音响系统

这篇文章仅旨在于帮助理清新进的同行们对于系统“功率储备”的一些迷惑和误解 当然也会包含更多 希望能起到抛砖引玉的作用
经常会在论坛上看见“我的某某喇叭应该配置多少多少功率的后级啊” “某某场地 多少多少人应该配置什么喇叭多少功率的后级啊”诸如此类的问题 要解答这样的一些问题必须要提及一些基本的知识
       一般来说后级规格表中所提供的功率数字基本是它的“连续平均功率” 是在额定失真内 连接一个特定的负载 长时间连续运行一个正弦波所能产生的最大功率 这个正弦波一般为1K赫兹 比如我们拿到一个后级 标注为（800瓦特 8欧姆）那么表示提供给后级一个正弦波信号 在8欧姆的负载下他会产生800瓦特的连续能量输出
      再看看喇叭的规格数据 我们都知道“AES额定功率”按照IEC268-5的规定提供给喇叭一个“粉红噪音信号”当然它是一个被限幅 具有限制带宽的粉红噪音信号并且具有6dB“峰值系数” 让喇叭在没有发热和机械损坏的情况下长时间的运行 最终得到喇叭的承受功率数据  比如某某喇叭数据 100W/200W/400W 分别就是（连续平均功率/节目功率/峰值功率也可以说是“后级规格”）
     那么现在我们先把视线从喇叭和后级上移走 转回头来观察一下“信号电平” 真实的音乐和语言信号是分为称为“平均值(RMS)电平”和“峰值电平”两个部分的  这里需要一张老外的图片

这张就是我们一般播放音乐时的音乐信号在连续的时间类电平变化的图示 大量的蓝色实体部分是信号的“平均值电平” 偶尔的“尖峰”是信号的“峰值电平” 假设这是一个键盘和鼓组的小节 击鼓时的峰值电平可能高于平均值电平很多 敲击声相比于连续声（比如键盘 弦乐）具有更高的峰值 即使他们有很相似的平均值电平
信号的峰值和平均值之间的比率称为“峰值系数”（peak factor)  就是用dB来表示信号的峰值电平和平均值电平之间的差别 那么纯打击乐就有很高的峰值系数 弦乐 键盘呢就是低的峰值系数 语言信号一般有12dB左右的峰值系数 高度压缩的摇滚乐的峰值系数是6dB
     信号电平和后级之间是有很大关系的 这里还是要借用一张老外的图来说明

上面一张图是一个信号在一个时间周期内的包络图 信号的平均值电平对应的是信号的响度 峰值电平可能高过平均值电平6到24dB 这是取决于信号的类型 换句话说这个信号的峰值系数可能是6到24dB  
下面一张图是一个800瓦的后级被提供这样一个典型的信号时 后级有怎样的功率输出的图例 这个后级是800瓦特的连续平均功率 是额定失真内它可以输出的最大功率 不过在这个例子中 为了12dB的峰值电平不会超过后级的800瓦特的容量 后级只能够在平均值电平上产生50瓦特的输出能量！顺便提一下“headroom”这个就用吴老师的翻译“动态余量”它用dB表示峰值电平和后级削波电平之间的差别 由于后级测试信号为正弦波所以后级的动态余量有3dB或者更少  因为正弦波的峰值系数是3dB 方波呢就是0dB
  好 回来在知道了这么多的基础知识和图文解释后 下面进入我要谈的主题“为信号峰值创建动态余量”
实际应用中 你是不可能在最大连续平均功率下也就是满功率情况下驱动你的后级的 因为这样就没有为信号峰值留下能量空间 这个峰值可能是6到24平均值电平之上哦 相反 为了后级不过载 信号不会失真 假如信号峰值电平是6到24dB 那么你的后级事实上只能运行在它的最大功率的6到24dB一下 就像图例中的800瓦后级 它值能输出50瓦的能量 就是这个道理 因为信号的峰值系数决定你要为它保留12dB的空间 不过因为后级还有3dB的动态余量 你还可以多出一点点的峰值
一个800W的后级运行在400W就允许了3dB的峰值在平均电平之上，在这种情况下，你仅仅能运行的不失真信号将是正弦波和方波。
一个800W的后级运行在200W就允许了6dB的峰值在平均电平之上，这对于高度压缩的摇滚乐和摇滚广播是可以胜任的。
一个800W的后级运行在100W就允许了9dB的峰值在平均电平之上。
一个800W到后级运行在50W就允许了12dB的峰值在平均电平之上，这对于语言扩声是恰当的
那么这就告诉了我们一个事实 后级实际能够产生的输出功率是取决于信号的类型的（负载不变的情况） 根据特定的信号类型 你实际得到的后级的连续输出功率（也就是信号的响度）是不一样的 对于峰值系数高的信号 小规格的后级会使得系统增益很难达到我们的预期  当我们连接一个特定灵敏度的喇叭 然后来规划系统的增益时 信号的峰值系数是一定要考虑的 因为信号的峰值系数决定了你的系统的“功率储备”和你的系统最终在没有过载的情况下能够有多大声！根据你的系统要满足哪些类型的应用来为最大的峰值系数保留空间也就是动态余量 那么所谓“功率储备”到底储备什么？怎么样的储备？如果你理解了文章所要讲述的知识 相信会让你的系统架构的更加科学和实用

