转贴《浅谈增益》

喇叭

早期在 PA 界裡，運用喇叭及擴大器來取得聲音的增益是件很辛苦的事，當時的功率級能有 100 W <br>
甚至 150 W 時，接上喇叭後，那真是天霸王來著的！也就主流談論瓦數多少有多少而非現今的音壓 <br>
增益標準。現 100 瓦的擴大器已非主流了，高科技的喇叭製程已深入消費圈，放大器 1000W 甚至 <br>
更高的瓦數，在今日的工業技術裡，增益這個問題，只要你有足夠的費用，是可以很容易取得的， <br>
唯當遊戲規則確定下來後，人們的觀念認同確沒有同步更新，知識斷層往往就這樣發生， <br>
更何況我們不是規格宣告單位，那麼 ”User Bug ” 的比率就更高了。 <br>
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今日在咱們音響圈內，請問有多少人是以規矩的物理對數法則來求出現場所須的喇叭數量， <br>
或者是擴大器的增益？幾乎是以價錢來圈出大約多少數量的揚聲器，說真的就算足夠的經費預算 <br>
給予硬體公司，我個人覺得也沒多少人可以瞭解自己的系統可以發揮多大的能量， <br>
從台灣有 PA 技術以來，這問題從來就沒有在檯面上談過，學術文章有寫的，也僅是啃書操公式罷 <br>
了，導不入實際應用，我們就當所有 On Line 的 Sound man 全都瞭解！好麼， <br>
( 寫到這裡我真不知道在忿忿什麼？！ ) <br>
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這一段時間來，有很多的同路人，對這方面蠻能談的，尤其是線性陣列系統在台灣出現後， <br>
卻又是僅能”摸皮論肉”罷了，從不能進入核心，等到同行的人有那麼些概念時，咱們再來篇這 <br>
方面的文章，又何時能夠水平些？大家互勉吧，進主題。. <br>
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架構一套聲音 ( 增強,增援 ) 系統，( SOUND REINFORCEMENT SYSTEM ) ， 就字面上轉譯過來， <br>
對很多人就不太能達意境.之所以在聲音傳導上須要支援就大有原因，你我面對面的談話很直接， <br>
清楚得很， but，如果咱們兩人相距 30 公尺呢？那就要支援啦，藉由什東西？不用多談的即是聲頻 <br>
放大器 and 揚聲器 ( 喇叭 )。現在起我們依照往例，儘可能的去掉數學，文章才比較有趣， <br>
在這裡要導入的數據是原有的物理及人耳比照對數特性的法則，而非新東西”陣列”的算法， <br>
必竟傳統星團 / 堆埵式的系統還活得很好。( 出了休旅車,不見得轎車就停產 )。 <br>
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我們須要多少的增益？這差不多是精華了，一位好的 Sound man 總是能確立清楚自己要 on show <br>
的聲音系統.整個 SPL 前後，如此才能在期間拿捏音樂節目的起伏，如果沒有這樣先前架構 SPL， <br>
哈！你會發現自己總是低於甚至超過整個系統內其總增益須求的規格，偏偏這樣的情形在我們圈內 <br>
比比皆是，那不過是 PA 界裡的”黑手”罷了！凡事用感覺的，認為的，差不多的，完全在演笑話給 <br>
人看！瞧，低於總增益須求的標準，音壓一定不夠嘛，甚至只要你掛場了都還不知道問題在那裡！ <br>
想辦法編個理由讓自己有下台階，只要責任不會攬在自己身上就萬年保平安，太不專業了， <br>
在1999年我與瑞揚音響合作，在台北市立體育場，場地全開，這是當年矚目的”MTV 夏日音樂高峰 <br>
演唱會”，然而揚聲器數量不足仍還要去執行這項任務時，結果就會是上述的問題， <br>
聲音增益條件不足.硬給擴大器長時間輸入高於峰值位置的訊號電平，那將使擴大器得到近似直流電 <br>
特性，( 一條線 ) 的波形切割，相對的會損毀喇叭 and 擴大器。這個教訓對我影響很深， <br>
我不會推拖瑞揚提供的喇叭數量不夠，我擔下這聲音系統不建全的責任.是因為別人不會跟你談物理， <br>
談技術的，我只能忠告各位 On Line 的 sound man 一件事，聲音增益條件不夠的系統， <br>
千萬不要勉強.，損壞的不僅是設備，本身的技術能力都還會被質疑，另外當聲音總增益條件高於 <br>
現場所額定的須求，那 on panel 的 sound man 將會輕鬆快樂的享受過程，不幸的就是有外行的 <br>
