【推力科普】计算所需推力,只看耳机灵敏度?还有这些因素不能忽略

xduoo 14天前 9

在开始之前,大家看看这几位烧友,他们说的对吗?
这几位的观点,总和起来就是:
现在的耳塞灵敏度都很高,耳放工作工作的时候,
只要输出1mW不到,就能让耳塞的声压级/响度,
达到正常听音的85dB~90dB了。
那么问题来了!
耳塞的灵敏度很高,就不需要推力了吗?
答案是:需要!
原因一:
计算耳塞所需的推力,不能只看标称灵敏度。
在百度百科中,灵敏度是施加于耳机上1mW的电功率时,
所产生的耦合于仿真耳(假人头)中的声压级,
1mW的功率,是以频率1000Hz时耳机的标准阻抗为依据计算的。
即输入1mW时,@1kHz响度。
这意味着什么呢?
同一耳机,不同频率,灵敏度不同。
灵敏度不同,所需要的功率也就不同。
打个比方,
一排人站队,中等身高为175cm。
但队伍里也有160cm和180cm。
这时,需要给所有人配一双鞋,
让他们都要超过180cm。
但是却只按照175cm的人选鞋。
导致160cm身高的人,
依然没有达到180cm。
所以,计算耳机所需的推力,
不能按照标称的1kHz灵敏度来计算。
1kHz需要推力=耳塞推响功率
1kHz需要推力≠耳塞推好功率
原因二:
人耳对不同频率,敏感度不同
因为等响度曲线的存在。
不同频率要听起来一样响,
实际的分贝值是不一样的。
举个例子。
同一个辣椒,四川人吃了,觉得不辣
但是其他地区的朋友吃了,觉得很辣
如果要让湖南人也觉得很辣。
应该怎么办?那就需要更辣的辣椒。
同理,让不敏感的低频频段和高频频段,
在人耳中,有与敏感频段的一样的响度,
需要更大的推力。
原因三:
不同音乐、频率、时间,所需功率不同。
这句话比较难懂,不妨拆开来理解。
不同音乐类型,所需功率不同;
在声谱图中,颜色越鲜明,所需的能量越强,
这里可以看出,不同音乐,能量是不一样的。
通过这三张声谱图可以得出:
乐器独奏所需功率最小;
复杂流行人声所需功率中等;
大动态大编制所需功率最大。
同理也可以证明:
同一音乐,不同频率,所需功率不同;
同一音乐,不同时间,所需功率不同。
理论小结
为什么耳塞灵敏度很高,还会需要大推力?因为上述的三点要求:
1、耳机频响要求——计算耳塞所需的推力,不能只看标称灵敏度;
2、人耳感知要求——人耳对不同频率,敏感度不同;
3、音乐表现要求——不同音乐、频率、时间,所需功率不同。
也说明了,推响≠推好
在表现不同音乐时,需要的功率差异非常大。
比如一般流行人声:
又或是大动态大编制:
而储备功率就好比跑车里多出来的马力,
能够让跑车在需要的时候,有足够快的加速。
可能平时不一定全部用得着,但必要时不可少。
同理耳塞灵敏度很高,
但是在耳机频响、人耳感知、以及音乐表现,
三方面要求时,依然需要大推力,作为储备功率。
实际情况呢?
