影院功放与音箱功率匹配的探讨

随着中國(guó)電(diàn)影市场当今的火爆，全國(guó)各地影院的新(xīn)建项目也迅速上升。涉及到经济效益和视听效果，影院投资人无非是想获得最好最高的性价比。在对还音系统的设计与采購(gòu)做选择时，面对不同的产品方案和经验理(lǐ)论，影院投资者甚至包括影院音频系统的设计者有(yǒu)时也会无法准确的判断自己选择的设备配置是否最匹配合理(lǐ)。

功放与音箱的配比

我们经常困扰的是功放与音箱功率匹配的问题，这个问题也是在影院还原系统中投资比例最高的部分(fēn)。选用(yòng)的音箱到底是用(yòng)多(duō)大功率的功放配比合适?長(cháng)时间以来，在全音频行业一直共同认定的方式是功放的额定功率在1.2-1.5倍音箱的额定功率上下，在扩声领域或许有(yǒu)配置到2倍的情况。总而言之，宁愿去用(yòng)大马拉小(xiǎo)車(chē)，也不能(néng)让小(xiǎo)马拉大車(chē)(小(xiǎo)马拉大車(chē)容易导致功放信号失真，烧坏音箱，现实中这种现象发生过，这就和选用(yòng)功放的品质有(yǒu)关)。

投资者為(wèi)了达到1.2-1.5倍的功放/音箱配比，会投入更多(duō)的成本去購(gòu)买更大功率的功放。其实还声与扩声不同，在電(diàn)影的运用(yòng)中，最看重的不是持续声压级，而是瞬间系统所能(néng)达到的动态。相对于测试时使用(yòng)的连续粉噪或正弦波，音乐节目或電(diàn)影内容大多(duō)数情况下的功率都在1/10的额定功率状态下，而通常電(diàn)影内容的70%是对白。

音箱和功放所标注的额定功率是指在不失真的正常情况下能(néng)够输出的最大平均功率，而功放正弦波测试信号自身rms電(diàn)压值到峰值信号電(diàn)压还有(yǒu)1.4倍不失真的余量，通过这些也就说明一台额定功率500Wrms的功放实际是能(néng)够不失真输出1000瓦的信号的。

现在我们能(néng)从中得出结论是，假如影厅选用(yòng)的音箱是1000Wrms额定功率的音箱，那么选用(yòng)500Wrms功放去推动是没问题的，需要它瞬间1000W输出时也是可(kě)以的，在要满足投资最高性价比的情况下或许是一种不错的选择。

那么问题回来了，难道就不怕信号过大，产生方波，而烧坏音箱吗?那么為(wèi)什么有(yǒu)人会用(yòng)1.5-2倍功率的功放去推音箱呢(ne)? 导致音箱毁坏的因素有(yǒu)两个，第一个是热损坏，第二个是物(wù)理(lǐ)损坏。烧坏音箱大多(duō)数是热损坏，所以简单来说我们日常说的音箱额定功率在英文(wén)中又(yòu)叫做热功率(thermal power rating)，意思就是说，長(cháng)时间给音箱的音圈输入过多(duō)的功率，从而导致音圈发热，功率压缩，直到烧坏音圈。英文(wén)的意思就很(hěn)直观的解释了这个现象，是过热导致音箱烧坏，失真与否并不能(néng)直接决定音箱是否被烧坏。简单的说，假如一个2000W的功放持续長(cháng)时间的推动一个1000W的音箱，稍微遇到長(cháng)时间的大信号，音箱的高音就可(kě)能(néng)烧掉，哪怕没有(yǒu)任何失真，况且即便没有(yǒu)立刻烧掉，2000W功放所产生的信号工作在1000W音箱失真的边缘，長(cháng)时间的工作会减少设备寿命。 综上所述，如果还音的内容没有(yǒu)突发大信号，内容信号平稳，使用(yòng)功放高于音箱功率的配置理(lǐ)论上可(kě)以获得多(duō)一些的声压级，但是通常情况下是没有(yǒu)必要，而且减损设备寿命。 如果对还音内容不确定，那么使用(yòng)1：1的配置是一种保险稳妥平衡的方案。 在得知节目信号有(yǒu)失真内容或者动态变化空间大时(例如電(diàn)影)，采用(yòng)功放/音箱在1/2-1功率配比的方式更加合适。

