Що визначає гучність колонок

Що таке потужність колонок

При виборі акустичної системи у багатьох виникає питання про те, яку роль грає потужність акустики у ВАТ і як вона впливає на гучність звуку. У цьому матеріалі спробуємо розібратися в тому, як визначається потужність звуку в аудіосистемі, які фактори впливають на гучність системи, а також як підібрати оптимальні характеристики акустичної системи з урахуванням розмірів приміщення.

Здрастуйте, шановні читачі!

Що таке потужність?

Якщо запитати людей, що вони асоціюють з поняттям "потужність", більшість, швидше за все, відповість: "Це рівень звукової гучності, який може видавати акустика чи підсилювач". Однак тут криється основна помилка: рівень гучності та потужність – це різні показники.

Гучність вимірюється в децибелах (дБ), тоді як потужність вимірюється у ватах (Вт). Фізичне визначення потужності як роботи, виконаної за одиницю часу, не є надто інформативним для нашої теми, оскільки воно не дає повного пояснення. Правильніше було б сказати, що потужність - це кількість енергії, яка була перетворена на звукову енергію, необхідну для нас.Відповідно до закону збереження енергії, ця енергія не зникає; Більшість перетворюється на тепло, що марно і навіть шкідливо для апаратури, а частина, що залишилася, - в корисну електричну енергію, що живить наш підсилювач або колонки. Далі змінний струм в акустиці перетворюється на механічні звукові коливання – саме їх ми чуємо!

Слід зазначити, що ККД (коефіцієнт корисної дії) у акустичних систем у разі звуку – це відношення виробленої звукової потужності до отриманої кількості енергії. Як правило, ККД невисокий (0,5% вже вважається добрим результатом). Уявіть собі: понад 90% енергії перетворюється на тепло! Виходить, що у нас перед нами щось на кшталт праски. І лише на кілька відсотків припадає вся та потужність звуку, яку ми чуємо через свою аудіосистему.

Відзначимо, що різниця між потужністю підсилювача і потужністю колонок полягає в тому, що перший, можна сказати, "виробляє" її, а другий "споживає", причому з дуже низьким ККД.

Сукупна вихідна потужність та рівень гучності в акустичних системах

Вища потужність пристрою не завжди означає, що він здатний виробляти гучний звук з вираженими басами. Вибираючи комп'ютерну акустику, пам'ятайте, що потужність – це показник споживаної енергії. Фінальний рівень гучності, який, до речі, не завжди ідеальний, може суттєво змінюватись в залежності від ефективності роботи пристрою.

Рівень гучності - суб'єктивне поняття та визначається інтенсивністю звуку, яка прямо пропорційна квадрату звукового тиску та залежить від чутливості слухача. Сприйняття звуків може істотно відрізнятися в різних людей і чутливість слуху, зазвичай, знижується з віком.Сукупна вихідна потужність акустичної системи є одним із кількох факторів, які впливають на гучність системи. Її величина також залежить від чутливості динаміків і потужності інтегрованого підсилювача. Для адекватного функціонування динаміка з низькою чутливістю необхідний потужніший підсилювач.

Як вимірюється потужність

Незважаючи на всю наведену вище аргументацію, маркетологи досі вважають вимірювання потужності у ВАТ найефективнішим методом просування комп'ютерної акустики. Близько 20 років тому на ринку переважали застарілі радянські звукові системи та китайська продукція, яка почала експансію на світові ринки. Китайські виробники, як і раніше, дотримуються своїх традицій, використовуючи PMPO – граничну потужність, яку динаміки витримують без механічних пошкоджень. Підсилювач зобов'язаний пропускати цю енергію, щоб не допустити перегріву або руйнування внутрішніх компонентів.

☝️ Цей метод оцінки потужності отримав назву «китайської ватності». Дослідження показали, що ця величина в 20-30 разів вища за реальну потужність. На щастя, зараз PMPO використовується вкрай рідко, і інструкції до китайської продукції вказують фактичну потужність.

Цей феномен пояснюється тим, що нині, окрім Китаю та кількох інших країн Азії, дуже мало хто виробляє аудіотехніку. Тому боротьба за ринки втратила свою актуальність — вони вже розподілені та перебувають під контролем.

Інші показники

В рамках цієї дискусії слід відзначити стандарт DIN 45500, який вперше встановив класифікацію високоякісного аудіообладнання. За цим стандартом потужність DIN вимірюється подачею сигналу частотою 1 кГц на лінійний вхід обладнання протягом 10 хвилин.Вимірювання проводиться при рівні спотворень 1%, що збігається з японською системою EIAJ. Є також параметр DIN Music Power, що вказує на максимальну потужність сигналу, при якій обладнання безпечно працює тривалий час. Потужність DIN Music відповідає потужності IEC у рамках стандарту Міжнародної електротехнічної комісії (IEC) 268-5 для часу завантаження у 100 годин.

Далі слідує параметр RMS, що являє собою граничну синусоїдальну потужність сигналу. Ця потужність дозволяє пристрою працювати без пошкоджень протягом однієї години. Як правило, це значення перевищує радянську паспортну потужність на 150-200% і потужність DIN Music на 20-25%. Даний метод вимірювання еквівалентний стандарту AES2-1984 при навантаженні дві години.

