關(guān)于dB
聲音有太多的不確定性,盡管這樣,工程師們還是想辦法定些規矩,要知道這些"規矩"歷史并不久,沒(méi)趕上,否則這些規矩的制定也許能聽(tīng)聽(tīng)你的意見(jiàn)。
dB中文稱(chēng)"分貝",沒(méi)有任何特別含義,就象"厘米"、"公斤",是一種單位而已,重量用"公斤"表示,長(cháng)度用"厘米"表示,聲音也要有單位,就用"分貝"吧!就這麼一定,嚇跑了一批人,留下的人繼續不識人間煙火的繼續"規定"、繼續"定義",到我們這里,想改也晚了,現在人們開(kāi)口就是什麼"分貝"、"dB",我們這些網(wǎng)友們可別老土,"貝多芬"與"分貝"可沒(méi)牽連。
4厘米有多長(cháng)?好好想想,如果你沒(méi)有1厘米有多長(cháng)的概念,4厘米有多長(cháng)你肯定不知道。聲音有"多大聲"?是否也要有什麼先入為主的概念?我們先規定1瓦的功率有多大聲,再看看4瓦有多大,當年的工程師就是這麼想的。4/1=我們想要的大小,(大小是比出來(lái)的?。┰竞芎?jiǎn)單的概念,那位Bel先生非要來(lái)個(gè)log(讀過(guò)書(shū)--不行,起碼要高中畢業(yè)才懂什麼是"log"),"log"中文稱(chēng)"對數函數",
log(4/1) = 0.6021,
他又說(shuō),有小數不方便,前面再乘10?。ǖ侥壳盀橹?,都是Bel在講,也真不知后人為什麼要聽(tīng)他的)於是聲音大小的標準有了,分貝(dB)=10乘log(功率1/功率0),功率1=4瓦,功率0=1瓦?,F在讓我們來(lái)描述4瓦有多大聲:
10xlog(4/1) = 6dB
4瓦的功率其聲音比1瓦的功率所產(chǎn)生的聲音要大6dB
根據上面計算,我們的經(jīng)驗是:功率每增加一倍,聲壓增加3dB。
Csp58:1瓦是102.5dB,2瓦 = 102.5+3;4瓦 = 102.5+3+3;8瓦= 102.5+3+3+3;16瓦 = 102.5+3+3+3+3,(前面我們有很多2/2/2/...、3+3+3+...原來(lái)是這樣!)
標準計算功率與聲壓級的程式:
分貝dB = 1瓦聲壓級+10xlog功率
Csp58音箱1瓦聲壓級 = 102.5dB,滿(mǎn)功率300瓦的聲壓級計算:
300瓦聲壓級dB = 102.5+10xlog300 = 102.5+10x2.4772 = 127.5d
Csp58音箱1瓦聲壓級 = 102.5dB,最大功率600瓦的聲壓級計算:
600瓦聲壓級dB = 102.5+10xlog600 = 102.5+10x2.7781 = 130.3dB
或者按功率增加一倍靈敏度增加3dB,600瓦功率時(shí)的聲壓級=127.5+3=130.5dB
(有些廠(chǎng)商,也學(xué)別人標"最大輸出聲壓級",也不知道從哪抄的---我們沒(méi)標該參數---抄數據算什麼,他們還盜用商標呢。聽(tīng)說(shuō)還是工程師,錯的也太離譜了, 希望有人通告他們,趕緊改!我們可不希望有太多外行。譜爾賣(mài)十幾萬(wàn)只音箱看來(lái)有道理,起碼他們懂dB。---這好象離題太遠,別介意2001.12.3.)
