬声器较高些,但不易超过百分之5,最高效率的是号角式扬声器,可以达到百分之10以上,这类扬声器制造声箱困难,而且体积较大,售价最昂,故不大流行,人们宁愿用体积较小和价钱较低的气垫式或低音反射式扬声器,效率低并不成问题,目前扩音机的充沛功率足以补偿。但,技术上,效率愈低的扬声器所能提供的极限音压也愈低。

一般扬声器厂家很少公布效率的百分数,因为这个数值太低恐防影响人们的心理,通常都用灵敏度的英文字是Sensitivity,效率是Efficiency,二者所表示的意义并不相同,但今日许多人却将它们混为一谈。扬声器的灵敏度一般是以1瓦输入,距离声箱前面一米测得之音压,由于测量时并没有将扬声器中轴以外的音压一起量度计算,所以灵敏度和效率之间的关系非恒定,不过从扬声器的灵敏度已可估计到效率高低。例如灵敏度78dB约等于0.1%的效率,88dB等于1%,98dB已达10%,由此类推可以看出当灵敏度增加10dB,效率约增加十倍。

大音量回放易烧断音圈

如果你的聆听响度不需要超过90dB音压,即使用效率很低的扬声器配搭任何每边输出15瓦以上的扩音机都适合;如需要100dB音压,你应该配中等功率扩音机或采用效率较高的扬声器;若需要更高音压,例如110dB以上,那就必须用大功率扩音机或效率最高的扬声器。举例来说,115dB音压时,每个扬声器需要输出6.3音响瓦,如果扬声器的效率为1%,每声道就需要630瓦推动功率;若扬声器效率为2%,推动功率就减一半,但仍然要315瓦。如果你真用这样大功率推动,首先要考虑扬声器的承载力能否负荷。想获得如此高音压,最好是采用效率特别高的大型扬声器。每个扬声器的承载功率都有一个限度,超出这个限度就会产生大量失真甚至烧断音圈,所以配搭扬声器与扩音机时必须考虑到这一点。

扬声器的承载力是与时间和频率有关,在非常低的频率范围,输入功率限度通常是由扬声器的机械特性来决定,如果一个低音喇叭被驱动至音盆活动能力的极限,再超过时就会导致机械部分破裂或损坏,尤其是一些迷你扬声器用大音量回放时最容易发生此问题,其他如信号线地线接点松脱引起的噪音或扩音机本身出毛病引起直流输入扬声器都会造成同样的机械损坏,幸而这样情形很少发生,我们也可以用保险丝来防备。

由200Hz以上,输入功率的限度一般是由温度决定,多数扬声器在短时间内都能承受很高的功率,在正常音乐中,峰态大功率输入通常只是很短的一瞬间,所以不致引起音圈过热,普通音乐在不同频率中的功率分布并不规则,大部分功率是在500Hz以下的范围,超过这个频率,功率已显著减少。新设计的磁液冷却单元,通常提高极限音压2至3dB。一般单元会在某一满度输入电平上不能再增强音压,这电平数值其实是此单元的危险临界点。

放大器功率愈大愈安全

有一点不可不知,就是用小功率扩音机并不安全,相反,在同样大音量下,用大功率扩音机更少引起扬声器损坏,当一部扩音机驱动至产生削波状态时,谐波失真就会大量增加,而输入扬声器的功率进入高音喇叭的分量亦增加,采用小功率扩音机以大音量回放时很容易达到削波点,导致高音喇叭烧毁,但大功率扩音机就减少了这种危险。

从测试显示,一部25瓦的扩音机所产生的1KHz正弦波波形在额定功率以内完全没有可以见到的谐波失真能量,但用同一部扩音机使它输出大量超过它的额定功率时,正弦波的波形就呈现严重削波状态而近乎方波形状。因此谐波失真大增以至回放音质不堪入耳,如果这样的输出信号持续一段时间,很容易烧断扬声器高音喇叭音圈。

一般扩音机内均设有电子保护线路及保险丝,当输出超过限度时,因电流增加而使保护线路生效,截断输出信号,此外又防止直流输出,因此使扬声器获得可靠的保护。不过有些小功率扩音机可能在保护线路生效之前已产生一种满度输出的电压,只需很短时间就可以把高音喇叭音圈烧断,同时对低音喇叭也有害。有些扩音机在输出过荷时还会产生高频振荡,这些都比音乐功率的削波失真更危险。

其实不论你采用功率大小的扩音机,只要平常不将高低音控制旋到最高和将音量开尽,很少会损坏扬声器。如果再想安全些,还可以根据厂方和有经验人士的推荐,替扬声器加上保险丝,现在有几款高级扬声器内设电子保护线路,当输入信号电流过高时即自动截断,待危险状态消失时再自动回复正常工作,最讲究的扬声器更将每个单元都分别用电路保护,万无一失,使你再不用担心扬声器过荷损坏。

(原文刊于1987年2月号《Hi Fi Review》,作者雷明先生)

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