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[音箱] 能量守恒定律,手指弹钢琴的功率,小提琴弓弦摩擦,爵士鼓皮,音箱振膜的做功大小

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发表于 2022-6-11 09:49:49 | 显示全部楼层 |阅读模式

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能量守恒,大家多少都知道点。

对于不插电的传统三角大钢琴,王羽佳在舞台上,用手指按下一个琴键所做的功,就是让整个音乐厅听见的功率,
是多少? 约0.4瓦!!!
回想之前发的一个贴,当时不可思议,现在用能量守恒定律,就明白了。

也就是说,音箱在播放钢琴的时候,振膜也是约0.4瓦的实际输出功率。




表格出处:http://www.avatar.com.au/courses/PPofM/intensity/Intensity1.html


表格第一行左边,75人乐器的交响乐团,最大音量下(@fff),70瓦实际功率输出。
用我库存30多年,当初学钢琴时的散装乐理知识。
f是forte,强烈的意思,fff是最强,也就是最大音量。
反义的“弱”在下文中是p,最弱是最下面一行右边的pppp



管风琴:13瓦。
低音萨克斯:0.3瓦。
双低音:0.16瓦。


小提琴在小音量下:0.0000038瓦
人的平均演说:0.000024瓦
长笛:0.006瓦

这些都是一对音箱播放同类音乐时, 振膜所做的实际功率。


诚然,扬声器是一种换能器,和乐器一样。
钢琴家的双手可能输出200瓦的功率,但在钢琴上只能得到最终0,4瓦的实际功率输出,乐器和音箱存在损耗。

功放输出1瓦,在传统的音箱的振膜上,或许只能得到0.005瓦的实际功率输出,电声的书上说,音箱的效率约0.5%。



这可能就是为什么为什么许多诸如瑞士FM所有的顶级音箱系统,Magico魔域 M9等高级音箱,重低音单元都采用主动式active,
信号在后级之前就得到分频,功放后级直接连接重低音单元。之间没有传统分频器的电感等元件的,插入损耗。
这样,功放输出1瓦,低音喇叭直接得到1瓦,输出效率也就更高了,因为不再有传统音箱功率分频器“分享功率”的环节,
可以更高效,更节能,可谓环保人士的绿色之选。

为了地球,为了孩子,为了未来,可以考虑用主动式音箱系统。



有人说,不对,那么要多一对立体声后级功放啊,
甚至像宝华多年铁打的旗舰,鹦鹉螺音箱系统,全部采用主动式,
每一只单元都由一部单声道后级,直接驱动。共要4台立体声后级。


图上FM acoustics 主动式重低音的音箱系统,
采用4台,每台70瓦/8欧的功放后级别驱动。

但是,老人经常教育我们,做人做事,眼光都要放长远。

后级只是一次性投资,而且4声道,8声道,由于是功放直连单元,对功率的要求大大降低,
要知道,许多扬声器单元,尤其是高音,最高承受的瞬态峰值功率,不过区区50瓦,低音略大一些。
完全可以用欧美的AV高级后级功放。因为日本在AV功放行业标准允许功率虚标,功率的失真率允许达到10%。

但主动式对单元驱动力和控制力的优化,谐波失真的大大降低,
不,我们不说为什么产品录音室的混音主监听音箱都采用主动式直连,
这个太难理解了。虽然全世界唱片录音室的混音师的主监听音箱都是主动式,
这是顶级发烧大佬会纠结的失真,相位,阻尼等东西。

但我们普通小老百姓,音响爱好者,就说点实际的社会责任,
对环境的保护,给孩子们更美好,绿色的未来,
涉及国家和民族,民生大计啊。

想想孩子们!!

播放钢琴独奏,两只音箱的扬声器振膜,总共做功为0.4瓦。




知名主动音箱品牌
全主动音箱:真力,芬兰之声,DutchDutch,丹拿声学,newmann纽曼,宝华鹦鹉螺,高文旗舰,ATC,linn, ......
仅重低音的半主动:FM acoustics所有三套音箱系统,Magico M9,Avalon盟主旗舰多面体,马田芦根, 等等。







D4_zjH0UUAEW0zw.jpg





使用Focal重低音单元的超重低音茶几,from Wilson Audio




Rogers 为Ls35a 设计的LSB1 超重低音音箱






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 楼主| 发表于 2022-6-16 12:41:52 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 路易的欧罗巴 于 2023-3-22 01:09 编辑

