При выборе аудио часто можно встретить характеристику под названием «мощность», которая обозначается на задней панели акустической системы или усилителя в ваттах. В нашем полном гайде по выбору домашней аудиосистемы мы неоднократно обращались к этому показателю. Однако порой возникают «сюрпризы», которые вводят понимающего человека в ступор: например, на колонке сомнительного происхождения может стоять число с тремя нулями, хотя на добротном усилителе мощность может быть всего 20 или 30 ватт. В чём же кроется подвох, и какие существуют стандарты? Dr. Head поможет вам разобраться в «подводных камнях» мощности. Начнём!
Если спросить людей, что они понимают под мощностью, то ответ, скорее всего, будет следующим: «Это уровень громкости, который может выдать акустика или усилитель». Здесь и скрыта главная ошибка: уровень громкости и мощность являются разными значениями. Если громкость измеряется в дБ (децибелах), то мощность — в Вт (ваттах). Физическое определение мощности как работы, проведенной за единицу времени, для нашей темы не исчерпывающее, так оно ничего не объясняет. Грамотнее сказать, что мощность — это то количество энергии, которое было преобразовано в необходимый для нас звук. По закону сохранения энергии она, эта самая энергия, никуда не исчезает, её большая часть уходит в бесполезное и даже вредное для аппаратуры тепло, а вторая часть — в полезную электрическую энергию, питающую наш усилитель или колонки. Далее переменный ток в акустике переходит в механические звуковые колебания — именно их мы и слышим! Отметим, что КПД (коэффициент полезного действия) у акустических систем в случае звука — это отношение произведенной звуковой мощности к полученному количеству тока. Как правило, КПД невысок (0,5% уже считается выдающимся результатом). Только представьте: больше 90% уходит в тепло! Такое ощущение, что перед нами утюг. И лишь на полезные пару процентов приходится всё богатство звука, которое мы слышим через свою аудиосистему.
Отметим, что разница между мощностью усилителя и мощностью колонок состоит в том, что первый её, можно сказать, «производит», а второй «потребляет», причем с очень малым КПД.
Из чего состоит громкость?
Выше мы уже писали о том, что высокая мощность сама по себе не определяет высокую громкость. О чём же идёт речь, когда мы упоминаем «громкость звука»? Если углубиться в определение, то это «субъективная характеристика, которая определяется интенсивностью звука, пропорциональной квадрату амплитуды (A) звукового давления (SPL), и восприимчивостью органа слуха, зависящей от частоты звука». Мощность непосредственно влияет на уровень звукового давления. Громкость звука определяется множеством факторов, в их числе мощность усилителя, чувствительность акустической системы и сопротивление аудиокомпонентов.
Мощность и громкость: как выбирать колонки?
RMS (Rated Maximum Sinusoidal power) — это максимальная синусоидальная мощность, имеющаяся в аудиокомпоненте. Её измеряют следующим образом: на аппаратуру подают синусоидальный сигнал частотой 1000 Гц и ждут возникновения определенного уровня нелинейных искажений. Например, в паспорте модели могут написать «50 Вт (RMS)» — это значит, что на акустическую систему можно подать 50 Вт мощности, что для нее (системы) будет комфортным режимом работы без риска повреждения динамиков. Данный показатель также часто называют номинальным.
Здесь и возникает каверзный вопрос: почему на некоторых пользовательских девайсах (не Hi-Fi) пишут очень крупные значения мощности, например, 10 000 Вт? Ответ прост: маркетологи хотят представить товар с лучшей стороны, поэтому и пишут значения при очень высоких нелинейных искажениях. Предупредим вас, что слушать девайс в таком режиме попросту невозможно, так как у вас возникнет ощущение, что всё работает на пределе, со скрежетом и сильнейшей перегрузкой.
