谈扬声器的效率-阻抗-动态（转载）

红灯记

（我刚才看到了这篇文章，贴出来和大家共享，原文作者：TEACHERSONG.COM） 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！ 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。 ! t' p3 A* n' L/ M6 u7 Q9 Z! u' c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！ 5 V7 q d5 x/ p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。 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。 晶体管机的瓦＝真空管机的瓦 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。 , A( `; A5 Z3 W, ?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。 - C+ q0 a6 j( I1 j 6 G/ C4 K9 f( B+ p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？ , e) ^5 f' c8 O" K WWatt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。 ; @4 P* E7 s1 R6 i. m# u. Y5 f 9 g: B! x3 |- T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。 3 y" a$ n% \7 O" ?扩大机输出功率 ︳ 8Ω ︳ 4Ω ────────────────── 1W -------------------2.83V-------2V 2W -------------------4V-----------2.83V 3W -------------------4.9V---------3.47V 4W--------------------5.66V-------4V 10W------------------8.95V-------6.33V ) l& m. `- y# [6 I4Ω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。 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。 # R( _5 v0 k& o" J6 W9 b6 h- K 阻 抗 ｜ 晶体机功率 ｜ 管机功率 * b8 t e/ Y5 ^0 k$ D/ F───────────────── ; K' F% Z( o3 f; f! P8Ω--------------7W---------------7W 4Ω--------------14W--------------7W * B0 `$ g. b$ d3 V. n2Ω--------------28W--------------7W # l" @8 d; D+ P: c t! \; j) K, ^ 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。 @2 ?1 Y w9 X3/5a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。 E( w% S# @: w) o: Y6 X) I) l$ b4 G3/5a阻抗 ｜ 晶体机功率 ｜ 管机功率 5 ^, |) w4 c9 i- \3 H# }8 P─────────────────── 15Ω--------------3.7W---------------7W 11Ω--------------5W-----------------7W 8Ω---------------7W------------------7W ' X$ }. S9 \& {: f- B 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！ 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。 - y2 n- u: c) O4 h7 P% x8 O9 p4 O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。 + g, |& `/ h0 E9 k+ s! z7 a Klipschorn │ LS-3/5a 0 Q0 N8 Y: n! A──────────────────── 104dB /1W---------------------------81dB /1W l1 _! k Z w* c# Q1 ?107dB /2W---------------------------84dB /2W 110dB /4W---------------------------87dB /4W / v- S O- |# |113dB /8W---------------------------90dB /8W 116dB /16W--------------------------93dB /16W $ F9 F7 | ]3 h119dB /32W--------------------------96dB /32W 7 n& `" E. u- J0 Y$ ?! Q8 m122dB /64W--------------------------99dB /64W--？ 125dB /128W--？--------------------102dB /128W--？ 9 w' ~+ r S( H 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。 . Y4 ]. F3 a. [0 `* \: d3/5a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。 + g ?; x) j: e/ J, T 2 L3 S2 V' z6 y- \, [

红灯记

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。 $ f% M4 ?' M7 T' C- U+ [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？ ) q* o; K3 f# B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。 9 h+ w$ P1 D0 t 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。 * H1 {0 t# p6 u: v! P0 x应选用高效率、高动态喇叭 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。 / f) r& x3 Y- N8 _4 w " X" r' t x, G3 k4 H8 X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。 ; B" Q5 P8 c1 S8 Q2 S: b" f- s 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。 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。 & B A* M+ g; u% v7 C; D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。 2 i8 J. E' V2 ] 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。 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。 ) u. M" o0 d1 N) R1 A & `& t3 X: X! f7 M1 a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。 5 i& c1 Y; M0 s3 K% T / |' \ o9 q% K2 v. N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。 + f" a5 e3 m1 e4 H7 N, U: C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。 4 c. T& \3 x5 b6 n1 W 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。 A7 I3 W/ |! ]8 f P& ? 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。 : B& x5 L! l6 o3 R3 M聆听环境的背景噪音要低 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。 " B& n" T( c( `5 e. Y 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。 2 ?3 l. S8 b) R% p) n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。 $ `0 n! O4 K* `8 b0 I8 V 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。 8 K9 C O$ H- W5 h$ X4 R 9 S8 Y! B; J" O# c' T( |( r- ?小功率匹配高效率 9 R3 ? ^/ i1 g7 {5 i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）。 8 l' i- O3 a8 n$ T1 X, z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。

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