音响功率完全解析：从RMS到PMPO，彻底搞懂音响功率参数
音响功率完全解析：从RMS到PMPO，彻底搞懂音响功率参数
音响系统中的功率参数繁多，从RMS功率到峰值功率，从额定功率到节目功率，这些术语常常让人感到困惑。本文将为您详细解析音响系统中各种功率参数的含义及其实际应用，帮助您更好地理解音响设备的性能指标，正确选择和匹配音响设备。
预备知识
在深入探讨音响功率之前，我们需要先了解两个基本概念：峰值因数（Crest Factor）和频率分布。
峰值因数（Crest Factor - CF）
音频信号的时域波形幅度随时间变化，其最大值与有效平均值的比值称为峰值因数。例如，正弦波的峰值因数为3dB，粉红噪声的峰值因数有6dB和12dB之说，而音乐信号的峰值因数通常在12-20dB之间。
频率分布
粉红噪声的能量密度与频率成反比，即频率每高一倍，强度减少3dB。音乐信号的频率分布也类似，但高音部分的峰值不会显著降低，导致峰值因数提高。
什么是无源音箱的额定（连续）功率？
无源音箱的额定连续功率（简称额定功率）是在特定条件下连续播放某种信号时音箱承受功率的平均有效值（RMS功率）。这个功率值是在音箱发生损坏前的极限值，测试条件包括播放特定的信号（如6dB CF的粉红噪声）和持续时间（如IEC标准的100小时）。
什么是功放的额定（失真限制的输出）功率？
功放的额定功率是指在限定总谐波失真（THD）值时的输出功率。具体来说，是在接上额定负载、在规定的THD下使用1000Hz正弦波信号测得的功率。例如，某功放在8Ω负载下1% THD时的额定功率为103W，而在4Ω负载下7% THD时的额定功率为214W。
音箱和功放额定功率定义的关键区别
音箱的额定功率使用复频信号连续工作若干小时不损坏的RMS功率最大值，而功放的额定功率是用正弦波测得的失真限定功率。两者使用的信号、测试时间和最值条件都不相同。
音箱和功放其它功率称谓
除了额定功率，还有短时最大功率、长时最大功率、峰值音乐功率（PMPO）等概念。其中，PMPO没有标准定义，常被商家用于商业宣传。功放还有瞬时功率、短时最大输出功率等，这些功率值通常远大于额定功率。
功放和音箱如何匹配？
在考虑功放与音箱的匹配时，需要区分是希望设备不损坏还是追求音质。如果希望不损坏，应确保音箱的额定功率大于功放的最大输出有效功率；如果追求音质，需要考虑功放的最大输出正弦功率和失真度。
功率标注问题
功率标注应附上测试条件或参考标准。不合理的标注包括只标注峰值功率而不标注额定功率，基本合理的标注包括将多声道功率相加，合理的标注则需要考虑增益、EQ和压限等因素。
有源音箱功率如何标注
有源音箱的功率标注较为复杂，建议标注组合系统的声压级、声频响和可闻失真等指标，而不是单独的功放或喇叭功率。
总结
下表总结了无源音箱、喇叭和功放所能使用的功率术语。按照重要性递减排序，不同颜色的字体代表不同的功率分类。
应用题及解答
例题1
设计一个一体化小型有源音箱，双声道，希望声压级1米处用粉红噪声播放产生100dB（时功放失真峰值1%），低频要猛。已知三寸低音喇叭灵敏度81dB/m/W，需要配至少多大功率的功放？
解：这是个双声道系统，要产生100dB的声压级，则每声道产生94dB即可。既然喇叭灵敏度为81dB，我们可以算出需要给它20W功率每个声道即可产生94dB，很多同学算到这里就完了，其实错误。这是因为你没有考虑到峰值因数的影响。如果你使用的粉红噪声的峰值因数是6dB，理论上需要2X40W的额定功率。如果峰值因数是12dB呢，需要2X160W！
注意以上计算是假定我们在消声室环境测试的。如果在室内环境，由于房间的反射会加强主观音量，所以不需要这么高的功率。
例题2
一个额定功率为100W的音箱，需要配多大的功放来推呢？
解：
如果你不需要这个音箱工作在最大功率，那么配大多的功放都行（比如1W），音量调整好就行；
如果你需要音箱持续工作在额定功率且不在乎失真，那么你配的功放的最大输出有效功率是100W就行。而功放的额定功率一般要大于100W，越大失真越小；
如果你需要音箱持续工作在最大功率而且不失真，假定播放的音乐的峰值因数是18dB，意思是信号峰值电压是平均电压的8倍，那么峰值时消耗的功率也是平均功率的64倍，那么你最好使用额定功率3200W的功放（考虑正弦波峰值因数为3dB），同时也要求这个音箱也需要能承受3200W的短时功率。
为什么日常不需要那么大呢，因为你不需要音箱一直工作在100W。如果你只配了一个100W的功放，且要求声音不失真，则你功放的真正输出有效功率是100/32=3W。这只是一个声道。其实在家里声音也够大了（计入房间的声增益）。
p.s. 本文在撰写过程中，主要查阅了音箱的标准IEC60268-5，放大器的标准IEC60268-3（对应国内翻译的版本为GB/T 12060.3-2011）。