分享本文至 E-mail 信箱

學術引用格式

MLA (點一下全選)

APA (點一下全選)

EndNote(.enw)

擴大機挑功率大的準沒錯?(下)—《音響入門誌》

編按:身為音響愛好者的你,在選擴大機時,你知道該注意什麼資訊嗎?在上篇中介紹了最基礎的聲音原理,這篇則要告訴你如何用三個問題決定你的擴大機需要的功率大小。

文/林彥君

你的揚聲器嗓門有多大?

擴大機需要多大的功率,與揚聲器的靈敏度(Sensitivity)有很大的關聯。藉由單體的前後振動,揚聲器可將擴大機送來的電能訊號轉換為聲波,靈敏度代表的意義即為揚聲器將「電能」轉換為「聲能」的效率。同樣給予 1 W 的功率,不同揚聲器所發出的音量一定會有大有小,可發出較大聲壓的,靈敏度較高,反之則靈敏度較低。

靈敏度

靈敏度的單位為 dBSPL / 1 W  /1 m,若一揚聲器的靈敏度為 80 dBSPL / 1 W / 1 m,則代表給予揚聲器 1 W 的功率,在距離揚聲器軸線 1 公尺處可測得 80 dBSPL 的音量。85 以下算是低靈敏度、86~90 為中靈敏度,91 以上就算高靈敏度了。靈敏度愈高,表示揚聲器可以用愈小的功率發出愈大的聲音,對擴大機的功率需求較小。

理論上,若擴大機的輸出功率增加 3 dB(2倍),揚聲器的輸出聲壓也應該要增加 3 dB;輸出功率增加 10 dB(10倍),揚聲器的輸出聲壓也應該要增加 10 dB。附表二列出了揚聲器的靈敏度、輸出聲壓與擴大機的輸出功率之間的關係。以靈敏度為 80 dBSPL / 1 W / 1 m 的揚聲器為例,在1公尺處輸入 1W 的功率可獲得 80 dBSPL 的音量,若輸入功率變為 2 倍(2 W),可獲得 83 dBSPL 的音量;若為 10 倍(10 W),則可獲得 90 dBSPL 的音量。想多獲得 3 dB 的音量,擴大機的輸出功率需呈倍數增長。

附表二

附表二:揚聲器的靈敏度、輸出聲壓與擴大機的輸出功率。

高靈敏度的揚聲器在所需音量較小的情況下還看不太出來他的好處,但若是於演唱會等所需音量較大的場合聆聽時,優點就顯現出來了。在 1 公尺處若想獲得 110 dBSPL 的音量,靈敏度為 92 dBSPL/1W/1m 的揚聲器僅需 64 W 的功率就足夠,但靈敏度為 80 的揚聲器,則需動用到 1024 W 巨獸等級的擴大機,兩者所需的功率足足相差了 16 倍,近 1000 W!

1111

距離越遠,聲壓越小。

需特別注意的是,附表二所列的輸出聲壓只是理論值,實際上,揚聲器所能承受的最大功率是有極限的,並非給予越大的功率,揚聲器就能無限制地發出越大的音量。因此,揚聲器的最大輸出聲壓還需考慮其所能承受的最大功率,若一靈敏度為 80 dBSPL/1 W/1 m 的揚聲器,所能承受的最大功率為 32 W,則 95 dBSPL 的音量就已經是極限了。

揚聲器的承受功率標示也分為最大瞬間承受功率以及平均承受功率,後者才是有意義的數值,在選購時要多加留意。若是供給的功率超過揚聲器的承受範圍,則多出來的功率會變成熱能逸散掉而非轉換為聲音,超過太多,揚聲器就有可能因為產生過多的熱能而燒毀單體中的線圈。高音單體與超高音單體由於線圈線徑較小,可承受的功率也較小,使用不當,往往會成為第一個遭殃的犧牲者,在使用時要特別注意。

聆聽空間大小與聆聽音量

了解靈敏度與功率的關聯還不足以判斷所需擴大機的功率大小。聲音的大小與聆聽距離息息相關,透過日常生活的經驗,可知距離越遠,聲音越小,因此,聆聽環境不同,對擴大機的功率需求自然也不同。是要擺在書桌上近距離聆聽?還是擺在客廳?在室內還是在戶外?距離與聲壓成反比關係,距離增加一倍,聲壓就減為一半,相當於聲壓級減少 6dB。附表三列出了距離與聲壓的關係。舉例來說,靈敏度為 80 dBSPL / 1W / 1m 的揚聲器,輸入 1W 的功率,在 1 公尺處音量為 80 dBSPL,在 2 公尺處,音量會降至 74 dBSPL,在 4 公尺處,只剩下 68 dBSPL。若想在 4 公尺處一樣獲得 80 dBSPL 的音量,則增加 12 dB 的音量,功率亦需增加 12 dB,對照附表一可知,12 dB 相當於 16 倍(16 W)的功率。

附表三

附表三:距離與聲壓對照表。

需要多大的功率與個人喜好聆聽的音量大小也有關係,80 dBSPL 的音量長期暴露即會造成聽覺的損傷。因此,一般建議長期聆聽音量控制在 80 dBSPL 以下較佳。筆者喜好的音量約為 70~75 dBSPL。唯試聽音響時,音量會增加至 85 dBSPL,以求聆聽到更多的細節。

一首歌曲並非總是維持在一定的音量,音樂的高潮或磅礡處,可能會比平均音量多上 3~6 dB 甚至更多。因此,衡量出所需的最大聆聽音量後,建議要再加上 6 dB 的餘裕,才能確保在聆聽時能獲得較佳的聆聽感受。

音響小撇步:

聽力一旦毀損就無法回復,在 90 dBSPL 的環境下,最多只能待 8 小時。你知道自己平常聆聽的音量有多大聲嗎?以下這個 APP 可以測量周圍環境的分貝值,享受音樂之餘,也別忘了聽力的健康與保養喔!

