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音响功率计算

音响功率计算
音响功率计算

音响功率的计算

一般用户都是先有房间,后置音响系统的。一台在音响大展上被你听中的设备,回家一放,也许效果大相径庭。原因可能很复杂,但说倒底,最关键的是房间与音响功率不相匹配。音响展厅比家庭听音房间要大得多,大多还作了必要的声学处理,房间系数R都比较大。参观者听音的距离也相对较远,你听来觉得适度的音量和良好的听感,实际是该音响系统在功率较大情况下发出的。而放到家中,由于房间小了,又没作过声学设计处理,再加上听众席座位大大前移,而且由于左邻右舍或家属的干预,音乐的声压往往达不到现场该达到的声压水平。所以实际使用时,不得不减小系统的声功率输出,从而使整个系统并没有工作在最佳状态,当然听起来就不满足了。反过来一台可能是很合你用的音响系统,往往在大展厅内,根本无法引起你的注意,因为相对而言,它的嗓门太小了。

举办音乐会、布置音响展厅应该有多大的声压合适?在特定的房间中音响系统的功率该如何配?这一切都应该一开始就设计好。特别是为了展示音响设备,更应该以房间为基础设计周边器材的要求,或以器材去选择合适的房间来发挥。

一、听众席上的声压计算

以经典音乐会为例。图1是NHK实地调查的一个案例:在交响音乐会的现场,测得指挥者后方2m,离舞台3.5m高度点的最大声压电平为100dB~110dB。音乐厅为1000人座席,问离舞台10m处最佳座席上的实际声压水平为多大?厅堂人数多少和房间常数之间的关系。当人数少于100时,房间常数约每人2m2,而大于400后,大致为1:1。本例演出厅为1000人级别,所以我们可以取R=1000来计算。接着,我们假定交响乐的发声中心在S 点,因10m处测得有110dB的声压电平,代入上期给出的声功率级公式可得推算出,交响乐团的声功率电平:这时的声功率约17.8W。再以假想的中心S有132.5dB PWL强度的音发出,就能算出20m处的观众席上的声压级为:SPL20m=132.5-23.6,≈109(dB),即在音乐厅的前排听交响乐时,约有99~109dB的声压。音响重放就需以此为标准。再提醒注意一下,如果这个时候用C特性的噪声计或校正过的VU表来测量,读数大约要低10dB,即只有89~99dB。然而设计要以99~109dB为标准。如果你不打算以听交响乐为标准,那么可以按照本连载之三《乐器的频率特性》一文(2001年第10期)中的图3给出的声音强度电平来设计音响系统。

二、2A3放大器试听会该如何设计

想开一个2A3真空管放大机试听会,供10个评委听或100个听众听结局会怎样?上期算出了用2A3单管3.5W立体声放大器,在20平米弱的听音室内,3m处的最大声压级为100dB,这个声压级用来放交响乐不算很强,但差不多也够了。用来听弦乐四重奏之类动态强弱没有激烈变化的节目,非常匹配。因为实际音乐的平均声压电平要比最大声压电平低20dB左右。供10个评委听,房间略小些,R相应低点各种音乐都能合适。但若音箱的灵敏度不够92dB/W/m,交响乐大动态时,就会捉襟见肘。如果要在100人左右的小厅内放音,3.5W×2的输出,就会明显不够。100人房间,R约为200,中座10m处的声压级衰减量为:7W电功率输入到92dB/W/m灵敏度的音箱的声功率为108.45dB(上期计算结果),所以到10m 听音席上声压级SPL只有108.45-16.7=91.8dB。仪表测得值只有81.8dB,音乐的平均功率也就61dB左右。此音箱口发出的声功率比实际乐队的声功率小了132.5-108.45=24.05dB。尽管距离已经近了一半,乐队中心到前排听众席的距离为20m,而用音箱听音乐时,音箱显然

放在舞台前沿,前出10m,直达声的声压级可以提高6dB,但反射声的声压级不变,实际提高不到6dB。显然,这时放交响乐功率就会不足,尽管91.8dB的声压级己超过交响乐音乐厅最佳座席处的交响音乐平均声压级89dB,若听平平淡淡的音乐这套设备够100人听,但要听动态起伏大的音乐,不是平均音量太低就是大信号来到时产生失真,而电子管功率一般是软失真,听感表现为冲劲不足,音乐缺乏力度。要达到交响音乐的要求需加强音响输出的声功率,公式为:

声功率PWL=要求声压级SPL+声压级衰减量的绝对值,按本题要求PWL=109+16.7=125.7dB。上题已知对92dB/W/m音箱,100W电功率能出120dB PWL,现还需增加5.7个dB。而每3dB,功率就要翻一倍,粗算需要400W电功率输入才够。严格计算可用10logX/100=PWL-120式解出X=100×100.1(PWL-120)=372W,每个声道要大于186W。

三、总结

要确定自己房间需用多大功率的音响系统,可分以下几步:

①估算出房间常数R的值

②确定听音席与音箱之间的距离

③确定最大声压级要求

④按92dB/W/m灵敏度音箱算出需要的功放功率值

⑤在功率范围内选定心仪的音箱,再按实际选定音箱的灵敏度指标,核算出实际功放的输出功率要求。

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