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(guī)矩,要知道這些"規(guī)矩"歷史并不久,沒趕上,否則這些規(guī)矩的制定也許能聽聽你的意見。
dB中文稱"分貝",沒有任何特別含義,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(xù)不識人間煙火的繼續(xù)"規(guī)定"、繼續(xù)"定義",到我們這里,想改也晚了,現(xiàn)在人們開口就是什麼"分貝"、"dB",我們這些網(wǎng)友們可別老土,"貝多芬"與"分貝"可沒牽連。
4厘米有多長?好好想想,如果你沒有1厘米有多長的概念,4厘米有多長你肯定不知道。聲音有"多大聲"?是否也要有什麼先入為主的概念?我們先規(guī)定1瓦的功率有多大聲,再看看4瓦有多大,當(dāng)年的工程師就是這麼想的。4/1=我們想要的大小,(大小是比出來的?。┰竞芎唵蔚母拍?,那位Bel先生非要來個log(讀過書--不行,起碼要高中畢業(yè)才懂什麼是"log"),"log"中文稱"對數(shù)函數(shù)",
log(4/1) = 0.6021,
他又說,有小數(shù)不方便,前面再乘10!(到目前為止,都是Bel在講,也真不知后人為什麼要聽他的)於是聲音大小的標(biāo)準(zhǔn)有了,分貝(dB)=10乘log(功率1/功率0),功率1=4瓦,功率0=1瓦。現(xiàn)在讓我們來描述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(jù)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+...原來是這樣!)
標(biāo)準(zhǔn)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瓦功率時的聲壓級=127.5+3=130.5dB
(有些廠商,也學(xué)別人標(biāo)"最大輸出聲壓級",也不知道從哪抄的---我們沒標(biāo)該參數(shù)---抄數(shù)據(jù)算什麼,他們還盜用商標(biāo)呢。聽說還是工程師,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。譜爾賣十幾萬只音箱看來有道理,起碼他們懂dB。---這好象離題太遠(yuǎn),別介意2001.12.3.)
還沒完呢,聲音傳播與距離有關(guān),前面沒提距離是不想嚇跑你,都學(xué)到這了,那就在多學(xué)點吧(比前面難度高點)。
聲音在空中傳播,以點為中心,呈球形狀向外擴(kuò)散(這與聲音的傳播種類是否為縱波沒關(guān)),假設(shè)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(原來功率為1瓦,這1瓦的功率是分布在1M2的面積上;現(xiàn)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?nèi)绾卫斫饷娣e增加4倍導(dǎo)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;反過來,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(fù)"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(biāo)準(zhǔn)計算距離與聲壓級的程式:
分貝dB = 1米聲壓級-20xlog距離
(負(fù)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滿功率300瓦,40米處的聲壓級計算:
先計算1米滿功率聲壓級(127.5dB),再套用"距離與聲壓級"程式 = 127.5-20xlog40 = 95.5dB
●總結(jié):
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(xiàn)在,你會感謝Bel先生,因為本來復(fù)雜的聲音,現(xiàn)在變簡單了。
●喇叭的阻抗