我们采用了下述的器材进行了实际测试。
*手机=》华为Mate30
*小尾巴=》乂度Link2 输出功率150mW@32Ω
*耳机=》AKG Q701(62Ω、93dB/mW)
功率测试仪=》APx500音频分析仪
测试曲目=》陈小春《算你狠》
测试软件=》QQ音乐
在不播放音乐时,输出功率为几十~几百pW。
在正常音量播放音乐时,输出功率峰值可达十几mW。
在音量调大之后,输出功率峰值高达几十mW~100mW+
本次测试中,可以得出结论由乂度xDuoo工程师:韦工进行测试。
并且可以得出结论,
前端在播放音乐时,功率的输出是不停在变化的,
其中峰值功率最高可达100mW+,
最低时,可能只有几mW~10+mW。
并且他表示:
耳机选功放时,
需要功放的输出功率,
为耳机最大承载功率2-3倍以上,
才能很好驱动。
最后总结
通过理论和实验测试,我们可以得出结论:
推力足够≠基础功率
推力足够≥峰值功率
推力足够=基础功率+峰值功率。
再加上影响储备功率的3重因素
1、耳塞全频段灵敏度;
2、人耳频率敏感度;
3、音乐风格。
综合上述几点,即便耳塞的灵敏度很高,
也依然需要一定的推力,来保证能完全推好,
并且计算推力需求时,
并不是单独看标称灵敏度就ok的。
本次科普还有视频版,【戳这里】。
如果有任何疑问、意见或建议,欢迎在下面留言。
最后感谢您的阅读。
最新回复 (30)
  • q6_6per 14天前
    引用 2
    必须顶。
    科学不分公司。
    功率余量,最好是5倍以上,2倍留给把飚出去的2倍拉回来的力气用。
    传说,美国军标,10倍起步。
    我国大卡车,就是那种把老桥压侧翻的那种,机械设计余量30倍以上。
  • BINGE-ZH 14天前
    引用 3
    很专业的分析,学习了
  • 大波克奥 14天前
    引用 4
    很好,近年打着科学hifi幌子的垃圾越来越多了,需要楼主这样的。
  • zctang305 14天前
    引用 5
    说耳放没用,打马赛克的那位是鬼斧神工吗?
  • 镜辉 14天前
    引用 6
    支持科普贴
  • 孤岛飞鹰 13天前
    引用 7
    学习了
  • 音质评标 13天前
    引用 8
    现在人家抓住这个实验是你开最大音量时是否已经超过人耳所能承受的范围,这个实验apx500测试的时候 没有写是多少DB的音量 希望工程师给补充下
  • 顶帖
    非常好的科普
  • 回龙教主 13天前
    引用 10
    我一直以为灵敏度是用白噪声测的,原来是1KHZ单频信号啊。
  • erjichao5581 13天前
    引用 11
    好活当顶
  • 引用 12
    回龙教主 发表于 2020-9-14 19:47
    我一直以为灵敏度是用白噪声测的,原来是1KHZ单频信号啊。
    几乎所有的参数测试都是基于1KHz正弦波的,你信不信测试其他的波形数据会有一大批设备表现惨不忍睹,方波就会让现在的绝大多数设备惨不忍睹,只有NOS R2R勉强能看,但是NOS R2R的正弦不能看
  • 回龙教主 13天前
    引用 13
    小米气态键盘 发表于 2020-9-14 19:58
    几乎所有的参数测试都是基于1KHz正弦波的,你信不信测试其他的波形数据会有一大批设备表现惨不忍睹,方波 ...
    你说的我不懂,觉得灵敏度就是响度和功率的关系,一直以为是用白噪声测试的。如果是1khz的正弦波为基准,感觉失去了参考意义
  • stormywolf 13天前
    引用 14
    回龙教主 发表于 2020-9-14 20:26
    你说的我不懂,觉得灵敏度就是响度和功率的关系,一直以为是用白噪声测试的。如果是1khz的正弦波为基准, ...
    你说的是从更全面的角度来看。
    但是时期情况是几乎所有的此类测试(远超过音频家电的范畴,甚至包括各类仪器)就是以1k为基准。
    而白噪声,对于不同系统,他所指的带宽是不同的(理论上是指直流到无穷高频率)。
  • 阿玛甘地 13天前
    引用 15
    这个要顶起 让大家了解更多
  • gusijia 13天前
    引用 16
    lz说的太繁琐了,说简单点好理解一点,推力大应该是在比较小的音量下声音素质(细节 密度 动态 声音力度)和大音量下差距不明显,说简单点就是比较小的音量下声音照样非常有劲并且不失细节!推的响不响不是看驱动力,是看耳放的增益大小,有些高端耳放增益反而做的不大经常要开到50%以上的音量,但可以做到80%的音量下声音不失真!反而一些低端耳放驱动力不强但增益做的很大,开一点音量声音就大的吓人,让一些人误认为推力很大!
  • 过马路小心 13天前
    引用 17
    支持科普贴,不过对楼主文中写到的正常听音需要85dB~90dB保留疑问,这个声压听一晚上估计就聋了,我专门买了个噪声记测过,大耳机正常听音60多db就很大声了。
  • 姚鹏 13天前
    引用 18
    支持科普
  • jhj 13天前
    引用 19
    过马路小心 发表于 2020-9-14 21:49
    支持科普贴,不过对楼主文中写到的正常听音需要85dB~90dB保留疑问,这个声压听一晚上估计就聋了,我专门买 ...
