這是刊載於1975年Consumer Guide的一篇老文章,我們之所以老話重提;主要是在下期有一篇用新的話題來談老問題的文章。那篇文章將會告訴您：計算由台北到高雄間距離的方法有：
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對不同的人,要用不同的方式來表達,有些時候,您說抽一根煙的時間,可能比10.7公里更容易使人有一完整的概念呢?不管怎樣請先看這篇文章罷！
──編者──
如果正開始對Hi-Fi器材系統發生興趣,以目前其技術指標無止境的發展趨勢看來,似將造成混亂。像這種混亂並不令人驚訝,因為Hi-Fi器材的製造廠家正有如音響工程師的專業研究癖好一般致力其發展。無論這是因襲傳統或新的研究發展,廠家們所發售的新產品,仍將繼續著重於技術方面之發展,比起視覺、控制系統以及聲音表現之性能等基礎設計而言,其重視之份量要來得多些。
照此趨勢看來,這是一種好現象。唯有如此才能真正地深論及複雜的技術指標,而且對於器材之性能以及聲音品質亦能下一明確的定義。在這裡,至高無上的形容詞是不可能適用的。
雖然技術指標並不能代表一切,但一部機器的聽感為最重要的終極目標。這也就是為什麼較好的音響器材店擁有一間設置很考究的音響室之原因,其內安置有許許多多不同類型的電子器材與揚聲系統。
單獨的音響器材不能明確地擁有聲音,除非與音樂系統相關連。但音響系統裡的每一件單獨之器材對於整個系統之聲音效果均能產生很重大的影響。因此「消費者指南」雜誌上一再建議Hi-Fi選購者們,在它們計劃組合音響器材之時,應選擇與該項器材之特性愈相近之器材匹配之。最好是買者能選擇該系統之附屬製品以駁接之,因其設計之時就顧及聽者們的適切聽感。最起碼,選購者應該了解一點,就是非常昂貴的音響裝置與獨立的器材之間在聲音的處理上會有很大之不同。
時常發生的情形是當兩部個別的器材連接在一起使用時,其工作性能並不良好。此係其中一部機器之訊號電平比起另外一部機器正確之匹配電平要來得高些或低些之故。例如：唱頭之輸出電平對於立體接收之唱機輸入端可能會因過低而匹配不適。以其他的實例來說,某些器材之組合應該摒棄由於錄音機之訊號輸出電平趨於過荷或者供輸至其所連接之擴大機磁帶輸入端之驅動電平過大之情況。
所幸,器材之間不能相互匹配以及在音響工業界裡對於不同器材之間最佳之輸入與輸出訊號電平之關係,雖無標準可言,然而由於多年經驗之累積,使得大多數的唱頭製造廠家都明瞭應該供輸多少適當之電平至大多數前置放大電路之唱機輸入端。調諧器之製造廠家對於應供輸多大之訊號電平至大多數積分放大器始能有正確之操作,亦知悉的頗為詳細。
在技術指標裡造成最大困擾的功率問題──此與選擇何種擴大機或接收匹配何種之喇叭始能有最佳之操作效果有關。任何人在嘗試組合一套最佳的音響系統時最常犯的錯誤是其所試尋的一對喇叭與擴大機不能適當的匹配。「消費者指南」時常勸告讀者們在選擇其他的器材之前,優先選擇喇叭,然而即使依照這個原則,在選擇搭配喇叭的電子器材之時仍有可能發生錯誤──而且所發生的錯誤必然是由於選擇不正確的功率匹配所致。
擴大機的電力輸出
一九七四年十一月四日,美國聯邦貿易協會(Federal Trad Commission,以下簡稱FTC)規定所有的音響擴大器材的製造廠家必須對他們的產品之輸出功率容量有很明確的陳述。在這條法則在尚未訂定之前,音響廠商們所宣稱的許多不同的輸出功率術語頗令人覺得困擾──諸如「音樂功率」(Music Power)、「動態功率」(Dynamic Power)、「尖峰功率」(Peak Power)以及「瞬間尖峰功率」(Instantaneous Peak Power)等──而且這幾個意義含糊的術語是很少實際應用到的。