如何提高声压级

紧扣前面的话题，如果需要增加SPL(声压级)，不少人喜欢采用(yòng)更大的功放，10log(功率)的计算公式深入人心。我们参看下面的图表：

从图中我们可(kě)以看出500W為(wèi)27dBw, 1500-2000W增加了500W的功率，但是只有(yǒu)1.2dBW的增加。 也就是说功率越大，靠提升功放功率来获得更高声压级是效率极低，成本极高的。

大家经常讨论两只相同音箱在室内播放同样的信号后，声压级是增加3dB吗? 答(dá)案是6个dB。因為(wèi)不仅仅是功率增加了一倍，辐射面积增加了一倍带来了另外3dB的房间增益。因此如果需要获得额外的声压级，特别是对于LFE通道，更為(wèi)有(yǒu)效的方法是增加超低音音箱数量而非更换更高功率的功放去推动超低音音箱。

声压级计算的公式的误區(qū)

我们计算声压级时经常用(yòng)到平方成反比定律公式-20log(离开声源距离)，在计算最后一排声压级考虑距离衰减按照6dB每一倍距离计算。 而大家容易忽略的是该公式前提条件是自由声场的环境下的衰减。

同上图我们可(kě)以看出，在室内例如影厅环境下，在超过房间一半的距离后，由于房间的反射等因素，声压级并不以6dB每一倍距离衰减。一般情况下，房间都会提供额外的3-4dB的房间增益，所以实际上在很(hěn)多(duō)中大型以及沉浸音的影厅设计中，设计者往往為(wèi)了达到理(lǐ)论的SPL要求，会过高的配置音箱。

音箱除了以上提到的热功率指标，特别在低频部分(fēn)所能(néng)够达到的声压级还受到纸盆行程的限制。

我们习惯于使用(yòng)灵敏度+10log(额定功率)的方式来计算一个音箱的声压级。这里忽略了纸盆行程在低频部分(fēn)对声压级的决定性作用(yòng)(此时热功率参数已经不是决定因素了)。

我们看如下的AB两款音箱為(wèi)例

A音箱：进口知名品牌

P=1200W

Sensitivity=99.4dB

Xmax最大行程=7.62mm

Volume Displacement 容积移动=689cc

B音箱：QSC 424C電(diàn)影主扩音箱(長(cháng)冲程)

P=800W

ensitivity=99.5dB

Xmax最大行程=11mm

Volume Displacement 容积移动=940cc

下图為(wèi)这两个不同行程音箱的对比测试数据：

可(kě)以看出 A 音箱使用(yòng)“灵敏度+10log(额定功率)”公式计算结果要高于B音箱1.7dB,然而我们看到考虑了实际单元行程对声压级的最终决定性影响时，B音箱反而要高出近3dB的声压级。

要获得更高的灵敏度 ，往往要用(yòng)更短的音圈，更强的磁體(tǐ)和较短的磁路，导致相应的行程的缩短，所以单方面追求高灵敏度是偏颇的。在同等灵敏度和功率的情况下，单位时间纸盆移动的距离越大，声压级越高 。我们这里看到A音箱在50Hz无法输出热功率所标注的130.2dB(相差5.3dB)，而B音箱却可(kě)以接近这个值。

对于功放来说，我们平日看到的参数未必是真实的实际性能(néng)反应。我们以下图為(wèi)例：

4欧姆时 QSC DCA 2422与某國(guó)际知名品牌同功率型号的对比

从上面两个品牌音箱的的对比，就可(kě)以看出是DCA2422在4Ω负载下(825W/4Ω)，全频段(不同颜色表示不同频率)都有(yǒu)一致性的功率输出和低失真，而该國(guó)际知名品牌的功放，虽然参数表上标的具有(yǒu)与DCA2422有(yǒu)同等的功率输出，可(kě)以明显看出基本上只有(yǒu)1kHz(绿線(xiàn))符合描述，而其他(tā)频段均不能(néng)在全频段内提供等同一致的功率输出，失真明显高于DCA2422。

最后的总结

综上所述，在设计影院还音系统中占比最大的是音箱和功放，选择音箱和功放时要全面的考虑所有(yǒu)因素，考察设备的实际使用(yòng)情况，我们总结了多(duō)年的音箱和功放的匹配经验和使用(yòng)过程中的维护保养记录，上述的探讨文(wén)章供从业者参考，以往简单的公式计算和理(lǐ)论推导只会使電(diàn)影还音系统投入成本高，其效果低于投资的预期想象。