Как рассчитать мощность акустической системы. Как правильно выбрать акустическую систему Программная мощность колонок что
Домашняя акустическая система - это одно из требований удобства. Великолепный звук — основа любой развлекательной системы, независимо от того речь идет о прослушивании музыки, компьютерных играх или просмотре видео. Без отличного воспроизведения звука даже самое шикарный фильм и замечательный игровой сюжет моментально блекнут и кажутся недоработанными. В принципе, это и понятно, информация воспринимается всеми органами чувств одновременно, поэтому низкое качество одного из элементов моментально сказывает на общем восприятии.
Вариантов вывода звука существует множество, сегодня мы остановимся на акустических системах. При выборе акустической системы для своего компьютера пользователь должен решить, какой формат ему больше подойдет.
Для начала рассмотрим несколько терминов, чтобы позднее на них уже не останавливаться.
Сателлиты (от лат. satellitis - спутник) - колонки в форматах x.1 для воспроизведения средне- и высокочастотного диапазона звуков.
Сабвуфер (англ. subwoofer) - колонка для воспроизведения низкочастотного диапазона звуковых частот (от 20 до 350 Гц). Cабвуфер (или бас-колонка) является самым мощным динамиком в акустической системе и нередко по мощности превосходит все сателлиты, вместе взятые.
А теперь рассмотрим основные форматы акустических систем:
2.0 - простое стерео. Система состоит из двух колонок, которые устанавливаются чаще всего на столе по краям монитора. Необходимо учитывать расстояние между колонками и не ставить их вплотную вместе. Колонки рассчитаны на воспроизведение средних и высоких частот (двухполосные), отдельные модели могут воспроизводить и низкие частоты (трехполосные).
2.1 - к стереоколонкам добавляется сабвуфер - специальное устройство для воспроизведения низких частот. Расположение акустической системы 2.1 сравнимо с конфигурацией 2.0 за исключением того, что сабвуфер обычно располагается пониже (на специальной полке или полу) и в стороне от сателлитов. Сабвуфер воспроизводит только низкие частоты, а сателлиты - высокие и средние частоты. Система 2.1 обеспечивает отличные басы, которые не будут лишними в играх, ни в фильмах, ни в музыке.
4.0 - квадрофоническая акустическая система. Данная АС Обеспечивает объемное звучание. Сателлиты располагаются по четырем углам квадрата, слушатель при этом должен находиться посередине между ними.
4.1 - квадрофоническая АС с добавлением сабвуфера.
4.1 объемный - один из многих форматов объемного звука. Два сателлита располагаются перед слушателем по краям, между ними - центральный канал, еще один сателлит устанавливается позади слушателя. К четырем колонкам добавляется сабвуфер, который устанавливается перед слушателем, но в стороне от передних сателлитов (чаще всего, на полу).
5.1 - основной акустический формат объемного звука. Строение похоже на формат 4.1, только за слушателем располагаются два сателлита и ставятся они по краям, а не в центре. Ощущение создаваемое такой акустической системой (например, при просмотре фильма) просто непередаваемое! Естественно, при правильной настройке. Незаменим при создании домашнего кинотеатра.
7.1 - то же акустика объемного звучания как 5.1, но с большим количеством каналов. Добавляются еще сателлиты по бокам от слушателя. Естественно, это делает объемное звучание еще лучше. Используется, в основном, для домашнего кинотеатра.
Для компьютерных игр подойдут форматы 2.1 или 4.1, стерео или квадро-колонки отвечают за основное окружение, сабвуфер - за низкие частоты (взрывы, озвучка монстров и другие НЧ-спецэффекты).
Для любителей кино лучше подобрать АС формата 5.1 или 7.1. Сателлиты создадут объемное окружение (т.н. Dolby Surround, "звук вокруг"), а отдельный динамик будет отвечать за вывод канала голоса в фильме (при просмотре со стерео-системой обычно этот сигнал заглушается и голоса актеров плохо слышно).
Для меломанов же рекомендуется акустические системы 2.0, так как почти вся музыка сейчас записывается в стереоформате. Конечно, есть отдельные АС формата 2.1 и 5.1, которые не испортят качества звучания, но их довольно мало (косяки со звуком, в первую очередь, связаны с сабвуфером, который привносит в звучание лишние шумы и призвуки). Как вариант, можно задуматься о квадрофонической системе, звук правда будет не столько объемным, сколько немного непривычным стерео.
Когда мы определились с форматом акустической системы и готовы выбирать отдельные модели, стоит внимательнее остановиться на технических характеристиках АС.
Материал корпуса
Сильнее всего на качество звука влияет материал корпуса акустической системы. Современные акустические системы изготавливаются из пластика, ДСП, MDF или металла (некоторые премиум системы делают из специального стекла).
- Пластик применяется для изготовления акустических систем нижней ценовой категории. Главный плюс использования пластика - возможность варьировать форму и дизайн при низкой себестоимости. При этом возникают частые огрехи в звучании, плохое воспроизведение низкочастотного диапазона, дребезжание на высокой громкости.