PMPO (Peak Music Power Output) — пиковая музыкальная мощность, которая измеряется с помощью подачи на колонки кратковременного синусоидального сигнала с частотой ниже 250 Гц — в этих экстремальных условиях уровень гармонических искажений не учитывается, так как он бы «завалил все стрелки на максимум». Можно встретить на колонках, например, обозначение: PMPO 700 Вт — это значит, что на акустику меньше чем на секунду подали сигнал с мощностью в 700 Вт, после чего она осталась в строю и не «выплюнула» диффузоры. Такие космические показатели часто называют «китайскими ваттами», которые мало что говорят о реальных возможностях аудио. Достаточно представить себе маленькие колоночки для компьютера, которые от сети потребляют 10 ватт/ ампер, а в показателе PMPO выдают сумасшедшие 2 000 ватт. Подумайте, сколько нужно тока, чтобы получить подобное число в измерении RMS? В сотни раз больше, чем могут «переварить» компьютерные динамики!
Советские ГОСТы в рамках этого материала мы рассматривать не будем, так как в мире они не котируются.
Вывод: следует обращать основное внимание на значение мощности RMS, так как именно оно даст необходимую информацию для пользователя. Ещё раз напоминаем, что мощность и громкость — это разные понятия. Громкость определяется уровнем звукового давления и измеряется в дБ.
Что определяет громкость?
На всякий случай, ещё раз напишу о том, что такое громкость и какие именно факторы определяют ее для того или иного тракта. Конечно, сегодня для большинства истина в том, что высокая мощность не всегда говорит о высокой громкости — секрет Полишинеля, но мало ли…
Итак, громкость звука — это:
“субъективная характеристика, она определяется интенсивностью
звука, пропорциональной квадрату амплитуды (A) звукового давления (SPL), и
восприимчивостью органа слуха, зависящей от частоты звука.”
Так вот, мощность не единственная влияет на итоговое звуковое давление (SPL). Громкость тракта определяет сочетание чувствительности акустики с мощностью усилителя. Чем ниже чувствительность АС, тем более мощный УМЗЧ потребуется для того, чтобы её “раскачать”.
При этом повышение звукового давления на 3 Дб требует удвоения мощности. Например, акустическая система с чувствительностью 90 дБ создает SPL= 90 дБ при подаче на АС мощности в 1 Вт (расстояние 1 м). Для повышения SPL до 93 дБ, необходимо увеличить мощность до 2 Вт, до 96 дБ — до 4 Вт, до 99 дБ — до 8 Вт и т.д.
“Советские” и “китайские” Ватты
Но всё же вернёмся к стандартам мощности, как к основному инструменту маркетинговых манипуляций. “Советские” и “китайские” Ватты — это “народное” деление мощностных стандартов, которое появилось лет 20-25 назад. Тогда наиболее доступной и востребованной на рынке техникой была новая из Поднебесной или старая из СССР. Остальное либо не поставлялось в РФ (по причине засилья китайских центров), либо стоило неприлично дорого для 80-90% населения РФ.
“Советские” Ватты считались честными, а китайские, соответственно, не очень. Хотя с советскими тоже всё не так просто. Мощностные характеристики усилителя в СССР определялись ГОСТ 23262-88, который предписывал производителю указать в паспорте устройства номинальную мощность.
Номинальная мощность определяется при среднем положении регулятора громкости усилителя, при которой остальные параметры устройства соответствуют заявленным в техническом описании.
Иными словами, ГОСТ оставлял за производителем право указать мощность, которая соответствует наименьшему значению коэффициента нелинейных искажений. Показатели, как правило, подгонялись под требования стандарта к классу сложности устройства. Мощность указывалась как у усилителей, так и у АС (указывала на усиление какой номинальной мощности рассчитана акустика).
При этом, по утверждениям tehpoisk.ru, порой это приводило к проблемам. Например, не учитывались искажения типа «ступенька», возникающие на малых уровнях громкости, в усилителях класса АВ. Уровень искажений мог снижаться при увеличении выходной мощности сигнала до номинальной. При этом на средних и низких уровнях громкости сигнал существенно искажался.