重点并不在钢琴家“手臂”可以达到200瓦,引自澳大利亚博士,主楼有链接原文。

重点是,钢琴琴键被按下的功率为0.4瓦,2只音箱重播钢琴独奏时,所有单元震膜运动的功率也就是约0.4瓦。
此时,一只音箱,输出实际功率0.2瓦。和功放输出给音箱的功率小于1瓦,十分接近。

导致99%民用音箱高失真的被动分配器的插入功率损耗为30%左右。

感谢各位的回复。

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原文看了.,首先楼主先说的双手,现在又说双臂,而原文呢..,可能楼主还需要精进一下英语  详情 回复 发表于 2022-6-16 19:46
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 楼主| 发表于 2022-6-19 04:12:18 | 显示全部楼层
本帖最后由 路易的欧罗巴 于 2022-6-18 22:55 编辑

把原文部分用谷歌翻译了一下
粘贴如下,

Power in a Sound Wave 声波中的功率

Sound originates when a vibrating source disturbs the air in a quasi-periodic fashion and sends a sound wave travelling through it. Another way of saying this is that a sound source radiates acoustical energy which is transferred to the medium (air) and this energy propagates through the air in the form of a sound wave.

Our ears are not very sensitive at all to the total acoustical energy which reaches them. They are however sensitive to the rate at which the energy arrives. This rate is what determines loudness. The rate at which an instrument radiates acoustical energy is the instrument's acoustic power output. (Power is the rate of doing work.) The unit of power is the watt[1].

A musical instrument is a transformer. It is supplied with power by a performer or electricity. Much of this power is used to overcome friction/resistance and is "wasted" in other ways. Only a small proportion is transferred into musical sound. A pianist may use energy at the rate of 200 watts in a very loud passage without more than 0.4 watt being radiated as sound.

乐器是转换器,它的能量由表演者或电力供应。大部分能量用于克服摩擦/阻力,并以其他方式“浪费”。只有一小部分转化为音乐的能量。钢琴家可以在非常响亮的乐段中以 200 瓦的速率使用能量演奏,而发出的声音不会超过 0.4 瓦。




Table 2.1. Power radiated as sound by various musical instruments
(maximum loudness unless otherwise stated).[+]

表 2.1。各种乐器以声音形式辐射的能量(最大响度,除非另有说明)。[+]

作者简介:


Dr David Worrall 是一位实验作曲家和研究科学家,现任芝加哥哥伦比亚学院音频艺术与声学系教授兼系主任。
他还是澳大利亚国立大学 (ANU) 音乐学院的兼职高级研究员。
他的博士学位是信息声化。



为什么说啥都没事,但每次说到功放不需要很大功率,都是同样几只老猢狲跳出来“群起而攻之”呢?
为什么对这点如此敏感呢?其实很简单。

大功率功放,就是他们和他们主子的奶酪来源,
奶酪,大洋,对,被愚昧裹挟的初烧的大洋。
挡人财路,如杀人父母,咒骂已经算轻的,要感恩。



普通被动音箱中,功率分频器有一种叫插入损耗,
在30%左右,也就是说,如果功放峰值输出100瓦,约30瓦消耗在分频器的电容电感上。

而如果采用如今纽曼等专业监听音箱的主动式,信号分频方式,
后级功放直连喇叭单元,每1瓦功率100%到达喇叭单元。
这样,功放的功率储备可以小30%,用家省钱一点是小事,功放的失真也更低了,
驱动力和控制力更高。

唯一要求,设计师懂得功放和音箱的设计和搭配。

宝华鹦鹉螺旗舰(1990年代),和法国巴黎之声ICOS旗舰系统(世界级首套纯主动式监听系统,2万法郎,1972年)的每一只单元,都具备这种设计优势。
录音室主监听音箱都采用这种技术,只是宝华和巴黎之声系统的分频器和功放外置于箱体外,发烧级避震。

200万起步的瑞士FM所有音箱系统,美国盟主旗舰,Magico魔域的M9,以及30万起步的mini ICOS系统,
其中12到15寸的超重低音单元也都使用ICOS设计师在1969年世界首创的独立的主动式重低音音箱设计(法国声学百科辞典 重低音音箱词条,第72页),
音雄,所见略同!