- Дерево - идеальный материал для изготовления колонок, но очень дорогое (цельное дерево применяется только при производстве элитных акустических систем). Дороговизна связана с трудоемкостью процессов обработки, сырье должно отбираться еще на стадии вырубки, выдерживаться длительный срок и сохнуть естественным путем.
- Фанера для использования в АС обычно имеет 12 и более слоёв, обладает хорошими поглощающими свойствами, при этом легче ДСП и MDF. Но, в сравнении с теми же ДСП и MDF, фанера - весьма дорогостоящий материал, что делает его практически недоступным для массового производства акустических систем.
- ДСП (древесно-стружечная плита) значительно дешевле цельного дерева и фанеры. ДСП толщиной более 16 мм обладают высокой плотностью, что способствует уменьшению резонансов корпуса. Благодаря плотной структуре, ДСП не привносит в звучание акустической системы собственных призвуков. Учитывая низкую себестоимость и хорошие акустические характеристики, ДСП используется многими производителями для АС среднеценового сегмента.
- MDF (Medium Density Fiberboard, ДВП средней плотности) - распространенный материал при изготовлении компьютерной акустики. Главными достоинствами МДФ при производстве колонок являются хорошее поглощение звуковых колебаний и обеспечение достаточной жёсткости корпуса колонки.
- Для металлических корпусов, обычно, используется алюминий и его сплавы. Они обеспечивают хорошие механические качества корпуса: лёгкость, жесткость и плотность. Алюминий позволяет уменьшить резонанс и улучшить передачу высоких частот. Металл при этом, как и пластик, позволяют воплотить в жизнь самые смелые дизайнерские решения. Главным же минусом металлического корпуса является слишком «жёсткое», «металлическое» звучание.
Ни один из видов материалов, используемых при изготовлении корпусов, сам по себе не обеспечивает высококлассного звучания колонок. Огромную роль тут играют и технические характеристики усилителя, фильтров, динамиков, а также качество сборки и отстройки акустической системы.
Мощность (RMS)
Многие производители зачастую указывают в технических характеристиках своих моделей «музыкальную» мощность (P.M.P.O., Peak Music Power Output - пиковая музыкальная мощность), которая определяется по немецкому стандарту DIN 45500.
По данному стандарту, на акустическую систему подается кратковременный сигнал частотой ниже 250 Гц. Если отсутствуют заметные на слух искажения, то считается, что АС выдержала испытание. При этом не учитываются нелинейные искажения сигнала. Данный метод позволяет указывать высокие значения «мощности», зачастую в 10-100 раз превышающие максимальную синусоидальную. Этот параметр очень слабо характеризует реальное качество воспроизведения звука.
Для более реальной характеристики АС используется показатель мощности RMS (Root Mean Squared - среднеквадратичное значение). Данная мощность измеряется подачей синусоидального сигнала частотой 1000 Гц до достижения определенного уровня нелинейных искажений. Если в характеристиках модели написано 25 Вт (RMS), то значит, что акустическая система при подведении к ней сигнала мощностью 25 Вт может работать длительное время без механических повреждений громкоговорителей.
Какая же мощность необходима для качественного звучания? Это определяется параметрами помещения, в котором планируется установка данной аппаратуры, характеристиками самой АС, а также потребностями самого слушателя. Для комнаты в городской квартире, к примеру, с лихвой хватит системы до 50 Вт.
Частотный диапазон (АЧХ - Амплитудно-частотная характеристика)
Частотный диапазон - это полоса воспроизводимых АС частот. В форматах x.1 частотный диапазон разбивается на две части - низкие частоты воспроизводит сабвуфер, а средние и высокие - сателлиты.
Идеалом частотного диапазона считается «20 Гц - 20000 Гц» (с небольшим округлением, диапазон звуковых колебаний, воспринимаемый человеческим ухом). Правда, на практике такой диапазон недостижим большинством акустических систем.
В большинстве случаев производители указывают лишь граничные частоты и неравномерность АЧХ. Например, частотный диапазон «40 Гц - 18 кГц» означает, что в данном диапазоне звучание акустической системы ровное, достоверное. Ниже 40 Гц и выше 18 кГц неравномерность АЧХ резко увеличивается. Ниже 40 Гц колонки будут воспроизводить звуки нечётко, возможно появление гула или сильное затухание сигнала, а выше 18 кГц возможно появление треска или шипения.
На значение диапазона сильное влияние оказывает количество полос воспроизведения акустических систем. Оптимальными являются трехполосные АС с активным разделением сигнала на высокочастотный, среднечастотный и низкочастотный диапазоны с помощью, с последующей подачей каждого диапазона на отдельные динамики акустической системы. Такое деление позволяет осуществить независимое усиление в различных полосах спектра и обеспечить тем самым оптимальный режим работы для каждого динамика.
Для игр и фильмов сойдут и двухполосные системы, но для воспроизведения музыки (особенно если вы меломан и ценитель чистого звука) стоит обзавестись трехполосной акустической системой.
