影院功放与音箱功率匹配的探讨

随着中国电影市场当今的火爆，全国各地影院的新建项目也迅速上升。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购做选择时，面对不同的产品方案和经验理论，影院投资者甚至包括影院音频系统的设计者有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。

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。选用的音箱到底是用多大功率的功放配比合适?长时间以来，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，在扩声领域或许有配置到2倍的情况。总而言之，宁愿去用大马拉小车，也不能让小马拉大车(小马拉大车容易导致功放信号失真，烧坏音箱，现实中这种现象发生过，这就和选用功放的品质有关)。

投资者为了达到1.2-1.5倍的功放/音箱配比，会投入更多的成本去购买更大功率的功放。其实还声与扩声不同，在电影的运用中，最看重的不是持续声压级，而是瞬间系统所能达到的动态。相对于测试时使用的连续粉噪或正弦波，音乐节目或电影内容大多数情况下的功率都在1/10的额定功率状态下，而通常电影内容的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够输出的最大平均功率，而功放正弦波测试信号自身rms电压值到峰值信号电压还有1.4倍不失真的余量，通过这些也就说明一台额定功率500Wrms的功放实际是能够不失真输出1000瓦的信号的。

现在我们能从中得出结论是，假如影厅选用的音箱是1000Wrms额定功率的音箱，那么选用500Wrms功放去推动是没问题的，需要它瞬间1000W输出时也是可以的，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?那么为什么有人会用1.5-2倍功率的功放去推音箱呢? 导致音箱毁坏的因素有两个，第一个是热损坏，第二个是物理损坏。烧坏音箱大多数是热损坏，所以简单来说我们日常说的音箱额定功率在英文中又叫做热功率(thermal power rating)，意思就是说，长时间给音箱的音圈输入过多的功率，从而导致音圈发热，功率压缩，直到烧坏音圈。英文的意思就很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的功放持续长时间的推动一个1000W的音箱，稍微遇到长时间的大信号，音箱的高音就可能烧掉，哪怕没有任何失真，况且即便没有立刻烧掉，2000W功放所产生的信号工作在1000W音箱失真的边缘，长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突发大信号，内容信号平稳，使用功放高于音箱功率的配置理论上可以获得多一些的声压级，但是通常情况下是没有必要，而且减损设备寿命。 如果对还音内容不确定，那么使用1：1的配置是一种保险稳妥平衡的方案。 在得知节目信号有失真内容或者动态变化空间大时(例如电影)，采用功放/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：

从图中我们可以看出500W为27dBw, 1500-2000W增加了500W的功率，但是只有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? 答案是6个dB。因为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，更为有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区

我们计算声压级时经常用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，所以实际上在很多中大型以及沉浸音的影厅设计中，设计者往往为了达到理论的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，特别在低频部分所能够达到的声压级还受到纸盆行程的限制。

我们习惯于使用灵敏度+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对声压级的决定性作用(此时热功率参数已经不是决定因素了)。

我们看如下的AB两款音箱为例

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电影主扩音箱(长冲程)

P=800W

ensitivity=99.5dB

Xmax最大行程=11mm

Volume Displacement 容积移动=940cc

下图为这两个不同行程音箱的对比测试数据：

可以看出 A 音箱使用“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 ，往往要用更短的音圈，更强的磁体和较短的磁路，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反应。我们以下图为例：

4欧姆时 QSC DCA 2422与某国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)都有一致性的功率输出和低失真，而该国际知名品牌的功放，虽然参数表上标的具有与DCA2422有同等的功率输出，可以明显看出基本上只有1kHz(绿线)符合描述，而其他频段均不能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因素，考察设备的实际使用情况，我们总结了多年的音箱和功放的匹配经验和使用过程中的维护保养记录，上述的探讨文章供从业者参考，以往简单的公式计算和理论推导只会使电影还音系统投入成本高，其效果低于投资的预期想象。