影院功放與音箱功率匹配的探討

隨著中國電影市場當今的火爆，全國各地影院的新建項目也迅速上升。涉及到經(jīng)濟效益和視聽效果，影院投資人無非是想獲得最好最高的性價比。在對還音系統(tǒng)的設計與采購做選擇時，面對不同的產(chǎn)品方案和經(jīng)驗理論，影院投資者甚至包括影院音頻系統(tǒng)的設計者有時也會無法準確的判斷自己選擇的設備配置是否最匹配合理。

功放與音箱的配比

我們經(jīng)常困擾的是功放與音箱功率匹配的問題，這個問題也是在影院還原系統(tǒng)中投資比例最高的部分。選用的音箱到底是用多大功率的功放配比合適?長時間以來，在全音頻行業(yè)一直共同認定的方式是功放的額定功率在1.2-1.5倍音箱的額定功率上下，在擴聲領域或許有配置到2倍的情況。總而言之，寧愿去用大馬拉小車，也不能讓小馬拉大車(小馬拉大車容易導致功放信號失真，燒壞音箱，現(xiàn)實中這種現(xiàn)象發(fā)生過，這就和選用功放的品質(zhì)有關)。

投資者為了達到1.2-1.5倍的功放/音箱配比，會投入更多的成本去購買更大功率的功放。其實還聲與擴聲不同，在電影的運用中，最看重的不是持續(xù)聲壓級，而是瞬間系統(tǒng)所能達到的動態(tài)。相對于測試時使用的連續(xù)粉噪或正弦波，音樂節(jié)目或電影內(nèi)容大多數(shù)情況下的功率都在1/10的額定功率狀態(tài)下，而通常電影內(nèi)容的70%是對白。

音箱和功放所標注的額定功率是指在不失真的正常情況下能夠輸出的最大平均功率，而功放正弦波測試信號自身rms電壓值到峰值信號電壓還有1.4倍不失真的余量，通過這些也就說明一臺額定功率500Wrms的功放實際是能夠不失真輸出1000瓦的信號的。

現(xiàn)在我們能從中得出結論是，假如影廳選用的音箱是1000Wrms額定功率的音箱，那么選用500Wrms功放去推動是沒問題的，需要它瞬間1000W輸出時也是可以的，在要滿足投資最高性價比的情況下或許是一種不錯的選擇。

那么問題回來了，難道就不怕信號過大，產(chǎn)生方波，而燒壞音箱嗎?那么為什么有人會用1.5-2倍功率的功放去推音箱呢? 導致音箱毀壞的因素有兩個，第一個是熱損壞，第二個是物理損壞。燒壞音箱大多數(shù)是熱損壞，所以簡單來說我們?nèi)粘Ｕf的音箱額定功率在英文中又叫做熱功率(thermal power rating)，意思就是說，長時間給音箱的音圈輸入過多的功率，從而導致音圈發(fā)熱，功率壓縮，直到燒壞音圈。英文的意思就很直觀的解釋了這個現(xiàn)象，是過熱導致音箱燒壞，失真與否并不能直接決定音箱是否被燒壞。簡單的說，假如一個2000W的功放持續(xù)長時間的推動一個1000W的音箱，稍微遇到長時間的大信號，音箱的高音就可能燒掉，哪怕沒有任何失真，況且即便沒有立刻燒掉，2000W功放所產(chǎn)生的信號工作在1000W音箱失真的邊緣，長時間的工作會減少設備壽命。 綜上所述，如果還音的內(nèi)容沒有突發(fā)大信號，內(nèi)容信號平穩(wěn)，使用功放高于音箱功率的配置理論上可以獲得多一些的聲壓級，但是通常情況下是沒有必要，而且減損設備壽命。 如果對還音內(nèi)容不確定，那么使用1：1的配置是一種保險穩(wěn)妥平衡的方案。 在得知節(jié)目信號有失真內(nèi)容或者動態(tài)變化空間大時(例如電影)，采用功放/音箱在1/2-1功率配比的方式更加合適。