Отношение сигнал/шум
Отношение сигнал/шум - величина, равная отношению мощности полезного сигнала к мощности шума. Обычно выражается в децибелах.
ОСШ показывает, насколько сильно шумит усилитель колонок (от 60 до 135,5 дБ), если в отсутствие сигнала выкрутить регулятор громкости на максимум. Чем больше значение сигнал/шум, тем более чистый звук обеспечивают колонки. У качественных колонок данный показатель находится в районе 75 дБ, у моделей премиум-класса - не менее 90 дБ.
Акустическое оформление
Существует несколько вариантов акустического оформления.
Закрытый ящик - полностью закрытый корпус с выведенными на фронтальную панель диффузорами динамических головок. Данный вариант обладает низким КПД и ухудшенным воспроизведением низкочастотного диапазона, для него требуется довольно мощный усилитель.
В корпусе монтируется труба фазоинвертора определённой длины и сечения. При правильном расчёте размеров трубы и объёма корпуса акустической системы, фазоинвертор значительно улучшает звучание акустической системы. В нем создаются колебания звуковых волн, синфазные с колебаниями, вызванными фронтальной стороной диффузора. Благодаря этому достигается значительное усиление низкочастотного диапазона и «мягкость» звучания. Такое оформление характерно для АС формата 2.0.
Банд-пасс (Band-Pass, закрытый ящик-резонатор) - оформление для сабвуферов. Динамик устанавливается внутри корпуса, а наружу выведена только труба фазоинвертора. Сам динамик непосредственного участия в формировании спектра низких частот не принимает, вместо этого он лишь возбуждает звуковые колебания низкой частоты, которые потом многократно увеличиваются по громкости в трубе фазоинвертора. Банд-пасс не всегда подходит для воспроизведения музыки, так как на определенных частотах сабвуфер начинает «гудеть». Вот почему системы формата 2.1, 4.1 и 5.1 в основном не предназначены для воспроизведения музыки.
Требует применения сложного и большого корпуса. Колонка состоит из небольшой динамической головки компрессионного типа, установленной в горловине рупора, за счет чего эффективность работы динамика существенно повышается. Главный плюс - глубокие и насыщенные басы. При этом акустика будет массивной, тяжелой и дорогой. Если пытаться уменьшить размеры колонки, а следовательно и рупора, эффективность системы резко упадет.
(трансмиссионная линия) призван погасить и рассеять излучение обратной стороны диффузора басового динамика. Он размещается внутри корпуса и имеет выходное отверстие, как и традиционный фазоинвертор. Лабиринт позволяет получить глубокие и качественные басы, а также упрощает нагрузочную характеристику АС. Акустический лабиринт требует большой и сложный корпус, хотя его использование дает лишь небольшое преимущество перед грамотно рассчитанным обычным фазоинвертором.
Омнинаправленные (всенаправленные) АС излучают звук на 360 градусов, что позволяет получить широкую и объемную стереокартину. Всенаправленная акустика способна наполнить комнату звуком, который будет восприниматься слушателями практически в любом ее месте. При этом звуковая картина между двумя такими колонками будет не такая точная и сфокусированная, как в случае использования традиционной акустики.
У электростатических колонок диффузором, излучающим звуковые колебания, является тонкая пленка с электростатическим зарядом. Эта пленка настолько легкая, что не накапливает кинетическую энергию и поэтому не резонирует. Благодаря такому эффекту получается прозрачный и чистый звук, свободный от окраски и искажений. Такие АС отлично подходят для вокальной и классической музыки, где важны точность и плавность звука. Проблема в том, что открытая задняя панель таких колонок требует свободного размещения в комнате прослушивания, на значительном удалении от стен. АС требует источника питания и качественного усилителя. Ограниченный басовый диапазон вызывает необходимость использования дополнительного НЧ динамика или отдельного сабвуфера.
Магнито-планарные АС по принципу работы схожи с электростатическими, однако в них излучающая пленка колеблется под воздействием проходящего звукового сигнала в постоянном магнитном поле. Магнито-планарные АС звучат чисто и прозрачно, и отлично подходят для воспроизведения вокальных, в том числе и хоровых партий. В отличие от электростатических колонок, они не нуждаются в источнике питания. Минусы, в основном, все те же. Размеры, плохие басы, необходимость хорошего усилителя.
В ленточных АС для создания звуковых волн используются колебания тонкой алюминиевой фольги в постоянном магнитном поле. Ленточный излучатель воспроизводит звук с малыми искажениями, но абсолютно не подходит для работы в НЧ-диапазоне. Помимо плохих басов, еще одной проблемой ленточных АС является легкое металлическое звучание.
Размеры колонок
Компактная полочная акустика (высотой ~25 см)
Полочные колонки недорогие, компактные и могут обеспечить неплохой звук, по крайней мере стерео. Обычно имеют нейтральный тональный баланс.
