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谈扬声器的效率-阻抗-动态(转载)

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发表于 2011-2-9 22:26:50 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 红灯记 于 2011-2-9 22:31 编辑 ; D }+ U: q# S* X [* F 3 N& { u. r" Q/ ?+ @ (我刚才看到了这篇文章,贴出来和大家共享,原文作者:TEACHERSONG.COM)( p& {# w: e; v- K; M* o$ X* ? + y( x8 F% r3 P8 ^ 音响史上确实有几款著名喇叭以低效率名,例如Rogers的LS-3/5a及AR-3a。十多年前我还是杂志社小编辑时曾亲眼所见,国内音响名师林宜胜先生,谈到3/5a时,脸上竟泛起一阵神光说:它的效率其低!但当日在板桥陈正修先生(已移民旧金山)家里,有三对小喇叭的试听比较,3/5a上阵还不到两分钟,就被另外一位音响闻人高真民先生一阵开骂给炮轰下来! , Y* @. Y8 y7 i# p0 I+ L: H2 @: c 7 U7 c9 a/ | ]$ y" X3 r8 e! {, a7 l更早之前,那时只有LP没有CD,我到上扬唱片公司买唱片。在选唱片时,觉得背景音乐怪怪的,男高音Domingo怎么感冒了?鼻音这么重!问清楚后,才知一切都是」闷葫芦」3/5a搞的鬼─当时Rogers喇叭是由上扬进口销售。 3 o- `6 o& d& T ) n% E) v( M2 }+ b4 k我对3/5a的恶感就是这样而来,没想到全球闻名的BBC-3/5a,竟然是个「闷」葫芦。等到试作DaLine后,才知BBC 并未将KEF单体性能发挥极致,LS-3/5a的好处只是体型小、售价低,难怪有人会卖了3/5a换用我的DaLine传输线喇叭。道理很简单,依3/5a低音单体B-110之规格计算,根本不能装在那么小的音箱里! & \; n/ f2 F+ H' _5 B5 L1 W4 Y * J# I8 B+ g0 s/ K# P( l* s这点有必要说明,其实英国BBC并非不会设计喇叭,而是为了携带方便,不得不将喇叭设计得很小,这是没办法的妥协。 : i5 ?5 z- c; F' V$ k) b& I % Z2 \7 m. x0 c" j& F; }低效率喇叭确实曾风光过,但CD开始逐渐流行后,就有人对低效率喇叭抱着怀疑态度,名乐评家、莹升公司负责人曹永坤先生,就曾经说过CD的高动态会自然淘汰低效率喇叭。 4 A$ I8 B; C5 S2 L( \6 }* w3 I W0 T" }( H" @! n晶体管机的瓦=真空管机的瓦 ) i4 G# K% ]( s$ v 6 s: m( _( Z$ S经过20年,CD系统已渐趋成熟,但低效率喇叭依然存在于市场,而且低效率=高音质的观念好象并未动摇;直到最近这几年才有了些许改变。 v: ? H) p/ G; T 4 Y. u W0 _ n真空管又回头了,老厂新厂纷纷出笼,但管机后级的输出功率普遍比晶体机低。有音质至上,非WE300B不用,还且只要单端不要推挽。300B做单端只有7至8W左右输出,7W能推什么喇叭?当然,也有人用不到10W的管机后级推ATC喇叭,那是有声音,却无法呈现ATC的动态。 ' H% Y2 D4 A( K6 ~ # h6 w! r( ~: \/ N* O" T古早时代的Altec、JBL、EV大型落地式喇叭都是高效率,因为它们的亲蜜伙伴就是管机。所以当管机推Altec A7「剧院之声」时,气势就大大的不同,有谁能说管机后级没啥动态? ( {$ Z7 A: L( { H$ X 4 P6 A! d5 u5 l0 Q2 H8 ]8 JWatt就是Watt、瓦就是瓦,所以管机的7W差不多完全等于晶体机的7W─差异性是管机有输出变压器,输出功率较不易随负载阻抗变化而改变。因此若有人说管机的7W比晶体机的7W够力,那是无稽之谈,因为事实的真相是:晶体机的7W,大多时候会比管机的7W够力,绝不骗你。有两个特例,一是 OTL无输出变压器管机后级,另一就是著名的LS-3/5a小喇叭。 ! J0 `" F/ a6 E4 v9 c: b3 O / T0 O: F3 Q0 c- H! p喇叭的效率是用dB值表示,但与阻抗有关联,故效率完全相同,但阻抗不同的两对喇叭,其需求电压也不相同。因为8Ω喇叭的1W是输入2.83V电压,而4Ω喇叭的1W是2V输入电压。因此效率相同、阻抗不同的两对喇叭,接上同一台晶体后级也必定会有不同的声音表现。 & g: U! O5 E( z9 O9 R& u9 C+ Z0 K. s- |" _5 Y* C' ] 扩大机输出功率 ︳ 8Ω ︳ 4Ω , `7 _) q8 r; ^0 z( w I1 w────────────────── % O& c: {+ M" r" W- l" Q- P1W -------------------2.83V-------2V 6 m' U2 D/ q. X( ?( N7 B- Z2W -------------------4V-----------2.83V % h& y$ G. u, e" ^: P3 ~ 3W -------------------4.9V---------3.47V 5 i! @$ s* w/ r8 s- P+ J! l 4W--------------------5.66V-------4V " N4 I9 \7 ^- s9 |: j( I10W------------------8.95V-------6.33V 0 n# z' w3 q1 ?3 V1 T u' D5 [( p, y/ @0 @ 4Ω喇叭的需求电压虽然比8Ω低,但需求电流却比较高,以4W输出为例,8Ω喇叭是0.7A,而4Ω喇叭则吃1A电流,因此大家都说低阻抗喇叭比较难推。 . @# n0 M% j) z% d2 U* d ; ~( H- b; o0 W' \- `7 o dB是分贝,它的计算式因功率或电压、电流之倍数会有所不同,喇叭的效率是以功率计算。我们现在以阻抗变化甚大的某喇叭为例,说明大多数情况下,晶体机的7W比真空管机的7W来得有力─重点就是低阻抗时的电流。 0 h2 Q5 `* l9 `, F7 k * k% j/ v9 r7 y+ Q( Z4 o( r阻 抗 | 晶体机功率 | 管机功率 6 U! l4 X: R# W1 \2 u% _0 L ───────────────── * B& m( ^3 c: ?7 d 8Ω--------------7W---------------7W : ]6 y; J5 y) b# ?3 }4Ω--------------14W--------------7W ) x# T% Q4 `- J) c* z5 j) I 2Ω--------------28W--------------7W 0 l/ |. l# Z, S" f9 @' K7 }9 t 9 @+ n* S9 j1 S6 a1 v只要驱动电流够,晶体机的输出功率会随着喇叭阻抗的降低而提升,故不只是7W而已。但管机有输出变压器交连,功率不随喇叭阻抗变。所以此时是不是晶体机的7W比真空管的7W够力?这就是很简单的欧姆定律。 0 H1 `! h' a6 k+ f% B! m3 K8 c# U7 b/ ^6 ]6 }+ F 3/5a即是低效率又兼高阻抗 具恒阻特性的喇叭并不多,因此当喇叭阻抗猛往下降时,管机就可能使不上力,所以管机后级推Dynaudio喇叭就不易发出好声,因此时喇叭欲吃电流,但真空管却是电压组件,无法提供电流;可是换成LS-3/5a就不一样了。 ) d q" t* o7 s5 o& {; l0 M1 ~9 v. Y* P 3/5a阻抗 | 晶体机功率 | 管机功率 # d+ m& k9 b; H7 j( ?) i─────────────────── , b+ q1 W/ T/ |8 a/ E) P15Ω--------------3.7W---------------7W " K1 _7 a$ a5 S) K 11Ω--------------5W-----------------7W % f( t7 k4 ^2 O% P7 {! t# \' [8Ω---------------7W------------------7W , s. s( q. V& ?: z( u: s ! M( {" T/ Y m1 _7W的晶体机接上第一代3/5a就只剩3.7W,接第二代3/5a也不过是5W;可是管机就一直维持7W输出。故遇到3/5a这对高阻抗喇叭时,管机的7W就比晶体机的7W来得够力。因此就晶体机言,高阻抗喇叭较不好推。但为何3/5a的阻抗会高至11~15Ω?它采用的KEF T-27A高音单体及B-110A低音单体都是8Ω。这就是诡谲之处,依KEF单体规格设计分音器及音箱,不必讶异,你会发现LS-3/5a根本是错误的设计! ) R" D! C* S6 x& @( L* o! a( Q; u8 U 若是高阻抗再加上低效率,那这对喇叭铁定难伺候,偏偏3/5a就有这种特性。因此有人用大power推它,但3/5a又吃不下大power,功率太高就容易将它的低音推到触底─它的KEF低音单体没啥动态。 . H& z% k$ i' t& C * r' J" w, U3 }% s. T* c, j- p现在我们来看看喇叭效率与扩大机功率的关系,比对的喇叭是LS-3/5a及Klipsch的Klipschorn,从下表就可看出低效率喇叭较难伺候。 1 a( \+ r, ]& m# Q0 W3 a6 f % G& f+ L+ X( PKlipschorn │ LS-3/5a I+ s: H$ N1 b) a8 u──────────────────── 2 C: h$ @4 C7 _7 q 104dB /1W---------------------------81dB /1W - d' K: W" L) e0 y; g' o107dB /2W---------------------------84dB /2W 1 k$ y+ Z" H7 y' \' Z# U: n& W110dB /4W---------------------------87dB /4W 9 Y& _& J# K- @! e( k4 {2 |- J 113dB /8W---------------------------90dB /8W ' R8 `2 N, I4 k4 T6 a, F116dB /16W--------------------------93dB /16W 2 }9 r" D6 v! v2 o5 A. R- O/ x# v y 119dB /32W--------------------------96dB /32W , P5 s% u. L1 i [) p/ } 122dB /64W--------------------------99dB /64W--? 8 n9 D. ]+ ]' p9 X: r! n2 g, k 125dB /128W--?--------------------102dB /128W--? 6 z9 u# U3 @3 Q; M, s : z* Z) Q7 u7 R1 k$ P+ f8 C. Z* ]- S% R第一行104dB与81dB是两款喇叭的标称效率,3/5a的99dB打个?号,代表3/5a根本无法承受64W连续输入,因低音会触底,50W连续输入就已是最大值。而Klipschorn喇叭在1W输入时,就得到104dB的音压,这是LS-3/5a打破头也无法做到的事。至于125W加个问号,那是原厂公布Klipschorn最高连续承受功100W,故当128W连续输入时,Klipschorn也会不了。由于Klipschorn的效率高达104dB,若扩大机的讯号杂音比不够高,那不用转音量旋钮,喇叭就会发出恼人的嘶声和哼声。对于扩大机的残留杂音及哼声,高效率喇叭倒是具有明察秋毫的效用。 ' A: r$ L5 u9 A8 u: G # t$ |, B6 _ i% q5 y 3/5a的效率到底是多少?本文假设它是81dB,记忆中好象也是。但1995年10月号Audio年鉴上,KEF 3/5a的效率注明是85dB,阻抗则仍维持11Ω。最令我大吃一惊的是:这对小喇叭竟然飙涨到US$1450一对!老天,KEF 3/5a有这种身价吗?如果它有1450美金的音质,那我也毫不脸红,传输线设计的DaLine一对卖2400美金!可惜卖到现在,DaLine喇叭已全数售罄。 0 s' M8 ?7 @' B* S# B" C* a3 w1 b: t/ H. S* @: ~5 y7 \& h6 o 3 c/ p( j8 {3 ?9 C" L7 K
 楼主| 发表于 2011-2-9 22:27:33 | 显示全部楼层
不论有什么改进,3/5a的最高音压却仍不及Klipschorn的基本标称效率。再计算「标称效率」至「最高音压」的范围,3/5a大约是18dB,而Klipschorn大约是21dB。 / [0 F% m' ~5 y4 _( g, Q* f% n; ~- U , s' W3 g* `" x- W% W这里透露着两点,一是以300B单端每声道7W管机推Klipschorn喇叭,它的表现绝对会比40W×2的晶体后级推3/5a喇叭来得轻松自在、有魄力。第二点则有赖大家共同研究,是不是高效率也同时代表高动态? 1 a% Q1 A% |* V6 O3 Z: T: S) S N4 d) @; O 若果真如此,曹永坤先生就有先见之明。准此原则,吾人当选用高效率喇叭,这样后级输出功率不必动辄数百瓦。当然,上百dB的高效率喇叭通常体型庞大,若是紧贴墙摆,又完全听不出音场、深度。但以一般家庭聆听音乐或观赏AV用,效率似乎也应在90dB以上。然而,低效率喇叭就代表低动态?很不幸,3/5a及本人的DaLine却是明证。