注：文章多数内容来源于老外 是我学习理解了之后用我的表述来分享给各位同行的 希望能够给大家一些帮助！



[ 本帖最后由 sunlu412518 于 11-3-25 10:38 编辑 ]

good！！！

近年来少有的前排就坐，有点深奥，先顶了再细看慢慢研究一下

学习中

这个好，音频空间就应该多些这种帖子。
不过我也有个地方不明白：如果功放的红灯亮了，是代表信号的峰值在800W的额定功率之上，还是已经到了1600W的峰值功率？

是前者 表示后级已经达到了最大连续平均功率 一般好的设计应该提前亮灯提示操作者 如果你再继续提升电平 后级就开始“clipping"了

顶一下，

特别注意功放在什么测试条件下的功率输出，当1kHz测量，总谐波失真 1%状态下和当1kHz测量，总谐波失真 0.5%时功放的输出功率是不一样的，所以在给喇叭选择功放时要仔细看看功放的各项参数说明

功放的功率测试标准，其实还有一种FTC标准，20-20K，长时间，不高于0.1%的THD，这个功率其实比正弦波功率还要略小；对于Headroom，可以有很多，就整个系统来说，楼主所说的信号峰值其实就是Headroom的表征，3dB则只是功放的Headroom。

当然在具体的应用就需要仔细阅读后级的数据表格了 能够长时间的稳定的提供大能量的后级才是首选
对不起 我需要再解释一下 RMS电平和峰值电平的比例为信号的峰值系数 我要分享给各位的是为系统创建“headroom” 在这个情况下 信号内容的peakfactor=headroom（整个系统的）

好文章，鼓鼓掌！

[ 本帖最后由 ae_yang 于 11-3-28 20:43 编辑 ]

谈到声音系统的功率储备，不能离开一个重要的指标，就是音箱的灵敏度。想要达到同样的声音能量，灵敏度是100dB的音箱要比110dB灵敏度的音箱要多付出10倍的功率。好的音箱可以在高灵敏度下保持较低的失真，这就是技术，没办法！而好的音响系统就是相对于演出场地而言，有更多，更好的音箱和功放。。。

假设一个底鼓在达到+4dBu时能量远远超出了需要，那么就要在功放或者处理器上作相应的衰减让声音大小合适，那么衰减的数值，就是声音系统的功率储备。而如果同样的情况声音根本不够，那么，也就是说声音系统的功率储备不够，结果是，你死了，呵呵。

如果用压缩器去处理信号的峰值应该会对响度有所补偿吧。

别的地方看到的，勿拍砖。

很好的文章，说的透彻。简单点说功放与音箱的最佳匹配原则就是功放的峰值功率等于音箱的可承受峰值功率。

例如楼主列举800W的功放，因为存在3dB的headroom，实际峰值输出功率为1600W，此时去搭配 400W/800W/1600W （连续平均功率/节目功率/峰值功率）的音箱就是最佳配置。

打开正规功放的使用手册一般都会有1/8 power这个参数。QSC对此的解释是：1/8 Power： 表示偶然限幅的典型程序，此额定值可用于大多数情况。以楼主所举800W功放为例，1/8 power就是100W。因此在1/8 power状态下运行时，此功放实际的峰值储备为10lg（1600/100）=12dB。按照前面说的最佳配置原则，此时只需在系统中加上适当的启动阈值，压缩比为2:1的压缩设置，就可以应付峰值因数为+24dB的情况。

[ 本帖最后由 葛亮GL 于 11-3-30 13:07 编辑 ]