Главный минус - неглубокие басы. Помимо этого, полочные колонки обладают низкой чувствительностью и для того, что бы получить от них громкий звук, требуется как минимум 40 Вт подводимой мощности. При подаче слишком большой мощности, напротив, возникают слышимые искажения звука (в самом плохом случае, звуковые катушки нагреваются и сгорают).
При расположении вплотную к стенке, необходимо выбирать колонки с фазоинвертором на передней панели. Кроме прочего, такое размещение позволит в некоторой степени усилить басы.
Стоечная акустика средних размеров (высотой ~35 см)
Стоечная акустика объемно больше полочных колонок и способна обеспечить уже весьма глубокие низкие частоты (диапазон звучания струнных басовых инструментов). Акустика этого класса представляет собой удачный компромисс между размерами и качеством звука.
Главный минус - большой размер для размещения их на рабочем месте или книжной полке. Если использовать специальные стойки, то пространства такая система будет занимать как большие напольные колонки.
Компактная напольная акустика (высотой ~ 100 см)
Напольные колонки могут воспроизводить уже достаточно убедительные и глубокие басы, чтобы сотрясти пол в вашей гостиной. При сравнительно скромной высоте компактная напольная акустика может обладать НЧ-диапазоном ниже 30 Гц. Занимая пространство как меньшая по размерам стоечная акустика, напольные модели выдают лучший звук, имеют большую чувствительность и не требуют сверхмощного усилителя.
С габаритами напольных колонок связаны и основные минусы. Сама по себе такая система будет смотреться массивно в небольшой комнате, а для лучшего звучания колонки придется отодвигать подальше от стен (что еще больше их выделяет в пространстве). Помимо этого, напольные колонки необходимо хорошо закрепить на полу, чтобы не было дополнительных колебаний корпуса.
Крупная напольная акустика (высотой более 120 см)
Крупная напольная акустика может работать при высокой подводимой мощности и обладают глубокими басами. В колонку могут быть встроены несколько НЧ-динамиками для расширения низкочастотного диапазона. Крупная напольная акустика обладает высокой чувствительностью и даже при небольшой подводимой мощности способна качественно озвучить помещение значительных размеров, звучат масштабно и комфортно, обладают низкими искажениями на басах и широким динамическим диапазоном.
Массивность таких систем может притягивать на себя внимание, особенно если помещение не такое уж и большое. Да и стоят они, мягко говоря, не дешево.
Топ-лист акустических систем на январь 2015 года
Стереофонические системы — 2.0
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 24 Вт
- Диапазон воспроизводимых частот - 70 Гц - 24000 Гц
- Габаритные размеры - 226 x 197 x 140 мм
- Масса акустических систем - 4,75 кг
- Цвет - черный, коричневый
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 30 Вт
- Диапазон воспроизводимых частот - 63 Гц - 24000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 85
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры - 220 х180 х140 мм
- Масса акустических систем - 6,8 кг
- Цвет - черный, коричневый
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 42 Вт
- Диапазон воспроизводимых частот - 75 Гц - 18000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 85
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры - 234 x 196 x 146 мм
- Масса акустических систем - 4,9 кг
- Цвет - черный, коричневый
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 50 Вт
- Диапазон воспроизводимых частот - 45 Гц - 24000 Гц
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры - 160 × 255 × 200 мм
- Масса акустических систем - 5.2 кг
- Цвет - черный
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 124 Вт
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 85
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры - 218 х 370 х 292 мм
- Масса акустических систем - 16 кг
- Цвет - черный
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 100 Вт
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 85
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры - 210 x 270 x 361 мм
- Масса акустических систем - 13.7 кг
- Цвет - черный, коричневый
- Материал - МДФ
- Диапазон воспроизводимых частот - 50 Гц - 20000 Гц
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры - 214 x 575 x 323 мм
- Масса акустических систем - 21.9 кг
- Цвет - черный, коричневый
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 140 Вт
- Диапазон воспроизводимых частот - 40 Гц - 20000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 85
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры - 258 х 463 х 320 мм
- Масса акустических систем - 27.8 кг
- Цвет - черный
Трехкомпонентная акустика — 2.1
- Материал - пластик
- Полная музыкальная мощность - 48 Вт (2x9 Вт + 32 Вт)
- Диапазон воспроизводимых частот - 50 Гц - 20000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 80
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры сабвуфера - 248 х 199 х 294 мм
- Габаритные размеры сателлитов - 69 х 234 х 118 мм
- Масса акустических систем - 4,1 кг
- Цвет - черный, белый
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 80 Вт (2x20 Вт + 40 Вт)
- Диапазон воспроизводимых частот - 35 Гц - 25000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 85