如何提高聲壓級

緊扣前面的話題，如果需要增加SPL(聲壓級)，不少人喜歡采用更大的功放，10log(功率)的計算公式深入人心。我們參看下面的圖表：

從圖中我們可以看出500W為27dBw, 1500-2000W增加了500W的功率，但是只有1.2dBW的增加。 也就是說功率越大，靠提升功放功率來獲得更高聲壓級是效率極低，成本極高的。

大家經(jīng)常討論兩只相同音箱在室內(nèi)播放同樣的信號后，聲壓級是增加3dB嗎? 答案是6個dB。因為不僅僅是功率增加了一倍，輻射面積增加了一倍帶來了另外3dB的房間增益。因此如果需要獲得額外的聲壓級，特別是對于LFE通道，更為有效的方法是增加超低音音箱數(shù)量而非更換更高功率的功放去推動超低音音箱。

聲壓級計算的公式的誤區(qū)

我們計算聲壓級時經(jīng)常用到平方成反比定律公式-20log(離開聲源距離)，在計算最后一排聲壓級考慮距離衰減按照6dB每一倍距離計算。 而大家容易忽略的是該公式前提條件是自由聲場的環(huán)境下的衰減。

同上圖我們可以看出，在室內(nèi)例如影廳環(huán)境下，在超過房間一半的距離后，由于房間的反射等因素，聲壓級并不以6dB每一倍距離衰減。一般情況下，房間都會提供額外的3-4dB的房間增益，所以實際上在很多中大型以及沉浸音的影廳設計中，設計者往往為了達到理論的SPL要求，會過高的配置音箱。

音箱除了以上提到的熱功率指標，特別在低頻部分所能夠達到的聲壓級還受到紙盆行程的限制。

我們習慣于使用靈敏度+10log(額定功率)的方式來計算一個音箱的聲壓級。這里忽略了紙盆行程在低頻部分對聲壓級的決定性作用(此時熱功率參數(shù)已經(jīng)不是決定因素了)。

我們看如下的AB兩款音箱為例

A音箱：進口知名品牌

P=1200W

Sensitivity=99.4dB

Xmax最大行程=7.62mm

Volume Displacement 容積移動=689cc

B音箱：QSC 424C電影主擴音箱(長沖程)

P=800W

ensitivity=99.5dB

Xmax最大行程=11mm

Volume Displacement 容積移動=940cc

下圖為這兩個不同行程音箱的對比測試數(shù)據(jù)：

可以看出 A 音箱使用“靈敏度+10log(額定功率)”公式計算結果要高于B音箱1.7dB,然而我們看到考慮了實際單元行程對聲壓級的最終決定性影響時，B音箱反而要高出近3dB的聲壓級。

要獲得更高的靈敏度 ，往往要用更短的音圈，更強的磁體和較短的磁路，導致相應的行程的縮短，所以單方面追求高靈敏度是偏頗的。在同等靈敏度和功率的情況下，單位時間紙盆移動的距離越大，聲壓級越高 。我們這里看到A音箱在50Hz無法輸出熱功率所標注的130.2dB(相差5.3dB)，而B音箱卻可以接近這個值。

對于功放來說，我們平日看到的參數(shù)未必是真實的實際性能反應。我們以下圖為例：

4歐姆時 QSC DCA 2422與某國際知名品牌同功率型號的對比

從上面兩個品牌音箱的的對比，就可以看出是DCA2422在4Ω負載下(825W/4Ω)，全頻段(不同顏色表示不同頻率)都有一致性的功率輸出和低失真，而該國際知名品牌的功放，雖然參數(shù)表上標的具有與DCA2422有同等的功率輸出，可以明顯看出基本上只有1kHz(綠線)符合描述，而其他頻段均不能在全頻段內(nèi)提供等同一致的功率輸出，失真明顯高于DCA2422。

最后的總結

綜上所述，在設計影院還音系統(tǒng)中占比最大的是音箱和功放，選擇音箱和功放時要全面的考慮所有因素，考察設備的實際使用情況，我們總結了多年的音箱和功放的匹配經(jīng)驗和使用過程中的維護保養(yǎng)記錄，上述的探討文章供從業(yè)者參考，以往簡單的公式計算和理論推導只會使電影還音系統(tǒng)投入成本高，其效果低于投資的預期想象。