還沒(méi)完呢,聲音傳播與距離有關(guān),前面沒(méi)提距離是不想嚇跑你,都學(xué)到這了,那就在多學(xué)點(diǎn)吧(比前面難度高點(diǎn))。
聲音在空中傳播,以點(diǎn)為中心,呈球形狀向外擴散(這與聲音的傳播種類(lèi)是否為縱波沒(méi)關(guān)),假設球的半徑為1米,那麼球的表面積 = 4x3.14x12 = 12.56M2,如果半徑增加一倍為2米,球的表面積 = 4x3.14x22 = 50.24M2;50.24/12.56 = 4,表示距離(半徑)增加一倍表面積增加4倍。如果此時(shí)功率不變,面積增加4倍,那單位面積的功率就只有原1/4(原來(lái)功率為1瓦,這1瓦的功率是分布在1M2的面積上;現在功率還是1瓦,面積卻變大為4M2,那麼這4M2上每1M2上的功率=1/4,這里最重要的是我們如何理解面積增加4倍導致功率下降到1/4,發(fā)揮你的想象力,想通后下面就不難了)。
功率每增加一倍,聲壓級增加3dB;反過(guò)來(lái),功率每減少一倍,聲壓級漸少3db,1減少一倍 = 1/2,1/2減少一倍 = 1/4,3dB+3dB = 6dB,由于是減少,前面加"負"號。用前面的程式計算:
距離增加一倍聲壓級 = 10log(1/4) = -10x0.6021 = -6dB
我們經(jīng)驗是:距離每增加一倍,聲壓級減少6dB。
標準計算距離與聲壓級的程式:
分貝dB = 1米聲壓級-20xlog距離
(負號表示減少,20xlog距離 = 2x10xlog距離≥10xlog功率2)
1米1瓦處聲壓與2米1瓦處聲壓級dB推衍(由乘10變乘20)
1瓦∞1瓦
10log4пr2∞10log4п(2r)2
10log4пr2∞10log(4пr)2
10log4пr2∞2x10log4пr
10log4пr2∞20log4пr
例如Csp58,1米處聲壓級 = 102.5dB,40米處的聲壓級:
= 102.5-20xlog40 = 102.5-20x1.6021 = 70.5dB
Csp58滿(mǎn)功率300瓦,40米處的聲壓級計算:
先計算1米滿(mǎn)功率聲壓級(127.5dB),再套用"距離與聲壓級"程式 = 127.5-20xlog40 = 95.5dB
●總結:
功率增加一倍,靈敏度增加3dB
距離增加一倍,靈敏度減少6dB
現在,你會(huì )感謝Bel先生,因為本來(lái)復雜的聲音,現在變簡(jiǎn)單了。
●喇叭的阻抗
一般音響器材常見(jiàn)被提到阻抗的地方有喇叭的阻抗,前后級擴大機的輸入阻抗,前級的輸出阻抗,(后級通常不稱(chēng)輸出阻抗,而稱(chēng)輸出內阻),信號道線(xiàn)的傳輸阻礙抗(或稱(chēng)特性阻抗)......等等。由于阻抗的單位仍是歐姆,也同樣適用歐姆定律,因此一言以蔽之,在相同電壓下,阻抗愈高將流過(guò)愈少的電流,阻抗愈低會(huì )流過(guò)愈多的電流。最常見(jiàn)到的喇叭阻抗的標示值是八歐姆,這代表了這對喇叭在工廠(chǎng)測試規格時(shí),當輸入1KHz的正弦波信號,它呈現的阻抗值是八歐姆;或者是在喇叭的工作頻率響應范圍內,一個(gè)平均的阻抗值。它可不是一個(gè)固定值,而是隨著(zhù)頻率的不同而不同。當后級輸出一個(gè)固定電壓給喇叭時(shí),依照歐姆定律,四歐姆的喇叭會(huì )比八歐姆的喇叭多流過(guò)一倍的電流,理論上一部八歐姆輸出一百瓦的晶體后級,在接上四歐姆喇叭時(shí)會(huì )自動(dòng)變?yōu)槎偻?。當喇叭的阻抗值一路下降時(shí),后級輸出一個(gè)固定電壓,它流過(guò)的電流就會(huì )愈來(lái)愈大,到最后就有點(diǎn)像是把喇叭線(xiàn)直接短路,所以阻抗值有時(shí)會(huì )低至一歐姆的限制,超出此范圍,機器就要燒掉了。這也就是一般人常說(shuō)的:后級的功率不用大,但輸出電流要大的似是若非的道理。
●喇叭音箱的形試