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры сабвуфера - 265 × 265 × 265 мм
- Габаритные размеры сателлитов - 120 × 202 × 125 мм
- Габаритные размеры блока усилителя - 69 × 200 × 220 мм
- Масса акустических систем - 7,5 кг
- Цвет - коричневый
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 53 Вт (2x9 Вт + 35 Вт)
- Диапазон воспроизводимых частот - 55 Гц - 18000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 85
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры сателлитов - 90 x 180 x 130 мм
- Масса акустических систем - 7,8 кг
- Цвет - черный
- Материал - МДФ (сабвуфер), пластик (сателлиты)
- Полная музыкальная мощность - 200 Вт (2x35 Вт + 130 Вт)
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры сабвуфера - 303 × 264 × 282 мм
- Габаритные размеры сателлитов - 116 × 195 × 135 мм
- Масса акустических систем - 8,3 кг
- Цвет - черный
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 140 Вт (2x35 Вт + 70 Вт)
- Диапазон воспроизводимых частот - 20 Гц - 20000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 85
- Магнитное экранирование - есть
- Габаритные размеры сабвуфера - 274 x 309 x 468 мм
- Габаритные размеры сателлитов - 116 x 203 x 160 мм
- Масса акустических систем - 19 кг
- Цвет - черный
Шестиканальные системы — 5.1
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 65 Вт (5x8 Вт + 25 Вт)
- Диапазон воспроизводимых частот - 30 Гц - 20000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 75
- Габаритные размеры сабвуфера - 190 x 267 x 400 мм
- Габаритные размеры сателлитов - 95 x 218 x 103 мм (центр), 198 х 106 х 103 мм (боковые)
- Масса акустических систем - 10 кг
- Цвет - черный
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 80 Вт (4x8 Вт + 10 Вт + 38 Вт)
- Диапазон воспроизводимых частот - 45 Гц - 18000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 85
- Габаритные размеры сабвуфера - 232 x 242 x 288 мм
- Габаритные размеры сателлитов - 180 x 90 x 130 мм (центр), 90 x 180 x 130 мм (боковые)
- Габаритные размеры блока усилителя - 78 x 255 x 250 мм
- Масса акустических систем - 12,6 кг
- Цвет - черный
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 270 Вт (5x32 Вт + 110 Вт)
- Диапазон воспроизводимых частот - 20 Гц - 25000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - 92
- Габаритные размеры сабвуфера - 267 x 340 x 310 мм
- Габаритные размеры сателлитов - 122 x 220 x 182 (малые), 240 x 1000 x 200 мм (башенные), 220 x 122 x 182 мм (центр)
- Масса акустических систем - 33,5 кг
- Цвет - коричневый
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 500 Вт (5x67 Вт + 165 Вт)
- Диапазон воспроизводимых частот - 35 Гц - 20000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 95
- Габаритные размеры сабвуфера - 280 × 318 × 292 мм
- Габаритные размеры сателлитов -99 × 92 × 163 мм
- Масса акустических систем - 12,7 кг
- Цвет - черный
- Материал - МДФ
- Полная музыкальная мощность - 540 Вт (5x60 Вт + 240 Вт)
- Диапазон воспроизводимых частот - 42 Гц - 20000 Гц
- Отношение сигнал/шум, дб - ≥ 85
- Габаритные размеры сабвуфера - 367 x 397 × 489 мм
- Габаритные размеры сателлитов - 316 x 117 × 157 мм (центр), 116 x 203 × 160 мм (боковые)
- Масса акустических систем - 30 кг
- Цвет - черный
Показатель чувствительности
Определяя мощность акустики, надо помнить о таком параметре, как характеристическая чувствительность. Можно считать её своеобразным КПД, которым обладает система. По ней можно понять, насколько эффективно акустика может преобразовывать звуковые сигналы на входе в мощность волны.- Чтобы озвучить помещение, площадь которого составляет 15 м2, с помощью системы, у которой этот показатель составляет 90 децибел/ватт/метр, нужно использовать усилитель, выходная мощность которого равна 20-30 ватт на канал.
- Если помещение просторнее, например, в 20 «квадратов», то понадобится усилитель на 40-50 ватт. Если чувствительность уменьшается на три децибела, то сохранить такое же звуковое давление можно, увеличивая вдвое входную мощность. То есть если чувствительность повышается на три децибела, вы можете снизить вдвое мощность.
- Акустика, показатель чувствительности которой составляет 96-98 децибел/ватт/метр, подойдёт для работы с маломощными ламповыми усилителями, мощность на выходе которых составляет от 3 до 5 ватт на канал.
Определение мощности
Раньше в инструкциях присутствовала номинальная и музыкальная мощность. На музыкальную мощность влияет механическая и электрическая прочность динамиков.Сегодня же производители указывают диапазон рекомендуемых показателей мощности низкочастотного усилителя, к примеру, от 25 до 100 ватт. При этом верхний показатель - это музыкальная мощность, которой обладает
Особенности стандартов, описывающих мощность в звукотехнике
Многим иногда приходилось задумываться, что же именно обозначает мощность, в том или ином виде приводимая в паспортах акустических систем и звукоусилительной аппаратуры. Материалов на эту тему в сети и печатных изданиях встречается на удивление мало, внятных ответов на вопросы тоже.
Попытаюсь хоть как-то уменьшить число белых пятен в этой области. Некоторые, более точные описания определений возникли у меня в диалоге, при попытке лучше объяснить собеседнику их смысл. Часть своих определений я попросту вытащил из конференции, где многократно уже пытался дать доступные ответы на подобные вопросы, попутно шлифуя тексты своих ответов.