当然ATC可能会不同意,ATC的SCM20为8Ω/83dB─效率比DaLine略高,但它的连续承受功率竟然是200Wrms,因此计算其最高音压竟然高达106dB,绝非LS-3/5a或DaLine之辈能比。 # e, F+ ^/ q+ j; |7 R" o4 m 8 z! [, Z- y: Z! B4 Z晶体机驱动高阻抗喇叭会降低功率,但也有例外,McIntosh虽是晶体机,却因为有输出变压器,故其输出功率不会随负载阻抗变动而变动。好在音响圈中特例不多,没有输出变压器的真空管机不多见,有输出output的晶体机也唯有McIntosh。而标称阻抗高过 8Ω的喇叭,这些年来也很少见。故现代管机的输出变压器,理应只须要有4Ω及8Ω两个绕组输出。 7 Y4 r0 w( f, U - \! ?# }% r: a7 }! r* _# i应选用高效率、高动态喇叭 - T% i+ N6 W, |- G0 v x6 ~7 `8 M9 k' g7 E 接驳低效率低动态喇叭时,后级的输出功率不能太低,以免推不动;但输出功率又不能太高,以免喇叭受不了,故常两难。「低效率低动态」六个字若不能理解,改成「低效率低最高音压」八个字就比较明显。 + ?' v7 W( |4 l) H ' v. M) g8 M6 n* X) U3 u9 }% S 世上喇叭何其多,但在规格表上明确注明最高音压者,却不及百分之一。若有最高承受功率─是连续不是瞬间,就可从效率计算过来。例如效率86dB的某款喇叭,其连续承受功率160W,我们就可轻易计算出它的最高音压是:108dB。利用工程型电算机按几个键,160log×10=22,86+22=108(dB);而22dB大致就是此喇叭的动态。 : `* ^$ U- q' F* m. P7 l& B0 s+ W 动态范围dynamic range之值以dB表示,数值愈高愈好。音响器材性能表中有动态范围者,大概只有CD唱盘及影碟机;扬声器厂商几乎都不会注明此规格,以避免自曝其短。动态范围可说是由最低到最高的变化、由最小到最大的变化,也由最弱到最强、由最暗到最亮的变化。音响器材动态愈大,就愈能表现由最弱音到最强音的变化。CD唱盘的动态甚少低于90dB,但扬声器却甚少高25dB。 / J* N+ v% I3 M3 b1 f, c: p 3 P0 }. X2 f/ l, B) X9 x& l. M9 d这种直接比较合理吗?当然不正确,因CD唱盘的动态范围是电压倍数的变化,而喇叭的动态范围是功率的计算。我们常说前级的十倍放大具有20dB的增益,但10W功率却换算成10dBW,而不是20dBW,请看底下的说明。 5 v6 u) K4 E1 q. ~- X 7 h; h, r* s( v' }0 o- ~! v0 c 都是dB值,功率的计算是:数值log×10,电压、电流计算是:倍数log×20,因此100倍的电压放大就是40dB。若某前级具14dB增益,它的放大倍数是多少?利用工程型电算机按几个键:14(dB)÷20÷invlog=5(倍)。若是某效率86dB喇叭的最高输出音压是105dB,换算成最高承受功率就是:(105-86)÷10÷invlog=79.5W。而105-86=19(dB),就大约是它的动态。 . U3 s) O# m% s% p" ^ ) j8 J+ Y' b. N2 u分清楚电压增益的dB与喇叭功率的dB,你就会明白为何Hi-End厂都反对将后级扩大机的输出功率标示成dBW。因50W是16.9dBW,而500W虽是超大power,但也仅是26.9dBW。看起来似乎50W与500W之输出功率差不多,故厂商可能以「消费者不容易懂」做理由,一直反对标示dBW。 & s+ A' C5 h; ^, U' E+ } ' W' Y( ~/ @+ E0 u若喇叭的最高音压-效率即是它的动态范围,那一般家用喇叭的动态有多少?不论是Avalon Asent、Thiel CS5i、B&W 801,都绝不超过25dB!往专业领域找,Rey Audio的RM-8V效率是100dB,最高音压是130dB,有30dB动态,30dB正好是1000W,亦即RM-8V可承受1000W。 , G9 m/ L& P% V2 q: f* R; ~' {4 `2 ^ 1 e$ O5 z6 b7 K日本Rey Audio还有音压更高的RM-1800,其型号有两个意义,一是采用两只18吋低音单体,一是喇叭高度为1800mm。有一年「恰客与飞鸟」在大阪开演唱会,就用了4对RM-1800。 ! k' D: i5 F) J1 K% G8 F6 i0 C& ? & \( w! ~, u" C7 J/ `2 u6 n" S: ^再思考一个问题:若两对喇叭的阻抗与效率皆相同,用同一台扩大机驱动,是否会得到相同的音压?