傳統錐盆式喇叭單體在設計音箱時(shí),通常不是以下幾種形式:
一、密閉式(也稱(chēng)氣墊式、懸浮式或無(wú)限障板式)。
一個(gè)單體在空氣中前后運動(dòng)時(shí),振膜往前推就在前方產(chǎn)生一個(gè)較強的能量,但相對的振膜后面會(huì )出現短暫真空,前方空氣壓力與后方壓力相加后就抵銷(xiāo)不少,所以沒(méi)有音箱的單體音量都很小。對高音或中音單體而言比較沒(méi)有問(wèn)題,因為它們的波長(cháng)短,擴散面積大。但低音就不同了,人類(lèi)對低頻感覺(jué)比較不靈敏,需要很大的音壓才能滿(mǎn)足。密閉式音箱就是將外面的空氣完全隔絕,當單體運動(dòng)時(shí)箱內的空氣就隨之擴展與壓縮,空氣好象彈簧一樣緊密的控制單體,能得到正確、快速而深沉的低音。密閉式設計的喇叭低頻延伸與音箱容積有絕對的關(guān)系,音箱越大低頻也就潛得越深。為了避免聲音到處反射,也必須在音箱內加入許多阻尼或吸音物質(zhì)。小型氣墊式喇叭為了將彈簧作用發(fā)揮到極限,振膜的厚度都會(huì )增加,相較之下他們并不容易推動(dòng)。
二、反射式。
音箱并不密閉,而在前方或后方開(kāi)幾個(gè)口,當單體運動(dòng)時(shí)背波不被吸收,以導引的方式讓這些能量也充分利用。反射式的好處是不需要大音箱也能得到更多的低音,也可以說(shuō)是同等功率就能產(chǎn)生更大的音壓。不過(guò)這種設計也有須注意的地方,例如道管不能太大,否則會(huì )出現峰值,也可能空氣流通的聲音會(huì )太大。道管的長(cháng)度也會(huì )影響諧振頻率,設計不良有低音太過(guò)沉重或速度跟不上的問(wèn)題。一些設計者不用反射管,而在出口的地方裝置一個(gè)沒(méi)有音圈的紙盆,稱(chēng)為被動(dòng)輻射器,希望達到增加能量與維持速度的雙重效果。
三、號角式。
本身又分成前方負載型與前方負載型(折疊式號角),前方負載型也就是將驅動(dòng)單元直接連在號角上,把振動(dòng)的壓力有效的傳送到空氣中,號角具有增壓的效果。前方負載型多采用短號角設計,但對低頻相當不利,要再生極低頻往往號角只得十公尺才能辦到,所以有時(shí)會(huì )配合反射式音箱使用。號角式設計的優(yōu)點(diǎn)是效率高,為避免與驅動(dòng)器發(fā)生共振,號角多以金屬鑄造或原木切割,而這樣成本卻很高昂。后方負載型號角喇叭看起來(lái)是沒(méi)有號角的,它的單體一樣往前發(fā)出聲音,背波則被道引到一個(gè)彎曲的孔道里面,最后從號角狀的開(kāi)孔擠壓出來(lái),可以有效延伸低頻。折疊式號角也有音箱復雜而成本太高的問(wèn)題,現在已經(jīng)很小運用了。
四、傳輸線(xiàn)式(Transmission Line),也稱(chēng)迷宮式設計。
這其實(shí)是一種改良的反射式設計,由英國TDL的創(chuàng )始人John Wright所發(fā)展出來(lái)。John Wright認為反射式音箱雖然加強了低音能量,卻不能真正使低頻潛得很低,所以他在音箱內以隔板設計了多個(gè)部份,一方面讓每個(gè)單體都有獨立而理想的聲學(xué)空間,一方面讓低頻的波長(cháng)可以真正得到呼吸。要重現20Hz的完整音波,需要十七米左右的距離,以半波計算最小也要八米,聆聽(tīng)空間很小符合這種條件,那何不讓喇叭來(lái)代勞?傳輸線(xiàn)式音箱除了有復雜的格局外,里面也鋪陳了大量的吸音物質(zhì),將單體背波的諧波吸收,只讓與單體前面發(fā)出的相同低頻出現,但因為經(jīng)過(guò)仔細計算的長(cháng)度,低頻已經(jīng)變得又沉又干凈。所以傳輸線(xiàn)式喇叭,通常以中型體積就能達到大型喇叭的效果,必須考慮的是設計不良的傳輸線(xiàn)式音箱,也可能造成低頻太多、太慢的反作用。
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