Также в отечественной аппаратуре можно встретить такой параметр, как синусоидальная мощность (максимальная синусоидальная мощность) — это мощность, при которой УМЗЧ или акустика способны работать в течение 2-х часов с музыкальным сигналом без физического повреждения. Такая мощность не ограничена искажениями, её пределы определены лишь тепловыми и механическими повреждениями. Синусоидальная мощность обычно в 2-3 раза больше номинальной.
Типичный пример спекуляции на синусоидальной мощности — легендарные S-90. Их номинальная мощность составляла 35 Вт (к слову, первый вариант акустики назывался 35АС-01), а синусоидальная, уклончиво названная в документации паспортной, — 90 Вт. Номинальная также была указана, но второй по счету, что можно считать почти безобидной, по нынешним меркам, маркетинговой манипуляцией.
По сравнению с китайцами из 90-х и начала нулевых, случай “Радиотехники” с С-90 представляется совсем невинным. До сих пор помню, как унылые подвальные копировщики детища Мацуситы с созвучным названием Panansonica (орфография бракоделов сохранена) оставили на своей поделке “гордую” и заметную надпись: 5000 Вт.
В данном случае речь о PMPO (Peak Music Power Output), т.е. о максимальной мощности, которую в принципе может выдержать динамик АС, а усилитель способен выдать без термических и механических проблем. Тест проводится в течение одной-двух секунд при подаче сигнала 200 Гц.
Такие значения обычно в 20-30 раз выше номинала и именно их принято было называть китайскими. В последние годы, к чести китайских производителей, они отказались от использования PMPO и стали применять RMS.
Среди отечественных паспортных характеристик могут также встречаться максимальная кратковременная мощность (аналог PMPO), паспортная шумовая мощность (аналог синусоидальной, но в тесте вместо музыкального сигнала используется розовый шум).
Системы измерения
Несмотря на вышеперечисленное, самым эффективным инструментом маркетологов при продаже акустики для ПК, остается мощность, выраженная в ваттах. Еще совсем недавно, лет 20 назад, на рынке была доступна только старая акустика, выпущенная советской промышленностью, и китайская аппаратура, начинающая захватывать мировые рынки.
Качественная европейская и американская электроника попросту не поставлялась к нам по причине заоблачной стоимости, недоступной для подавляющего большинства клиентов.
В паспорте советской, а впоследствии и российской электроники, указывалась номинальная мощность, которая продолжает считаться одним из наиболее объективных параметров. Определяется эта характеристика при средней позиции регулятора громкости.
Китайцы же традиционно указывали PMPO – максимальную мощность, которую теоретически способен выдержать динамик без механического повреждения, а усилитель «пропустить» через себя, не перегорев и не поплавив начинку.
Не редко на миниатюрной колонке можно было увидеть гордую наклейку 500 Ватт. Естественно, блоком питания, способным аккумулировать такое количество энергии, ни одна такая система не была оборудована.
Такую систему исчисления назвали «китайскими ваттами». Согласно результатам многочисленных тестов, этот показатель в 20-30 раз превосходил номинальную мощность. На текущий момент, к счастью, PMPO почти не используется, а в характеристиках китайской электроники указывается номинальная мощность.
Это вполне объяснимо: кроме Китая и некоторых других стран Азии, сегодня почти никто не производит аппаратуру. Бороться за рынок, с помощью таких хитрых манипуляций, больше не имеет смысла – он уже давно захвачен и монополизирован.
Прочие стандарты
В этой теме нельзя не упомянуть стандарт DIN 45500, впервые классифицировавший понятие Hi-Fi аппаратуры. Согласно принятым нормативам, DIN Power здесь измеряется при помощи подачи сигнала частотой 1 кГц на линейный вход на протяжении 10 минут.
При достижении 1% THD измеряется мощность. Такая система полностью идентична японской EIAJ. DIN Music Power – еще один параметр, максимальный сигнал, который выдержит аппаратура без повреждения на протяжении длительного времени.