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 楼主| 发表于 2022-6-19 05:02:55 | 显示全部楼层
功率,除了电学上,P=UI=电压和电流的乘积。

还有力学上,P=FS。

其中P表示功率(单位:瓦特W),F表示作用力(单位:牛顿N),v表示速度(单位:m/s)

如果认为弹钢琴200瓦是绝不可能,其实是因为不够了解弹琴,对钢琴曲目不够了解。

毕竟只是些论坛的5毛,复制粘贴,嬉笑怒骂唱点滑稽戏可以,但不可能指望他们真懂音乐,真懂音响。

否则,可不是5毛一条能打发的。



业界有乐评,弹一次某首钢琴曲目,相当于铲沙3吨。

很难相信,这里几位老脸,标榜“玩家”的5毛能知道。

请真玩家 不要提醒。谢谢。

点评

似乎 看到钢琴家演奏有200瓦输出就直接脑补挂钩双手200瓦,被质疑后再更正成双臂200瓦 才暴露出了楼主自己对钢琴演奏特别是一些发力技巧非常的不熟悉吧,  详情 回复 发表于 2022-6-19 10:36
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 楼主| 发表于 2023-3-22 07:43:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 路易的欧罗巴 于 2023-3-22 00:45 编辑

为什么有人急了?

因为这个事实,可能要动到他们或者他们主子的奶酪。

花了几十年,多少钱,才好容易精心打造出“功放大功率才能出好声的”的“公理”,被你这小子给摆正了,我们以后还怎么忽悠?!


所以连“家电老版主”都现身了?哈哈哈。

为什么宝华鹦鹉螺,只需要单声道区区几瓦的胆机,都能驱动10寸大低音?
为什么老音箱,哪怕如同大衣柜,都只需要几瓦的电子管,就能放声高歌?

事实就是,在3米距离,88-91dB左右的音箱,以正常65dB聆听音量,根本不到1瓦,2瓦已经响到邻居要敲门了。


音箱取90dB,1只90dB,2只共同发声就是93dB,2*1瓦功率下。


1米距离,93dB,2米距离,87dB。


适合人耳健康的音乐音量是65dB,普通流行音乐的动态是12dB,交响古典可能是20dB。


65dB+12=67dB 正常音量下听流行,1瓦输出功率都不需要。


65dB+20dB=85dB,1瓦听交响,90dB音箱,2米足够。


如果相同90dB的音箱听交响,豪宅,耳朵离开音箱有4米,需要几瓦功率?


多一倍距离,声压降低6dB。功率多一倍,多3dB,所以1瓦变2瓦,2瓦变4瓦。就可以多6dB


90dB音箱,离开4米距离,65dB-85dB的20dB动态古典音乐录音,轻轻松松,足够了。


这就是那么多电子管,单端,4瓦就足够了。


电子管功放的实际问题,是1.阻尼低,低频控制力差。
2,功率提升慢,往往需要BJT大电流功率管的2,甚至5倍时间,功率才能拿出来。


而且如今许多低阻抗,4欧姆左右的扬声器要的是充沛的大电流,
提供高电压的电子管,只能满足以往阻抗较高的早期喇叭。


就像老爷爷只能和老奶奶更聊得来。





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别翻谷歌了,你用英文骂人就可以了吗,之前是像个小丑,现在连男人都不像了  详情 回复 发表于 2023-3-22 09:12
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发表于 2022-6-11 10:30:27 来自手机 | 显示全部楼层
很好!尤其年轻人要认真学习一下。
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 楼主| 发表于 2022-6-11 11:44:56 | 显示全部楼层
半夜发什么疯。
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发表于 2022-6-11 14:20:27 | 显示全部楼层
学习了
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dfying 发表于 2022-6-11 14:35
学习个屁啊,这篇文章从头到底都是瞎扯,一马力只有735瓦(实际上一匹马并没有这么大的力气),长跑选手或 ...

自行车业余吃瓜人士路过,环法大佬们在比较残酷的赛段全程AP可以达300w左右,NP能上340w,如果是大集团冲刺收尾最后几百米摇车冲刺可以到1300w的平均功率。如果是没练过的,我见过40公里骑了四个小时,平均功率也就三五十瓦……

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常识纠正:没有400瓦输出能力是没资格环法的,一般国内公路车爱好者练到280瓦左右就很厉害了(至少一小时的输出功率);环法冲刺瞬间输出功率接近2000瓦(时速75)  详情 回复 发表于 2022-6-11 22:32
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发表于 2022-6-11 18:50:01 | 显示全部楼层
本帖最后由 LV火花 于 2022-6-11 18:52 编辑