    是的,一般情况下耳机最终播放音乐歌曲输出长时间的平均响度,要在60db-70db之间为宜,超过80db肯定会影响听力的。
    但是在这个响度下,前端所需要输出的瞬时最大响度往往在105db-110db了。
    也就是说耳放起码要有驱动耳机到110db响度的电压摆幅以及不失真输出功率,这才能算是能真的推动起来。
    一些前端的电压输出也许可以把耳机推响到110db的峰值,但这时的失真率会明显大幅上升瞬间爆炸,这就是推不动的表现。
    至于说推好,那要求甚至不仅仅只有110db,要提高到115db甚至120db。
    而且失真率不仅仅要看THD+N大小,还得看谐波的奇偶大小,IMD+N、瀑布图等等更多的数据。
  • bam_jskm 13天前
    引用 20
    大型打脸现场
  • tomtrp 13天前
    引用 21
    好帖帮顶
  • ibasso123 13天前
    引用 22
    那些自以为是的伪科学党们,脸疼不
  • 索尔古德曼 13天前
    引用 23
    国产耳放,奔贵的买就行
  • 网络孤客 13天前
    引用 24
    1、其实很好理解,1mW是平均功率。
    2、音量是呈指数上升,每增减1贝,功率要增加10倍,
    也就是说,简单估算下,假如最大音量比平均音量高20db,最大功率输出就要到100mw。(这还不包括功率的损耗)
  • 过马路小心 13天前
    引用 25
    网络孤客 发表于 2020-9-15 11:03
    1、其实很好理解,1mW是平均功率。
    2、音量是呈指数上升,每增减1贝,功率要增加10倍,
    也就是说,简单估 ...
    貌似应该是声压增加3db,功率增加一倍。
  • 过马路小心 13天前
    引用 26
    jhj 发表于 2020-9-15 02:36
    是的,一般情况下耳机最终播放音乐歌曲输出长时间的平均响度,要在60db-70db之间为宜,超过80db肯定会影 ...
    其实我觉得之所以理论灵敏度的功率需求和实际听音感受的功率需求这么大差异,主要是因为动圈喇叭是感性负载,瞬时大动态音乐信号对感性负载要做到高压摆率低失真需要很大的功率余量,对比较舒缓的音乐一般不会感受到明显的差异。
  • 网络孤客 13天前
    引用 27
    过马路小心 发表于 2020-9-15 13:21
    貌似应该是声压增加3db,功率增加一倍。
    没错
    2倍功率  10 x log2=3.01db
    10倍功率 10 x log10=10db
    指数关系。
  • 3rok12 13天前
    引用 28
    谢谢科普
  • la2ygoo2 13天前
    引用 29
    jhj 发表于 2020-9-15 02:36
    是的,一般情况下耳机最终播放音乐歌曲输出长时间的平均响度,要在60db-70db之间为宜,超过80db肯定会影 ...
    天聋人教人听音乐,动不动就110db。
    最大响度90db对我来说已经足够有余了。
  • la2ygoo2 13天前
    引用 30
    ibasso123 发表于 2020-9-15 09:27
    那些自以为是的伪科学党们,脸疼不
    脸不疼
    其实就是在偷换概念忽悠人而已。

    很多人听歌,储备功率是1mw,基础功率是1mw/10或更多。
    你听歌要是最大音量110db,很快就能听力损伤了。
    世界卫生组织(WHO):全球约有11亿年轻人听力存在不同的受损情况 https://www.sohu.com/a/295262347_806038
  • jhj 13天前
    引用 31
    la2ygoo2 发表于 2020-9-15 17:24
    天聋人教人听音乐,动不动就110db。
    最大响度90db对我来说已经足够有余了。
    你看不懂什么叫峰值??你以为所有的音轨内所记录的声音信号都是满峰值的正弦波吗?
    普通音轨基本是-24db的平均音量,如果是动态比较大的交响乐,一般平均音频信号至少-30db,往往还更低。
    这时你音响系统的输出峰值不在100db以上,听起来音量是完全不够。
    医学上早就有结论,长时间80db以内对听力不会有影响。
    btw, 每天听4、5个小时耳机依然能清楚听到17.5Khz的40岁大叔路过
  • 游客
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