sound man 所會發生的問題，我們再取一個近期剛發生不久的例子，周杰倫的演唱會上出現一個 <br>
問題，當天是個老外 Sound man ( 抓手 ) 操盤.他在播放屬於先前製作完成的 Loop 組合音樂時， <br>
他老兄把這優渥增益條件裡的動態峰值 6 dB ，及系統預設的 10 dB 動態餘欲，( Head Room ) <br>
全都用完了！為何會如此呢？當你藉由 mixer 上的 Fader 去加大 Loop Line Level 音樂時， <br>
這樣的條件跟本不用考慮回授問題，如同播放 CD 音樂似的. SPL 有多少用多少，這時現場的音壓 <br>
一定很大很足， ( 他老兄當下一定很快樂 )，.卻不知這樣的音壓感覺，在現場觀眾的感受已造成 <br>
大音壓動態的印象。當節目回到僅有傳統鋼琴及耳掛麥克風時.這位”抓手”人兄如何能把這動態 <br>
提升到剛剛的音壓電平？( 都用光了 )！當在場的相關人員要他把麥克風電平加大， <br>
那只會造成殘酷的回授，他的技術真的受到質疑了，我舉了這兩個例子，以白話聊天的方式剖析， <br>
希望各位看倌能瞭解。是的，細細唸完了後也要有數據來証明這個遊戲規則.。 <br>
現在讓我們來假設情況.假設在一個室內中型場地的環境，( 因為這樣的場合大家比較會面臨到 )。 <br>
然後我們希望在揚聲器到聆聽者位置，其間能有 95 dB 的正常音樂節目表現音壓， <br>
相對的其動態峰值即有 101 dB，然後再加入我們希望的 10 dB 動態餘欲 ( Head Room ) 來滿足現場 <br>
瞬時的表演動態音壓須求，那我們都知道的是喇叭聲音的放射是類似球面狀的散開， <br>
從音源點與距離的衰減是以距離的平方成比例，而這樣的換算量測值，距離每增加一倍， <br>
音壓電平將會耗損 6 dB ( 請注意此換算法不適用於垂直陣列 )，又假設聲音控制台是架於 80 英呎， <br>
揚聲器的靈敏度是參照國際 AES ( Audio Engineering Society ) 1 公尺 1 W 的電平，注入喇叭所得 <br>
的測試標準值，這時因距離而耗損的電平式子，即: <br>
SPL 距離耗損值 = 20 log ( 英呎的距離 / 3.3 ) <br>
SPL 距離耗損值 = 20 log 距離 ( 公尺 ) <br>
上述兩只式子全都一樣.式子。 1 是如果距離是以英呎來度量時，可利用它來轉換成公尺， <br>
現在帶入我們假設的數據， ( 別忘了工程計算機. )， 利用式子 1 這 80 英呎換算成公尺差不多是 <br>
24.242424…. 就是 24 公尺啦，然後把 24 公尺 log ( 對數 )一下，所得的值是 1.38457…….， <br>
再乘以 20，,最後的答案會是 27.6915….。四捨五入就是 28 dB 的值，因此故事告訴我們聆聽者 <br>
位置與發音點的 80 英呎 ( 24公尺 ) 距離，將會有 28 dB 的音壓耗損， <br>
好啦！把剛才例子的動態峰值 101 dB 加預設的 10 dB 動態餘欲， ( Head Room )，再加 28 dB 的 <br>
距離耗損.即 101 dB + 10 dB + 28 dB = 139 dB，此時我們知道由音控台到喇叭發音位置， <br>
它的最大 SPL 須要在 139 dB，當然啦如果有某種喇叭一支從原地發音在 80 英呎後仍有 139 dB 的 <br>
話，這用一支喇叭就攪定了，不幸的科技尚未如此發達，因此我們必須乖乖的選擇一支能夠滿足上 <br>
述 AES 標準 1 公尺 @ 1 W 能測得 139 dB 的額定峰值音壓電平，然後再增加此規格的喇叭數量， <br>
瞭解了吧，又現在喇叭不是單音路，大多是三音路的 ( 3way ) ， <br>
區分為高 ( HF )、中 ( MF )、低 ( LF )音域. <br>
AES宣告的最低功率額定規格在各音域的數值是. <br>
喇叭的....................................HF________ MF__________ LF <br>
1W@1m數值 _________112dB _____109dB _______101dB <br>
AES功率額定值 _______200W _____400W________1000W <br>
求出的最大SPL值_____ 141dB_____ 141dB_______ 137dB <br>
喇叭的最大SPL，假設有某牌子的喇叭，它的 SENSITIVITY (1W@1m ) <br>