目前,FTC這條新法則規定擴大機必須標定最基本的「每聲道連續輸出功率」(Continous Power Channel)容量。此即,擴大機必須在輸入端輸入連續之音頻訊號而測試之,此訊號之電平必須不斷增加直到擴大機功率輸出端的總諧波失真(Total Harmonic Distorotion)達到某額定值為止(在訊號最初輸入之時,未定的訊號諧波含量未列入考慮)。
除此之外,廠家們按上述之法所測試出來的輸出功率值還必須附帶指明喇叭之負載阻抗值。一部擴大機通常供輸至4歐姆喇叭所產生之功率要比8歐姆者來得多。使得較富有野心的廠商常以4歐姆附在的情況下標示其輸出功率以利於他們的宣傳。
而且,如果擴大機是多聲道(立體聲或四聲道)輸出者,必須在所有的聲道同時供輸功率之時測量其輸出功率值──在實際使用時始能達成於此數值。再者,擴大機如果在單聲道驅動的情況下將會比所有的聲音都驅動且供輸滿額功率時多多少少會輸出較多的功率。
最後,因為擴大機在中頻時較容易有較多的功率輸出,廠商們目前已被規定要以最大的頻率範圍(最低及最高)標示其產品所能供輸的最大功率值。依據FTC這條新規定,一部擴大機其正確之輸出功率規格可以下之範例明示：輸出功率:8歐姆負載時,每聲道之連續輸出功率最少為25瓦,在20HZ至20KHz頻帶內之任何頻率之時,而且在最大之總諧波失真值為0.5%的情況之下。
某些英文縮寫術語可能使人混淆,RMS可以含有「連續」(Continuous)之義,然而其他的縮寫術語並不被FTC所贊同。此項技術指標的測試圖必須使讀者們易於看得明白。有不少房間仍為功率問題所困擾著,將來廠商們所發售的器材應負責將此項規格指標做一個很正確地說明。
在這項功率規格中,每聲道連續輸出功率必須將其頻帶寬交代清楚,亦即頻帶寬度必須附帶說明在內。然而FTC並無規定兩終端截止頻率必須為多少。因此兩家製造廠商可能分別各推出一部每聲道連續之輸出功率均為50瓦的擴大機;其中一部其頻帶寬從20Hz至20KHz,另外一部其頻帶寬則侷限於50Hz至10KHz。有音響知識的購買者們必能體認出前者的品質優於後者,在「消費指南」雜誌裡所有的測試報告裡,我們偶而會已滿額的音頻頻帶寬(自20Hz至20KHz)為依據以對產品做相同的功率測試,而不顧廠方所選擇指定的功率容量及頻帶寬度。
同時注意一點,FTC亦無規定總諧波失真值必須在多少範圍之內──僅需將總諧波失真值隨同功率規格附帶說明清楚即可。再者,兩部擴大機可能均標示20Hz至20KHz之頻率響應範圍內任何頻率時每聲道之連續輸出功率為50瓦特,其中一部的總諧波失真不超過0.1%,另一部則在1.0%以下。顯然的,前者的品質優於後者。
許多因素限制功率之需求量
有許多因素限制住您對於您的Hi-Fi器材系統所需求的「音響瓦特」(Audio Watts)量。事實上市面上有許多每聲道輸出功率僅有10瓦的接收機或擴大機出售,亦有每聲道輸出達250瓦的巨型擴大機出售供家庭音響系統使用,此將會給您某些概念,使您了解在不同的情況之下需要有多大範圍的功率量輸出。
這裡有幾項與音響功率需求量有關的決定因素：
1.喇叭效率(喇叭所產生的聲響功率與輸入於喇叭的電功率之比值)。
2.當您播放音樂時,您喜歡聽多大聲？
3.您的聆聽室之大小(較大的房間需要較多的功率以產生較大的音量)。
4.您的聆聽室是如何裝潢？
(若是懸掛有厚重的帘布之類的東西、鋪設有地毯、以及覆蓋有毛織物之傢俱等物之房室,比起有顯著反射面之房間能吸收較多之聲音)。
上述的頭兩項因素──喇叭效率以及聆聽感受──與擴大機功率需求量之關係要比末兩項來得重要些。為了要了解一般Hi-Fi系統功率需求量之巨大變化,應先瞭解一些有關於人類的聽覺反應。