Международные стандарты
RMS (Root Mean Squared) — среднеквадратичное значение мощности, ограниченной заданными нелинейными искажениями.
Мощность замеряется синусоидальным сигналом на частоте 1 кГц при достижении 10% THD. Она вычисляется, как произведение среднеквадратичных значений напряжения и тока при эквивалентном количестве теплоты, создаваемой постоянным током. То есть, эта мощность численно равна квадратному корню из произведения квадратов усредненных величин напряжения и тока.
Для синусоидального сигнала среднеквадратичное значение меньше амплитудного в V2 раз (× 0,707). Вообще же, это виртуальная величина, термин "среднеквадратичный", строго говоря, может быть применен к напряжению или силе тока, но не к мощности. Известный аналог — действующее значение (все знают его для сети электропитания переменным током — это те самые 220 В для России).
Попробую объяснить, почему это понятие для описания звуковых характеристик малоинформативно. Среднеквадратичная мощность - это производящая работу. То есть, имеет смысл в электротехнике. И относится не обязательно к синусоиде. В случае музыкальных сигналов громкие звуки мы слышим лучше, чем слабые. И на органы слуха воздействуют больше амплитудные значения, а не среднеквадратичные. То есть громкость не эквивалентна мощности. Поэтому среднеквадратичные значения имеют смысл в электросчетчике, а вот амплитудные в музыке. Еще более популистский пример — АЧХ. Провалы АЧХ заметны меньше, чем пики. То есть громкие звуки более информативны, чем тихие, а усредненное значение будет мало о чем говорить.
Таким образом, стандарт RMS был одной из не самых удачных попыток описать параметры звуковой аппаратуры, которые не отражают громкость, как величину.
В усилителях и акустике этот параметр тоже, по сути, имеет весьма ограниченное применение — усилитель, который выдает 10% искажений не на максимальной мощности (когда возникает клиппинг, ограничение амплитуды усиливаемого сигнала с возникающими специфическими динамическими искажениями), еще поискать. До достижения максимальной мощности искажения транзисторных усилителей, например, не превышают зачастую сотых долей процента, а уж выше резко возрастают (нештатный режим). Многие акустические системы при длительной работе с таким уровнем искажений уже способны выйти из строя.
Для совсем уж дешевой техники указывается другая величина — PMPO , совсем уж бессмысленный и никем не нормированный параметр, а значит, друзья-китайцы измеряют его так, как бог на душу положит. Если точнее, в попугаях, причем каждый в своих. Значения PMPO часто превышают номинальные вплоть до коэффициента 20.
PMPO (Peak Music Power Output) — пиковая кратковременная музыкальная мощность, величина, которая означает максимально достижимое пиковое значение сигнала независимо от искажений вообще за минимальный промежуток времени (обычно за 10 mS, но, вообще, не нормировано).
Как следует из описания, параметр еще более виртуальный и бессмысленный в практическом применении. Посоветую эти значения не воспринимать всерьез и на них не ориентироваться. Если вас угораздило покупать аппаратуру с параметрами мощности, указанными только, как PMPO, то единственный совет — послушать самостоятельно и определить, подходит это вам или нет.
DIN 45500 — комплекс общепринятых стандартов IEEE, описывающих различные звукоусилительные характеристики аппаратуры более достоверным образом.
DIN POWER — значение выдаваемой на реальной нагрузке (для усилителя) или подводимой (к АС) мощности, ограниченной нелинейными искажениями.
Измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD (нелинейных искажений).
Строго говоря, есть и другие виды измерений, например, DIN MUSIC POWER, описывающая мощность уже музыкального сигнала. Обычно указываемая величина DIN music выше, чем приводимая как DIN.
Информации по данному стандарту у меня немного, привожу только то, что удалось собрать.
Отечественные стандарты
Номинальная мощность (ГОСТ 23262-88) - величина искусственная, она оставляет свободу выбора изготовителю. Разработчик волен указать значение номинальной мощности, соответствующее наиболее выгодному значению нелинейных искажений. Обычно указанная мощность подгонялась под требования ГОСТ к классу сложности исполнения при наилучшем сочетании измеряемых характеристик. Указывается как у АС, так и у усилителей.
Иногда это приводило к парадоксам — при искажениях типа "ступенька", возникающих в усилителях класса АВ на малых уровнях громкости, уровень искажений мог снижаться при увеличении выходной мощности сигнала до номинальной. Таким образом достигались рекордные номинальные характеристики в паспортах усилителей, с крайне низким уровнем искажений при высокой номинальной мощности усилителя. Тогда как наивысшая статистическая плотность музыкального сигнала лежит в диапазоне амплитуд 5-15% от максимальной мощности усилителя. Вероятно, поэтому российские усилители заметно проигрывали на слух западным, у которых оптимум искажений мог быть на средних уровнях громкости, тогда как в СССР шла гонка за минимумом гармонических и иногда интермодуляционных искажений любой ценой на одном, номинальном (почти максимальном) уровне мощности.