Этот показатель отвечает IEC Power, согласно стандарту Международного электротехнического комитета IEC 268-5. Длительность нагрузки составляет в нем 100 часов.
RMS – предельная синусоидальная мощность, то есть та, с которой устройство способно работать в течение часа без повреждений. Обычно эта величина на 150-200% больше советской номинальной мощности и на 20-25% больше DIN Music Power. К этому стандарту близок AES2-1984, согласно которому замеры проводятся в течение двух часов.
Хитрый ресивер
Следующий неоднозначный момент касается расчета мощности многоканального ресивера. Так при тестировании, происходит “выгодное” для искажения действительности разделение мощности. Результаты измерений очень порадуют глаза, но не уши соседей. Это связано с методом измерения одного нагруженного из шести, восьми или десяти каналов, что формально дает якобы мощностной прирост. Чтобы не ошибиться, оценивая реальную мощность устройства, следует поискать приписку “all channels drive” в графе, где указана мощность, если таковой нет, то, вероятно, измерения проводились с нагрузкой на один канал. И мы почти убеждены, что без такой надписи заявленные характеристики мощности не соответствуют действительности. Номинальная (по ГОСТ) мощность, которая (учитывая использование усилителя класса D) будет составлять не более 80% от потребляемой мощности, а с усилителями других классов — ещё меньше.
- IHF: -.
- Номинальная мощность: 35 Вт.
- DIN Power: 50 Вт.
- DIN Music Power: 90 Вт.
- Максимальная синусоидальная мощность: 90 Вт.
- IEC Power: 90 Вт.
- AES Power: 110 Вт.
- RMS (Rated Maximum Sinusoidal): 110 Вт.
- PP (Program Power): 220 Вт.
- PPP (Peak Program Power): 440 Вт.
- PMPO (Peak Music Power Output): 1050 Вт.
Таким образом, мы получили 7 разных значений в 11 различных стандартах.
Из всего изложенного можно сделать выводы:
- наиболее показательными и учитывающими верность воспроизведения являются такие показатели как номинальная мощность, IHF, DIN Power, EIAJ, (так как они учитывают КНИ);
- менее информативными, но отражающими действительность являются измерение RMS, (AES Power), DIN Music Power, IEC Power;
- не дают достаточной информации о мощности PMPO, PP и PPP;
- при оценке ресивера следует обратить внимание на наличие надписи “all channels drive”;
- номинальная мощность ресивера с усилителем класса D не может быть больше 80-90% от потребляемой.
Также можем порекомендовать для оптимального усиления и при этом безопасной эксплуатации пары усилитель+АС для студийного и домашнего применения выбирать номинальную (или по IHF) мощность усилителя в два раза больше мощности акустики по стандарту AES.
Для концертной аппаратуры, где используется живой голос и динамические инструменты, существует другое правило — номинал мощности усиления равен мощности акустики по AES.
Как выбрать акустическую систему подходящей мощности?
Общая мощность акустической системы представляет собой сумму мощностей всех динамиков (колонок и сабвуфера). При выборе подходящей акустической системы вы можете руководствоваться следующими рекомендациями:
- для рабочего места или любого другого места, где вам нужно сосредоточиться на работе, достаточно 20 Вт мощности акустической системы, чтобы не беспокоить других;
- в обычном помещении будет достаточно системы мощностью от 20 до 50 Вт;
- если речь идет о гостиной, домашнем кинотеатре или игровой зоне, то понадобится акустическая система с мощностью от 50 до 150 Вт.
☝️ Однако не стоит выбирать акустическую систему с мощностью выше рекомендуемой , поскольку это может привести к неполной реализации ее потенциала и созданию дискомфорта для окружающих.