一般音響器材常見被提到阻抗的地方有喇叭的阻抗,前后級擴(kuò)大機(jī)的輸入阻抗,前級的輸出阻抗,(后級通常不稱輸出阻抗,而稱輸出內(nèi)阻),信號道線的傳輸阻礙抗(或稱特性阻抗)......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,阻抗愈高將流過愈少的電流,阻抗愈低會流過愈多的電流。最常見到的喇叭阻抗的標(biāo)示值是八歐姆,這代表了這對喇叭在工廠測試規(guī)格時,當(dāng)輸入1KHz的正弦波信號,它呈現(xiàn)的阻抗值是八歐姆;或者是在喇叭的工作頻率響應(yīng)范圍內(nèi),一個平均的阻抗值。它可不是一個固定值,而是隨著頻率的不同而不同。當(dāng)后級輸出一個固定電壓給喇叭時,依照歐姆定律,四歐姆的喇叭會比八歐姆的喇叭多流過一倍的電流,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會自動變?yōu)槎偻?。?dāng)喇叭的阻抗值一路下降時,后級輸出一個固定電壓,它流過的電流就會愈來愈大,到最后就有點像是把喇叭線直接短路,所以阻抗值有時會低至一歐姆的限制,超出此范圍,機(jī)器就要燒掉了。這也就是一般人常說的: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(tǒng)錐盆式喇叭單體在設(shè)計音箱時,通常不是以下幾種形式:
一、密閉式(也稱氣墊式、懸浮式或無限障板式)。
一個單體在空氣中前后運(yùn)動時,振膜往前推就在前方產(chǎn)生一個較強(qiáng)的能量,但相對的振膜后面會出現(xiàn)短暫真空,前方空氣壓力與后方壓力相加后就抵銷不少,所以沒有音箱的單體音量都很小。對高音或中音單體而言比較沒有問題,因為它們的波長短,擴(kuò)散面積大。但低音就不同了,人類對低頻感覺比較不靈敏,需要很大的音壓才能滿足。密閉式音箱就是將外面的空氣完全隔絕,當(dāng)單體運(yùn)動時箱內(nèi)的空氣就隨之?dāng)U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(shè)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(nèi)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,振膜的厚度都會增加,相較之下他們并不容易推動。
二、反射式。
音箱并不密閉,而在前方或后方開幾個口,當(dāng)單體運(yùn)動時背波不被吸收,以導(dǎo)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,也可以說是同等功率就能產(chǎn)生更大的音壓。不過這種設(shè)計也有須注意的地方,例如道管不能太大,否則會出現(xiàn)峰值,也可能空氣流通的聲音會太大。道管的長度也會影響諧振頻率,設(shè)計不良有低音太過沉重或速度跟不上的問題。一些設(shè)計者不用反射管,而在出口的地方裝置一個沒有音圈的紙盆,稱為被動輻射器,希望達(dá)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(fù)載型與前方負(fù)載型(折疊式號角),前方負(fù)載型也就是將驅(qū)動單元直接連在號角上,把振動的壓力有效的傳送到空氣中,號角具有增壓的效果。前方負(fù)載型多采用短號角設(shè)計,但對低頻相當(dāng)不利,要再生極低頻往往號角只得十公尺才能辦到,所以有時會配合反射式音箱使用。號角式設(shè)計的優(yōu)點是效率高,為避免與驅(qū)動器發(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(fù)載型號角喇叭看起來是沒有號角的,它的單體一樣往前發(fā)出聲音,背波則被道引到一個彎曲的孔道里面,最后從號角狀的開孔擠壓出來,可以有效延伸低頻。折疊式號角也有音箱復(fù)雜而成本太高的問題,現(xiàn)在已經(jīng)很小運(yùn)用了。
四、傳輸線式(Transmission Line),也稱迷宮式設(shè)計。
這其實是一種改良的反射式設(shè)計,由英國TDL的創(chuàng)始人John Wright所發(fā)展出來。John Wright認(rèn)為反射式音箱雖然加強(qiáng)了低音能量,卻不能真正使低頻潛得很低,所以他在音箱內(nèi)以隔板設(shè)計了多個部份,一方面讓每個單體都有獨立而理想的聲學(xué)空間,一方面讓低頻的波長可以真正得到呼吸。要重現(xiàn)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,聆聽空間很小符合這種條件,那何不讓喇叭來代勞?傳輸線式音箱除了有復(fù)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(xiàn),但因為經(jīng)過仔細(xì)計算的長度,低頻已經(jīng)變得又沉又干凈。所以傳輸線式喇叭,通常以中型體積就能達(dá)到大型喇叭的效果,必須考慮的是設(shè)計不良的傳輸線式音箱,也可能造成低頻太多、太慢的反作用。
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