聲功率與聲壓級是在音頻行業中接觸到兩個詞語,但是我們經常會把它們混淆,也就是本該在用聲功率表示的地方結果我們用了聲壓級去表示,這就會容易概念混用而導致不準確的數據。其實,這是兩個不同意義的名詞,接下來為大家做一個明晰的區分。
聲功率是什么呢?
功率在物理單位中用W來表示,它通常是指物體在單位時間內所做功(焦耳 J)的多少,所以聲功率也就是聲音在單位時間內做功的大小,表現的是聲源發聲能力的大小。那它的單位也就非常明顯了,通常用dBW來表示。那么通常我們說的聲功率增加一倍,聲壓級增加3dB到底是怎么得來的呢?
其實有個換算公式:聲壓級增加量=10LogW/W0,其中W0是個基準量,W是指音箱此時的工作功率。
聲壓級是什么呢?
而聲壓級,我們通常用dBSPL來表示,它是由聲音對大氣分子的擾動作用于人耳振膜所感知的大氣壓強,其計算法則為該聲音的聲壓值與參考聲壓的一個比值再乘以20倍的Log,即SPL=20LogP/P0,P表示測出的聲壓值,P0是參考聲壓值,所以聲壓每增加一倍,聲壓級增大(20Log2)6dB。根據這個可以算出人耳朵可接受的大聲壓級。
由于人耳可承受的大聲壓約為20Pa,而通常在空氣中的參考聲壓是2×10^-5Pa,也就是人耳的可承受的大聲壓級約為120dB(20Log20/2×10^-5),這也就是我們常常所說的痛閾,但這痛閾值并不是適用于所有的人,有的人由于工作環境或者天生耳部構造等原因可以達到130甚至140dB。
聲壓級與聲功率有什么聯系呢?
聲壓級與聲功率之間有個換算公式:
LP=LW-10Log(4πr^2),
其中LW是一個定值,r是聲源到測試點的距離。根據這個公式我們可以算出當聲源距離測試點的距離大小,聲壓級與聲功率之間的大小關系也就可以計算出來了。
不經意間,我們也經常會陷入一個誤區,就是當兩只或多只音箱疊加時算它們的大聲壓級,一般都知道一只音箱的聲壓級=10LogW+靈敏度,那往往將兩只或多只音箱疊加時,有的人就直接用10LogW×n+靈敏度,(n表示音箱數量,尤其表現在計算線陣大聲壓級上表現尤為明顯),其實這個計算方式是錯誤的。因為當兩只或多只音箱疊加使用時,它們并不是簡單的功率疊加,盡管是疊加的計算出來的結果也只是聲功率疊加,并不是我們所求的聲壓疊加。
((a)表示聲波的疊加,(b)表示聲波的抵消)
聲波之間會相互影響,會發生疊加或者抵消。通過上圖原理我們能得出:具備相同相位、相同發聲源、相同振幅、相同頻率的聲音疊加時,振幅(能量增加一倍)即聲壓級增加6dB。但往往測量兩只相同型號音箱疊加時卻沒有增加6dB的,那就很奇怪了。那是因為音箱在重放疊加時由于產生了距離差,這些距離差使得一些短波長頻率發生了聲干涉現象,聲波會產生抵消,某些波的抵消或不完全抵消降低了波的能量,從而降低了大氣壓的能量,所以測出的兩只音箱之間聲壓級一般增加4dB左右。