Паспортная шумовая мощность - электрическая мощность, ограниченная исключительно тепловыми и механическими повреждениями (например: сползание витков звуковой катушки от перегрева, выгорание проводников в местах перегиба или спайки, обрыв гибких проводов и т.п.) при подведении розового шума через корректирующую цепь в течение 100 часов.
Максимальная кратковременная мощность - электрическая мощность, которую громкоговорители АС выдерживают без повреждений (проверяется по отсутствию дребезжаний) в течение короткого промежутка времени. В качестве испытательного сигнала используется розовый шум. Сигнал подается на АС в течение 2 сек. Испытания проводятся 60 раз с интервалом в 1 минуту. Данный вид мощности дает возможность судить о кратковременных перегрузках, которые может выдержать громкоговоритель АС в ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации.
Максимальная долговременная мощность - электрическая мощность, которую выдерживают громкоговорители АС без повреждений в течение 1 мин. Испытания повторяют 10 раз с интервалом 2 минуты. Испытательный сигнал тот же.
Максимальная долговременная мощность определяется нарушением тепловой прочности громкоговорителей АС (сползанием витков звуковой катушки и др.).
Общая терминология
Розовый шум (используемый в этих испытаниях) — группа сигналов со случайным характером и равномерной спектральной плотностью распределения по частотам, убывающей с увеличением частоты со спадом 3 дБ на октаву во всем диапазоне измерений, с зависимостью среднего уровня от частоты в виде 1/f. Розовый шум имеет постоянную (по времени) энергию на любом из участков частотной полосы.
Белый шум — группа сигналов со случайным характером и равномерной и постоянной спектральной плотностью распределения по частотам. Белый шум имеет одинаковую энергию на любом из участков частот.
Октава . Музыкальная полоса частот, соотношение крайних частот которой равно 2.
Электрическая мощность . Мощность, рассеиваемая на омическом эквивалентном сопротивлении, равном по величине номинальному электрическому сопротивлению АС, при напряжении, равном напряжению на зажимах АС. То есть, на сопротивлении, эмулирующем реальную нагрузку в тех же условиях.
Диапазон, в пределах которого уровень звукового давления, развиваемого акустической системой, не ниже некоторой заданной величины, по отношению к уровню, усредненному в определенной полосе частот. Под уровнем звукового давления понимается отношение измеренного значения модуля звукового давления к величине 2 х 10-5 Па, выраженное в децибелах. В рекомендациях МЭК 581 - 7 минимальные требования к этому параметру составляют 50 - 12500 Гц при спаде 8 дБ по отношению к уровню, усредненному в полосе частот 100 - 8000 Гц. Характеристика в значительной степени определяющая естественность звучания акустики. Производители АС стремятся максимально приблизить значение этого параметра к максимальному диапазону воспринимаемому органами слуха человека (20 - 20000 Гц). Эффективно воспроизводимый диапазон определяется характеристиками динамиков, конструкцией и размерами акустической системы, параметрами встроенного разделительного фильтра. На низких частотах решающую роль играет объем корпуса АС. Чем он больше, тем более эффективно воспроизводятся низкие частоты.
С воспроизведением высоких частот проблем обычно не возникает, современные твитеры (высокочастотные динамики) позволяют воспроизводить даже ультразвук. Поэтому диапазон воспроизводимых частот некоторых АС превышает верхнюю границу слышимости. Считается, что в этом случае более точно передается тембровая окраска слышимых составляющих звуковой программы. Типичные значения: 100 - 18000 Гц для полочной акустики и 60 - 20000 Гц для напольной. В каталогах приводится график звукового давления развиваемого акустической системой, в зависимости от частоты (график амплитудно-частотной характеристики (АЧХ)), по которому можно определить как эффективный рабочий диапазон частот, так и неравномерность АЧХ, рассмотренную ниже.
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (неравномерность характеристики звукового давления)
Степень неравномерности АЧХ характеризуется отношением максимального значения звукового давления к минимальному, или по другой методике, отношением максимального (минимального) значения к среднему, в заданном диапазоне частот, выраженное в децибелах. В рекомендациях МЭК 581 - 7, определяющих минимальные требования к аппаратуре Hi - Fi, указывается, что неравномерность АЧХ не должна превышать ± 4 дБ в диапазоне 100 - 8000 Гц. В лучших моделях АС категории Hi - Fi достигнут уровень неравномерности ± 2 дБ.
Характеристика направленности
Позволяет оценить пространственное распределение излучаемых акустической системой звуковых колебаний, и оптимально расположить акустические системы в различных помещениях. Об этом параметре позволяет судить диаграмма направленности АС, представляющая собой зависимость уровня звукового давления от угла поворота АС относительно его рабочей оси в полярных координатах, измеренная на одной или нескольких фиксированных частотах. Иногда спад амплитудно-частотной характеристики при повороте АС на некоторый фиксированный угол, отображается на основном графике, в виде дополнительных ответвлений АЧХ.