很幸運地我們人類的聽感曲線並非呈線性,而是一對數曲線。如果我們將擴大機或喇叭所產生的聲音功率加倍,我們所聽到的聲音響度並非是原來的兩倍。實際上,兩倍的聲音功率只能促使表面上的聲量電平輕微而明顯的增加而已。為了聽到「兩倍大之聲音」,需要將聲音功率提高至10:1！
音樂之聲壓電平
由於我們的聽感是如此的非線性,我們可以忍受功率變化為一百萬比一的不同響度──從我們所能聽到最微小的聲音至最巨響的聲音。為了避免使用如此龐大數字的麻煩,音響工程師運用＂dB＂(decibel)以取代之。＂dB＂是由對數的公式導裡所出之單位──因此,得以將龐大的聲音功率比值濃縮為很小額的數字,並且與我們耳朵的聽感較能密切的調合。
如果我們假定任何人可以聽得到最微弱聲音其相對參照之電平為"0dB",則人類所能聽到之最大範圍約為130dB。dB用於此處時,我們稱dB為聲壓水平(Sound Pressure Level,簡稱SPL)。參照此種聲壓測試法,一般住宅的平均聲壓水平(僅僅為背景雜音)大約為40至50dB。距離地下鐵道之火車20呎外所聽到的聲壓水平約為90dB。
令人難以理解的＂dB＂
如果您參加一個生動的演奏會並且坐於樂隊演奏台正前中間之位置,當管絃樂演奏聲增大而呈動態音樂通行(Dynamic Musical Passage)狀態時,您可能會聽到聲壓水平超過100dB的音樂聲。當您前往一家以搖滾樂唱片伴奏的舞廳,而且如果電子擴音器材將音樂以特別大聲的程度擴大播放輸出時,您的耳朵可能遭受到115dB甚或更高的聲壓水平之聲音的轟擊。這種聲音將會使您的聽覺系統易於造成聽覺上之損害──這也就是為什麼許多年輕的搖滾樂演奏手們在演奏之後短暫的時間內發覺他們的聽覺遭受到損傷的原因。
揚聲器之效率
關於音響功率的探討如果拋開喇叭效率的問題不提的話將不是完全的──這是Hi-Fi器材系統裡巨大的單變情況。喇叭系統可分為高、中、低三種效率,然而事實上,被稱為低效率之喇叭系統並非意味著它們的性能低。這只是意指某種喇叭需要輸入較多的電功率始能產生足夠的聲音能量。
當Hi-Fi器材系統最初發展問世時,大多數的消費者們都購買一種巨大的落地式喇叭系統。通常這種喇叭系統的設計由於其立方體容積巨大,能相對性地提高效率。當立體音響逐漸演進成為大眾化時,工程師們則致力於設計較小的喇叭箱,但仍然能重播出好而自由折射(Distortionfree)之低音直至很低的頻率。
諸如此種設計,即為一般人所熟知之氣墊式(Air-suspension或Acoustic Suspension)喇叭系統。為了使這種縮小了體積之結構仍保持優良的重播性能,所犧牲者即為效率。
這一類之設計即是所謂的書架型喇叭系統,其效率僅有1%或更低。相反的,巨大的落地型低音反射式(Bass-reflex)設計,其效率可能有3%或更高,牆角號角式喇叭(Corner-horn enclosures)其效率可達10%或更高。
假設您擁有一間體積達400力方呎的起居室,並且假定您所希望聆聽到的最大聲壓為110dB。經計算結果,在這個尺寸的房間裡(一般的傢俱擺設),您需要大約6.0之聲音瓦特(Acoustic Power)量以達到此聲壓水平。這就是所謂效率問題。如果您選擇效率只有1%的小書架型喇叭使用,此意味著只有1%輸入於喇叭的電功能量將轉換成為聲音功率。所以,為了從喇叭系統產生6個聲音瓦特的能量,您必須從您的擴大機輸入600瓦特的電力能量！
幸好,我們大多數人並不需要起居室之聲壓水平達到110dB。這相當於您站在交響樂演奏會之樂隊指揮台上所聽到100支管弦樂器齊奏使音樂聲猛然響起之聲壓水平。然而在大多數家庭的聆聽環境之下,我們並不需要聲壓電平達於此種程度。