Не стоит приобретать акустическую систему большей мощности, поскольку вы не раскроете весь ее потенциал и будете мешать окружающим. Если вы проживаете в частном доме и предпочитаете слушать музыку на высокой громкости, вы можете приобрести акустику на 300 Ватт и разместить ее снаружи. Это позволит радовать соседей вашим музыкальным вкусом. Рекомендации по подбору мощности даны в соответствии с RMS. Однако самое важное, что следует помнить при выборе акустической системы – ее мощность никоим образом не влияет на качество звука. Это показатель субъективен, так что, даже если вы выберете колонки известной марки, вам все же стоит провести тестовое прослушивание, дабы убедиться, что их частотный спектр вам подходит. Если вы предпочитаете Bluetooth устройства, то в одной из наших статей вы можете прочитать о том, как выбрать подходящую Bluetooth-колонку
Таким образом, совокупная мощность акустической системы не является решающим показателем качества звука. Значимыми являются такие параметры, как сенситивность использованных динамиков, продуктивность системы и персональные особенности восприятия звука. При выборе акустической системы необходимо учесть место её использования и собственные вкусы, проведя тестовое прослушивание.
Корпус колонки, акустическое оформление
Одним из важных факторов, влияющих на звучание акустической системы, является акустическое оформление излучающей динамической головки (динамика). При конструировании акустических систем производитель обычно сталкивается с проблемой в выборе акустического оформления. Их насчитывается больше десятка видов.
Акустическое оформление делится на акустически разгруженное и акустически нагруженное. Первое подразумевает оформление, при котором колебание диффузора ограничивается только жесткостью подвеса. При втором колебание диффузора ограничивается помимо жесткости подвеса еще упругостью воздуха и акустическим сопротивлением излучению. Также акустическое оформление делится на системы одинарного и двойного действий. Система одинарного действия характеризуется возбуждением звука, идущего к слушателю, посредством только одной стороны диффузора (излучение другой стороны нейтрализуется акустическим оформлением). Система двойного действия подразумевает использование в формировании звука обеих поверхностей диффузора.
Поскольку на высокочастотные и среднечастотные динамические головки акустическое оформление колонки практически не влияет, мы расскажем о наиболее распространенных вариантах низкочастотного акустического оформления корпуса.
Очень широко применима акустическая схема, получившая название «закрытый ящик». Относится к нагруженному акустическому оформлению. Представляет собой закрытый корпус с выведенным на фронтальную панель диффузором динамика. Достоинства: хорошие показатели АЧХ и импульсная характеристика. Недостатки: низкий КПД, необходимость в мощном усилителе, высокий уровень гармонических искажений.
Но вместо того, чтобы бороться со звуковыми волнами, вызванными колебаниями обратной стороны диффузора, их можно использовать. Наиболее распространенным вариантом из систем двойного действия является фазоинвертор. Представляет собой трубу определенной длины и сечения, вмонтированную в корпус. Длину и сечение фазоинвертора рассчитывают таким образом, что на определенной частоте в нем создается колебание звуковых волн, синфазные с колебаниями, вызванными фронтальной стороной диффузора.
Для сабвуферов широко применяется акустическая схема с общепринятым названием «ящик-резонатор». В отличие от предыдущего примера диффузор динамика не выведен на панель корпуса, а находится внутри, на перегородке. Сам динамик непосредственного участия в формировании спектра низких частот не принимает. Вместо этого диффузор лишь возбуждает звуковые колебания низкой частоты, которые потом многократно увеличиваются по громкости в трубе фазоинвертора, выполяющего роль резонансной камеры. Достоинством этих конструктивных решений является высокий КПД при малых габаритах сабвуфера. Недостатки проявляются в ухудшении фазовых и импульсных характеристик, звучание становится утомляющим.
Оптимальным выбором будут колонки среднего размера с деревянным корпусом, выполненные по закрытой схеме или с фазоинвертором. При выборе сабвуфера следует обратить внимание не на его громкость (по этому параметру даже у недорогих моделей обычно имеется достаточный запас), а на достоверное воспроизведение всего диапазона низких частот. С точки зрения качества звучания, наиболее нежелательны колонки с тонким корпусом или очень маленьких размеров.