Характеристическая чувствительность (Sensitivity, Efficiency)
Отношение среднего звукового давления, развиваемого акустической системой в заданном диапазоне частот (обычно 100 - 8000 Гц) на рабочей оси, приведенное к расстоянию 1 м и подводимой электрической мощности 1 Вт. В большинстве моделей АС категории Hi - Fi уровень характеристической чувствительности составляет 86 - 90 дБ (в технической литературе вместо дБ часто указывается дБ/м/Вт). В последние годы появились высококачественные широкополосные АС с высокой чувствительностью 93 - 95 дБ/м/Вт и более. Параметр определяющий, какой динамический диапазон, то есть отношение максимального звукового давления, к минимальному, выраженное в децибелах, способна обеспечить АС. Широкий динамический диапазон позволяет с большой достоверностью воспроизводить сложные музыкальные произведения, особенно джазовую, симфоническую, камерную музыку.
Коэффициент нелинейных искажений (Distortion, Total Harmonic, THD)
Характеризует появление в процессе преобразования, отсутствовавших в исходном сигнале спектральных составляющих искажающих его структуру, то есть, в конечном счете, точность воспроизведения. Важный параметр, так как «взнос» АС в общий коэффициент нелинейных искажений всего звукового тракта как правило является максимальным. Например коэффициент нелинейных искажений современного усилителя составляет сотые доли процента, в то время как типичное значение этого параметра для акустики - единицы процентов. При увеличении мощности сигнала коэффициент нелинейных искажений возрастает.
Электрическая (акустическая) мощность (Power Handling)
Мощность определяет уровень звукового давления и динамический диапазон (с учетом характеристической чувствительности), который потенциально может обеспечить АС в определенном помещении. Используется несколько определяемых разными стандартами видов мощностей:
Характеристическая
При которой АС обеспечивает заданный уровень среднего звукового давления. В рекомендациях МЭК значение этого уровня установлено 94 дБ на расстоянии 1 метр.
Максимальная (предельная) шумовая или паспортная (Power Handling Capacity)
При которой акустическая система может длительное время работать без механических и тепловых повреждений при испытаниях специальным шумовым сигналом, близким по спектру реальным музыкальным программам (розовый шум). По методике измерений она совпадает с паспортной мощностью, определяемой в отечественных стандартах.
Максимальная (предельная) синусоидальная (Maximum Sinusoidal Testing Power, Rated Maximum Sinusoidal Power)
Мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот, при которой АС может длительно работать без механических и тепловых повреждений.
Максимальная (предельная) долговременная (Long Term Maximum Input Power)
Мощность, которую акустика выдерживает без механических и тепловых повреждений в течение одной минуты, при таком же испытательном сигнале, как и для паспортной мощности. Испытания повторяются 10 раз с интервалом в 1 минуту.
Максимальная (предельная) кратковременная (Short Term Maximum Input Power)
Мощность, которую выдерживает АС при испытании шумовым сигналом с таким же распределением, как и для паспортной мощности, в течение 1 секунды. Испытания повторяются 60 раз с интервалом в 1 минуту.
Пиковая (максимальная) музыкальная мощность или «музыкальная» (Peak Music Power Output - PMPO)
Излюбленный параметр производителей, озабоченных сбытом своей, часто не очень качественной, аппаратуры. Методика измерения, определяемая немецким стандартом DIN 45500, следующая: на АС подается кратковременный (менее 2 секунд) сигнал частотой ниже 250 Гц. Акустика считается прошедшей испытания, если при этом нет заметных на слух(!) искажений. Данная методика позволяет упомянутым выше производителям снабжать свои изделия яркими наклейками с такими примерно текстами: "P.M.P.O. …" (или "Musical Power…") "…100!", "…200!" и даже… "…1000 Wt!". Понятно, что этот параметр слабо характеризует реальное качество воспроизведения звука.
При выборе пары усилитель плюс АС, желательно, чтобы реальная максимальная мощность акустической системы превышала мощность усилителя приблизительно на 30 и более процентов. В этом случае вы будете застрахованы от выхода из строя акустики, по причине подачи на нее сигнала недопустимо большого уровня. Например с усилителем мощностью 50 Вт на канал, можно использовать колонки с паспортной мощностью 75 Вт каждая. Какая мощность усилителя достаточна для качественного воспроизведения звука? Во многом это определяется параметрами помещения, характеристиками акустических систем, потребностями самого слушателя. С большой степенью приблизительности считается, что для современных жилых помещений среднего размера мощность усилителя должна быть не менее 20 Вт.
Электрическое (входное) сопротивление (импеданс)
Наиболее распространенные значения: 4, 8 или 16 Ом. Этот параметр важен при выборе усилителя, с которым будет работать АС. Оптимально использовать акустическую систему с сопротивлением, соответствующим указанному в паспорте усилителя. Такое решение будет обеспечивать идеальное согласование характеристик акустики и усилителя, то есть максимальное качество звука.