不挨喷不过瘾

很多时候是考虑始终是脱离贱籍长住莱茵河畔,套用流行语是改命飞升人士

即便水份偏多后退百步,至不济也是比俺富裕且见过大世面的走水老板一枚,

怎么着也得留点儿面,怼得太过不尊重也不雅观,更何况俺也没多少怼人的瘾头

只不过老哥你近两日这存在感刷得,实在是有些超过了···
每每想蹦脏字儿好容易忍住

这不遇上了比俺耿直许多又有见识的朋友,直接喷个底儿掉

所以说尊重是互相的,带货就直说带货很正常,扯些本是走水命操着皇族心的大文章---

感情还先天下之忧而忧不是就实在太难看了
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发表于 2022-6-11 19:00:18 来自手机 | 显示全部楼层
楼主的爸爸是法国音响教父,妈妈是钢琴老师,底蕴在那里,带货套路也不一样。

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发表于 2022-6-11 19:42:40 | 显示全部楼层
dfying 发表于 2022-6-11 14:35
学习个屁啊,这篇文章从头到底都是瞎扯,一马力只有735瓦(实际上一匹马并没有这么大的力气),长跑选手或 ...

钢琴单键键程一般在9.5-10.5mm,我们取1cm.,单键弹出ff越需要40n的力量.,人有10个手指.,我们假设presto节奏...,180bpm..,全部二分音符..,presto的二分音符可以想象一下..,10指都始终有音符,全部ff,也就是一秒钟10*6*40*0.01=24瓦...,200w什么概念...
presto全部8分音符一直十指有音符还得都是ff这样才能爆发出96瓦..,都16分音符才是192瓦..,四舍五入一下就当200瓦达标了...,
什么概念..,一秒钟..,十个指头每个指头都要用40n的力量敲击琴键48下...,这个是6000转的五缸两气门发动机的气门运动频率啊...,
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发表于 2022-6-11 19:52:59 | 显示全部楼层
dfying 发表于 2022-6-11 19:25
一般人都以为马能跑,其实人的耐力要远远超过马,我去青海那边第一次骑马,发现这马怎么这么挫,跑了一公 ...

说不定那匹马在被你骑之前已经被很多人摧残过了,你只是压垮它的最后一个人

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疫情期间,没几个人的,何况马再怎么也是马不该这么无用,我看就是因为人太少,导致马变得非常懒  发表于 2022-6-11 20:20
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发表于 2022-6-11 21:20:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 -player- 于 2022-6-11 21:21 编辑

楼主你会好好做生意吗?非要每开个帖子就装13,搞点小布尔乔维亚?

你的淘宝店铺么又懒得挂东西,嫌LOW。你的言语措辞弥漫着“高处不胜寒”,嫌大众没品。为什么要把自己形象塑造的如此之滑稽?

我知道你内心一定是痛苦的,你内心渴望的是能在外滩N号这种地方,对着黄埔江边或者十里洋行,搞个门店,继续搞点你的小布尔乔维亚。

但现实只允许你去慕尼黑啃点中国人都不稀罕的猪肘子,睡睡连锁铂尔曼,拍拍床单照,这种落差一定很不好受。





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发表于 2022-6-11 22:32:37 | 显示全部楼层
gq1220 发表于 2022-6-11 16:54
自行车业余吃瓜人士路过,环法大佬们在比较残酷的赛段全程AP可以达300w左右,NP能上340w,如果是大集团冲 ...

常识纠正:没有400瓦输出能力是没资格环法的,一般国内公路车爱好者练到280瓦左右就很厉害了(至少一小时的输出功率);环法冲刺瞬间输出功率接近2000瓦(时速75)

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四百瓦是多长时间,半个钟、一个钟还是全程五六个钟?就算拉得最猛的赛段看np也没见过几个四百瓦的除非他磕药。环法这种二十几天的多日赛每天平均两百公里,车手也不太可能这么不要命地输出,毕竟还要考虑到后面的比  详情 回复 发表于 2022-6-12 01:50
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发表于 2022-6-11 22:34:31 | 显示全部楼层
dfying 发表于 2022-6-11 19:25
一般人都以为马能跑,其实人的耐力要远远超过马,我去青海那边第一次骑马,发现这马怎么这么挫,跑了一公 ...

常识纠正:就是环法运动员骑着公路自行车也跑不过马(赛马)
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