3. Как рассчитывается номинальная мощность акустических систем JBL Professional?
Как было отмечено, динамик АС может быть поврежден в результате перегрева звуковой катушки или избыточной раскачки в низкочастотной области. В идеале нам нужен стандартный тестовый сигнал, в котором приняты в расчет оба этих вида повреждений и в то же время применимый на практике. Он описывается стандартом Международной электротехнической комиссии (IEC) № 268-5. Это сигнал типа розовый шум с коэффициентом амплитуды нагрузки 6 дБ, фильтрованный на 12 дБ на октаву ниже 40 Гц и выше 5 кГц.
Для определения номинальной мощности на испытуемые экземпляры динамиков подается тестовый сигнал с постепенным увеличением мощности и выявляется тот ее уровень, который они способны выдерживать в течение восьми часов. Подробности процесса тестирования приведены на рис. 3.
Мы уже упоминали выше, что коэффициент амплитуды нагрузки составляет 6 дБ. Поясним это в подробностях. Коэффициент амплитуды соотносится с пик-фактором сигнала и является точной мерой пикового значения шума, связанного со средней «нагревающей способностью» сигнала для звуковой катушки. Величина 6 дБ означает, что на конкретный динамик или преобразователь подается сигнал, мощность которого в четыре раза превышает среднюю. Например, при тестировании этим методом динамика с номинальной мощностью 150 Вт на него в течение восьми часов подавался бы сигнал с мгновенной мощностью 600 Вт. Этот метод настолько хорошо отвечает реальным условиям работы динамиков, что компания JBL теперь применяет его для всех акустических систем, отказавшись от всех ранее использовавшихся показателей мощности.
4. Что можно сказать о неправильной эксплуатации АС в нормальном режиме? Применяются ли в подобных условиях какие-либо корректирующие коэффициенты для систем?
Да. JBL выделяет три категории способов применения АС, в которых требуется корректировка указанного для системы номинала IEC:
A. При тщательно контролируемом использовании в случаях, когда должно быть обеспечено прохождение пиковых сигналов, для системы требуется усилитель, мощность которого вдвое превышает номинал АС по IEC. Например, комплект студийных мониторов с номинальной мощностью 300 Вт будет успешно работать с усилителем с выходной мощностью 600 Вт.
Пояснение: тщательное наблюдение в данном случае необходимо. Процесс записи высококлассной музыки сегодня подразумевает наличие в сигнале всплесков высокой амплитуды. Они обычно имеют очень малую продолжительность и в силу этого не нагружают компоненты системы. Таким образом, дополнительный резерв по мощности в 3 дБ (в два раза) обеспечит более устойчивое функционирование системы и меньшую утомляемость слушателя.
B. При рутинном применении, когда в расчет должен входить постоянно высокий, но не приводящий к искажениям уровень сигнала, для системы требуется усилитель, мощность которого соответствует номиналу АС по IEC.
Пояснение: к этому случаю относится большая часть ситуаций, в которых требуется звукоусиление. Такие системы нередко неумышленно подвергаются перегрузкам или могут войти в цикл обратной связи. При использовании усилителя с такой же номинальной мощностью по IEC владелец может рассчитывать на безопасную работу системы.
C. При применении в системе с музыкальными инструментами, допускающими возможность применения искажений (перегрузки звука), требуется усилитель, мощность которого соответствует половине номинала АС по IEC.
Пояснение: большая часть рок-композиций записывается практически на максимальном уровне, близком к клиппированию, поскольку именно такой звук нравится поклонникам рока. Если усилитель, способный выдавать 300 Вт на синусоидальном сигнале без искажений, выводится в режим клиппинга, его выходная мощность может достигать 600 Вт! В таком случае понижение мощности усилителя до половины номинала IEC обеспечит безопасную работу динамиков.
Эту статью прочитали 28 029 раз
Статья входит в разделы: Как выбрать. Гид покупателя Интересное о звуке
Поделиться материалом: 