─数字通常是不会骗人的。 + V6 n. c4 l! G! ^( a1 d# ~ 3 B1 H- t. p" p+ a不会一样,经多年实际操作经验显示,差异性极大。在无响室内所测出的效率,不一定能含盖低、中、高频,因此同样都是95dB/8Ω的两对喇叭,其最低驱动功率(扩大机输出功率),可能一是20W,一是50W。 ! e1 w. K" j+ o% G6 i4 ], V! G; G" d8 j# B+ L1 ~ 但高效率喇叭也确实有其优点,以102dB来说,那是指1W输入;若是0.5W输入,它也有99dB!就算是0.25W输入,也高达97dB。以一般家听音乐,很难有机会发出97dB的音压,故7W输出绝对够用啦。 & q6 h$ X* D& K) O9 a & m' N- i/ R0 H3 b2 L 通常高效率喇叭的体型都比较大,其共同特点就是低频不足,或是说:它们无法发出真正的低音。想测试它很简单,用电影配乐CD一试便知。主要原因是单体的Fs不够低,当年它们须要的是:高效率、干净的中低频,又没有电子合成器,故极低频可以牺牲。若是早期的大型高效率喇叭,低频散涣不说,喇叭贴着墙摆,左右相距又仅一米,应该有的音场及深度,都会被遮蔽掉;基本上常是糊成一团,毫无透明感。 ! T+ |# s& V; G4 q, N2 s/ D ' q. v4 u, l. u: \" Z2 k$ a# c4 ]聆听环境的背景噪音要低 , H- f Q7 D6 B% x1 U7 i 6 N; d5 v5 Y1 y7 \" ` 理想扬声器是高效率、高音压,因为这样才可以将音乐最低音到最高音的变化表现出来。不过要谈动态范围,那可千万不能遗漏环境噪音这个重要因素。 ' }) c1 s2 L% N" u0 j 2 g1 A/ x1 r% L# U; g2 }" D* M 听音环境愈安静愈佳,但除非是专业录音室,一般经过略为装修的音响室,其背景噪音也都在35dB以上─这是指夜深人静时的量测,大白天的情形更糟。而背景噪音之高低也与动态范围有直接关联,噪音愈大,就愈需要喇叭发出高音压以呈现乐曲的最弱音符。故聆听环境的背景噪音及器材的残留噪音绝对是愈低愈佳,就算是欣赏5.1声道的AV,要求也是一样。 ! Q# ^4 V d$ m9 J6 d . h6 w/ \' e7 l& l 由于背景噪音高,因此「声音」要更大,才能听到音乐的全部细节。但就算器材表现没问题,高音压也会带来困扰,一是邻居会向你抗议,二是对耳朵有可能造成伤害。在热门迪士可舞厅,为了营造气氛,也为了压抑消费者的声浪,它们的PA音响常开足马力,音压都超过120dB,长时间处于那种环境下,极有可能会对人耳造成伤害。 * {, O+ `4 `; _3 }- ` : v2 `) t! S( }( b- ~; \: `当然居家不同舞厅,而家用音响因管机又回头流行,不仅名管WE-300B重新生产,JBL、Altec老喇叭也逐渐重回市场。不过这些号角喇叭虽效率颇高,但体型也都甚为硕大,一般家庭极不适合摆放。此外还有一个疑虑:这些喇叭的音质与其效率成正比吗?最近有好几位读者对我提到某中型进口美国高效率喇叭,音质甚为粗糙,虽然很好推,但不忍卒听,只能用于AV。 * Z0 E; R3 c0 V( H$ _ * i! g2 `# ^' ?0 W6 I3 U 小功率匹配高效率 : F" Y% s i4 L7 K! k$ y: f. @" c- i. y6 b( U% W/ @+ Q5 |: | 为了避免浪费能源,及得到正确的搭配,我个人有两点伟大的建议,但需要全球音响界认同:一、效率低于90dB的喇叭,不准制造、销售、进/出口,而且阻抗应尽量维持8Ω;二、高过90W输出─8Ω/ch─的后级/综合扩大机,不论晶体管、真空管,也是不准制造、销售、进出口(当然,专业器材不受以上的限制)。 5 C# c) }5 n, {8 m& Q" r 9 g$ L* P4 P0 n+ r- i6 z" Q果真如此,则Dynaudio、VIFA、ETON…等著名喇叭厂,就会开发出不是号角型,而且体型又不很大的高效率喇叭。又因扩大机输出功率降低,电源变压器、滤波电容…都可减小,故材料成本、重量、体型及售价都可降低,这绝对是消费者、爱乐者之福。
发表于 2011-2-9 22:38:04 | 显示全部楼层
坐沙发学习!
发表于 2011-5-16 19:08:35 | 显示全部楼层
{:soso__15724724783276342721_4:}
发表于 2011-5-16 19:55:28 | 显示全部楼层
學習了!{:soso_e113:}
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