我們可以尋得一個較合理的步驟,如果我們將要求電平量降低10dB的話。如此一來,功率比即相對地降低為10:1。因此若要以同類型的低效率揚聲器使聲壓電平達到100dB,目前所需的擴大機功率為60瓦特──以同理所得之數值。然而,如果您選擇一組高效率喇叭系統──效率達10%之喇叭──同樣欲達到600dB的聲壓電平,所需輸入的擴大機功率僅為6瓦特！
由此可見,效率問題是何等的重要,而且這也是為什麼我們勸您最好在選購擴大機或接收機等功率器材之前優先選擇喇叭系統的原因。
喇叭系統功率之最小需求量
當您一旦選擇了您認為聲音最佳的喇叭之後,首先查看廠方對於該組喇叭所推薦的最小驅動功率是多少。這雖然只是一個很平常的指標,然而卻能為玩家們做一個指南。舉例來說,某製造廠家可能建議他生產的喇叭,至少需要從擴大機輸入15瓦特的驅動電力始能在任何「典型」的房間裡達到合理的聲壓電平。這就使您方便地在您當地之音響器材店之展示室裡選購您的音響器材。
當您的喇叭選擇妥適之後(這種選擇僅能根據廣闊的聽感為基礎),您必然會堅持將此組喇叭連接於您下一個步驟所計畫去估價選購的擴大機或接收機之上。此刻,您必須判斷一下音響店之試聽室與您意欲擺設的聆聽室有何差異。如果試聽室比您家的聆聽室小的話,不妨提高一些功率試著使您家聆聽室能達到同樣之聲壓電平。提高其聲量,直到您認為其聲量與您本來在家裡聆聽室聽時一般大小為止。然後仔細聆聽在最大聲的音樂過程中任何明顯的失真或碎裂聲之現象。
多房間之Hi-Fi
假使您計劃增購另一組喇叭安置在第二個房間裡,以享受多房間的立體音響。有件事實請牢記於心,假使您計劃使兩間房室同時播放音樂的話,從您的擴大機或接收機輸出的有效功率將區分為兩半已使兩對喇叭平均分擔。因此,倘若您選擇一部每聲道連續輸出功率為50瓦之擴大機或接收機,當兩組喇叭同時被驅動使用時,實質上每一個房間裡的每一聲道的喇叭所能利用到的有效功率僅有25瓦而已。(編註:這要看機器的情況而定,某些擴大機接一對喇叭時是50瓦,接兩對時每對仍能接近50瓦。)
喇叭功率之最大限制
您可以假設您將購買一部輸出功率比您所計劃需求者還大的擴大機或接收機是一項很好的投資。然而,事實上一部輸出功率高達200瓦特的擴大機畢竟不是意味著您必須在所有的時間內都使用那麼高的輸出功率。聲量控制鈕能夠將聲音功率降低至只擴大幾個微瓦(milliwatts)之輸出,如果您願意的話,確能辦到。然而這裡卻有一個危險性存在。
您將會發現大部分的喇叭製造廠,都會為其產品標明最大的推薦使用功率。超過其最大城在功率達到一段時間之後,將會損壞喇叭組件甚或徹底摧毀整個喇叭系統而無法修理。反之,若依照一般正確的連接法,喇叭是不會損毀的。供輸至喇叭突爆性的聲頻功率將會使喇叭之紙盆超出其正常往復收縮行程而爆裂或是使趨動紙盆之音圈燒毀掉。
選定瓦特量
在您前往音響器材店選購之前,必須先將有效的聲壓電平之問題考慮妥當。「消費者指南」雜誌發覺所有的系統之價格與其有效聲壓電平多少總有一些直接的關聯。但是由於我們對於音樂聲量電平之感受是很廣泛地不同之緣故而變得複雜。有些人喜愛以「背景音樂」Background Listening大小聆聽。(通常在75至85dB之LPS);令有一些音樂愛好者所喜愛之聲壓電平是有如他們參加一個現場音樂會而坐於包廂之位置所聆聽到者(大概在95至90dB SPL);而有的人士則喜愛聽到具有充分震撼力的 聲音(95至100dB SPL或更高)。
這也就是為什麼我們要建議您在前往選購音響器材之前,先將您需要多大的聲量的需求搞清楚──假使您計劃只使用您的擴大機輸出功率之半再生或者您計劃將錢投資在其他方面的話,則您可花費較少的錢去選購一部輸出功率較小的擴大機。
轉載音響技術第19期JULY. 1977 老話重提──擴大機的輸出電力問題/黃光仁
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