是 ( HF)112dB，(MF)109dB，(LF)101dB，那我們可以利用此式子求出它的最大 SPL ( 1W@1m )。 <br>
3 SPL 最大值 = 喇叭 1W@1m 靈敏度 +10 log ( AES 宣告最低額定功率 )+ 6 dB 峰值， <br>
計算機的按法，由高音 AES 功率額定值 200 W 先 log ( 對數 )一下， <br>
它的值再乘以 10 = 23.010299..之多，再加上喇叭 1 公尺 @ 1 W 的靈敏度，112dB = 135.0102…. <br>
再加上 6 dB 峰值系數.這支喇叭的高音組件是141 dB 大於 139 dB 的要求條件。 <br>
同樣的中音組件亦是導入式子 3 來求得，唯低頻組件的 SPL 低於標準,所以必須再加一支,如此會在 <br>
低音方面得到 + 6 dB 的增益，在這裡也許有人會質疑，聲音增加一倍不是只有 3 dB 嗎！ <br>
是的在這裡我導入的是陣列的增益計算，超低音多個以上的組合，它們就是陣列的物理， <br>
所以增益值是不同的，後續我將會介紹超低音的事情。 <br>
其實內行的人早也知道欲要有一倍大的音壓感覺時，即需要將近 10 dB 的差別你才會感覺到有所 <br>
不同。因此我們還是實務些，在此說明，各位看倌，我們已知道上述某品牌喇叭的各音域最大的 <br>
SPL 值，那我們就要來挑選適當功率的擴大器了，利用此式子求出各音域的功率額定值，即: <br>
dBW = SPL峰值 ─ 音域組件的靈敏度 + 距離的耗損， <br>
式子中的 ( SPL 峰值 ) 是我們先前擬導的動態峰值 101 dB .然後再加入我們希望的 10 dB動態餘欲， <br>
( Head Room ).所以 101 dB + 10 dB = 111 dB，音域組件的靈敏度則是喇叭裡， <br>
各音域組件的 1 W @ 1 m 值。 <br>
( 不是最大的 SPL 值哦 ) 距離的耗損，就是先前 80 英呎求出的 28 dB 的音壓耗損值，ok ， <br>
現在導入高頻音域的值來求出它的功率量額，即: <br>
高頻 111 dB ─ 112 dB + 28 dB = 27 dBW. <br>
中頻 111 dB ─ 109 dB + 28 dB = 30 dBW. <br>
低頻( 兩支 ) 111 dB ─ 107 dB ( 兩支 ) + 28 dB = 32 dBW. <br>
就 dBW 換算回來功率瓦數如附表可看出一些端倪， <br>
高頻 27 dBW.= 500 W <br>
中頻30 dBW.= 1000 W <br>
低頻32 dBW = 1600 W <br>
這就是我們要選配的功率擴大器功率額定值，另外要說明的是這些功率值，不是 AES 的規格， <br>
AES 的標準是低於這些值的 - 6 dBW， ( 瓦數則除以 4 ) <br>
這說明架構的這套聲音增援系統是合乎於AES標準的。 <br>
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混音器是任何一位 sound man 最長時間伴其左右的工具，而在這裡我們不是要探討混音器， <br>
主要是解讀操作者應該瞭解混音的輸出電平與下鏈的處理器之間的電平位準， <br>
最後與後擴大器連接時，你會很清楚利用混音機組合的聲音訊號，它們的訊號電平在多少的指示 <br>
即讓你的後級擴大器滿載，多少的電平指示，即讓擴大器到達最大的峰值切割， <br>
這是非常的重要，一般的混音器皆能處理 + 18 dBu，甚至 + 24 dBu，之間的輸出電平位準， <br>
簡單的說，如果你以一般 + 4 dB， ( 1.23V ) = 0 VU 另外你的數位處理設備是 <br>
- 18 dB ( dBFS ) or - 20 dB， ( dBFS )= + 4 dBu， <br>
相對的如果你的擴大器是架構滿載於 0.775V.or 1.4V 的情況時，你會清楚整體擴大器運作在什麼樣 <br>
的範圍裡，所以能夠去瞭解界定擴大器的峰值切割，與擴大器的增益在分貝數值與電壓之間是 <br>
非常的重要，同樣的， <br>
我還是準備一些式子來求取 sound man 必須要知道的混音器與擴大機之間的數據。<br>
转自《音响世界网》，希望对大家有帮助

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白日梦

台湾吴大师的文章。值得一看。

我爱音乐hm

这繁体字，需要静下来慢慢看。