上網搜尋:「噪音捕手」

三個問題,決定所需的功率大小

綜合上述,擴大機需要多大的功率,主要取決於三個因素,需要多大的音量、揚聲器的靈敏度、以及聆聽距離的遠近。以下列舉了一些情境實例:

決定好以上三點後,只需要簡單的三個步驟,就可以計算出所需的功率大小了,步驟如下:

1. 查閱附表三,找出在欲聆聽的距離下,輸入 1 W 的功率可獲得多大音量  V1W

2. 將最大音量 VMAX 減去 V1W,得到音量差距 VD

3. 查閱附表一左側欄位,得到 V對應的倍數,乘上 1 W,即為所需的功率。

附表一

附表一:倍數與分貝轉換對照表

以情境一為例,目標是要在 1 公尺處發出 86 dBSPL(VMAX)的音量。靈敏度 83 dBSPL / 1 W / 1 m的揚聲器,輸入 1 W 的功率,在 1 公尺處可發出 83 dBSPL(V1W)的音量,與最大聆聽音量差距為 3dB(VD)。欲增加 3 dB 的音量,則功率也需增加 3 dB。查閱附表一的左側欄位,可知 3 dB 相當於 2 倍,輸出功率為 1 W 的 2 倍(2 W),即可在 1 公尺處發出 86 dBSPL 的音量。

再以情境二為例。查閱附表三可知,在 4 公尺處聲壓會比在 1 公尺處少 12dB。輸入 1W 的功率,靈敏度為 83 dBSPL / 1W / 1m 的揚聲器在 4 公尺處音量為 71 dBSPL(V1W),與最大音量 83 dBSPL(VMAX)差距 12dB(VD)。查閱附表一,可知 12dB 相當於 16 倍,因此,距離 4 公尺的客廳,僅需 16W 左右的擴大機便足夠。

理論與實際的差距

由以上可知,一般家用音響對功率的需求其實不大。然而,理論歸理論,實際購買時,一般會建議瓦數為理論值的 2~4 倍。揚聲器與擴大機的數據都是廠商提供的,你無從得知這些數據是如何測得、也無法驗證這些數據的真實性,甚至,有些數據的標準是各家廠商自行決定的。

舉例來說,稍早有提到揚聲器的頻率響應圖是像水波般高低起伏,也就是說,給予揚聲器 1 W 的功率,不同頻率的聲壓必不盡相同。然而,靈敏度只有定義是在 1 瓦、1 公尺處測量,並沒有明確定義是在什麼頻率下測得的,究竟這個數據是取 1 kHz 處、取平均值、甚至是取最高點,消費者根本無從得知。取的頻率點不同,聲壓可能會差到 3 dB 甚至  6 dB、相當於 2~4 倍的功率差異!

同理,擴大機的最大輸出功率也是廠商說了算。要精確地測量音響設備的規格,所需的測量工具與檢測環境皆造價不菲,並不是每家音響廠商都負擔得起高昂的測試費用。筆者要再次強調,所有數據都只是參考用途,千萬別當成聖經膜拜,把數據好壞當成選擇的唯一依據。

因此,綜合來說,若是將揚聲器擺在書桌上,聆聽距離 1 公尺左右,就算是低靈敏度的揚聲器,4 W~8 W 的擴大機也已經綽綽有餘了。若是在一般大小的客廳或書房,則擴大機的功率 30 W~60 W 左右也已經非常足夠。

那麼,是否擴大機的功率越大,音質就越好呢?答案是不一定。靈敏度與音質並沒有正相關,擴大機的功率與推得好不好、聲音的細節表現等其實也沒有絕對的關係。讀者可依自身的聆聽習慣和環境,購買符合自身需求的擴大機,而非一味追求大功率。其餘的挑選觀念,在往後的「看觀念」中,會再陸續為各位說明,希望各位讀者都能挑選到最適合自己的音響器材!


Vol 2

本文轉載自《音響入門誌》vol.2:擴大機篇。

泛科學姊妹站 NPOst 公益交流站 推出【NPOst 公益學院】,將與你一起探討,新世代工具如何主導未來,如何結合公益應用,讓你社群翻倍、擁有過人的溝通力和精準的開源力!

覺得複雜議題很難解釋嗎?(勞基法是什麼可以吃嗎)覺得外面流言蜚語很難做風險管理嗎?覺得社群都很難懂、義賣只能大喊大叫很困擾嗎?無論你是求知若渴的 NPO 從業人員,或時刻觀注公益的新生代創業家,快參加 3/17(五)的課程說明會,掌握公益學院的課程內容 !

活動詳情: 2017 NPOst 公益學院|掌握新工具,成就新時代

關於作者

活躍星系核

活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。

free porn