Як вибрати акустичну систему потрібної потужності?

Загальна потужність акустичної системи є сумою потужностей всіх динаміків (колонок і сабвуфера). При виборі відповідної акустичної системи ви можете керуватися такими рекомендаціями:

для робочого місця або іншого місця, де вам потрібно зосередитися на роботі, достатньо 20 Вт потужності акустичної системи, щоб не турбувати інших;

у звичайному приміщенні достатньо системи потужністю від 20 до 50 Вт;

якщо йдеться про вітальню, домашній кінотеатр або ігрову зону, то знадобиться акустична система з потужністю від 50 до 150 Вт.

☝️ Однак не варто вибирати акустичну систему з потужністю вище рекомендованою, оскільки це може призвести до неповної реалізації її потенціалу та створення дискомфорту для оточуючих.

Не варто купувати акустичну систему більшої потужності, оскільки ви не розкриєте весь її потенціал і заважатимете оточуючим.Якщо ви мешкаєте в приватному будинку і волієте слухати музику на високій гучності, ви можете придбати акустику на 300 Ватт і розмістити її зовні. Це дозволить тішити сусідів вашим музичним смаком. Рекомендації щодо підбору потужності дано відповідно до RMS. Однак найважливіше, що слід пам'ятати при виборі акустичної системи – її потужність аж ніяк не впливає на якість звуку. Це показник суб'єктивний, так що, навіть якщо ви оберете колонки відомої марки, вам все ж таки варто провести тестове прослуховування, щоб переконатися, що їх частотний спектр вам підходить. Якщо ви віддаєте перевагу Bluetooth пристрою, то в одній із наших статей ви можете прочитати про те, як вибрати відповідну Bluetooth-колонку

Таким чином, сукупна потужність акустичної системи є вирішальним показником якості звуку. Істотними є такі параметри, як сенситивність використаних динаміків, продуктивність системи та персональні особливості сприйняття звуку. При виборі акустичної системи необхідно врахувати місце її використання та власні смаки, провівши тестове прослуховування.

Що таке потужність у контексті аудіосистем?

При виборі акустичної системи багатьох хвилює питання про те, як потужність, що вимірюється в ватах, впливає на рівень гучності звучання. Справді, ці поняття часто помилково ототожнюються. У цій статті ми розвіємо цю помилку і розглянемо, що є потужністю акустичних колонок. Розкажемо, як визначити потужність колонки, розглянемо відповідні одиниці виміру, надамо рекомендації щодо вибору потужності залежно від умов використання.

Що означає потужність колонки у контексті аудіосистем?

Це кількість електричної енергії, перетвореної на звукові коливання повітря, які ми сприймаємо на слух. На відміну від гучності, що вимірюється в децибелах (дБ), потужність вимірюють у ватах (Вт). При подачі електричного сигналу на підсилювач та акустику відбувається перетворення енергії на механічні коливання дифузора динаміка. Однак цей процес вкрай неефективний - понад 99% енергії розсіюється у вигляді теплових втрат через низький ККД акустичних систем (близько 0,5%).

Таким чином, потужність - це енергія, перетворена саме на корисні для нас звукові коливання. Підсилювач виступає в ролі "виробника" вихідної енергії, а сама система - її "споживача" з вкрай низьким ККД.

Як визначається загальна вихідна потужність колонок та рівень гучності в системах акустики?

Далі розповімо, як зрозуміти потужність колонки. Загальна вихідна потужність акустичної системи визначається сумарною потужністю всіх її компонентів – колонок, сабвуфера та інших динаміків. Однак, цей показник у ВАТ сам по собі ніяк не впливає на рівень гучності звучання. Гучність є суб'єктивною характеристикою та залежить від цілого ряду факторів. Насамперед, на гучність впливає чутливість динаміків, їх кількість та якість.

Акустичні системи з однаковою потужністю, але різними динаміками, звучатимуть по-різному за гучністю. Також велике значення мають акустичні властивості приміщення – розміри, форма, матеріали оздоблення. У маленькій кімнаті з великою кількістю поверхонь, що відбивають, система звучатиме голосніше, ніж у великому залі з гарною звукоізоляцією. Важливу роль і індивідуальне сприйняття людини.

Таким чином, рівень гучності залежить від сукупності багатьох факторів, і потужність акустики у ВАТ є лише одним із них. Зазначена в паспорті цифра може лише побічно свідчити про максимальну гучність, яку розрахована система. Але її реальне звучання потрібно оцінювати на практиці шляхом порівняльного прослуховування в конкретних умовах експлуатації.

Які одиниці виміру використовуються для вимірювання потужності?

При вказівці потужності «акустики» використовуються різні одиниці і терміни. Ключовими є:

Номінальна. Максимальна для тривалої безперервної роботи без ризику пошкоджень у штатному режимі експлуатації.

Вихідна. Показник, що відноситься до підсилювача, що формує електричний сигнал акустики.

Синусоїдальна (P sin). Граничне значення, коли акустика може працювати тривалий час з музичним сигналом складної форми без виходу з ладу. Зазвичай перевищує номінальну у 2-3 рази.

Потужність, виміряна за німецьким промисловим стандартом при подачі тестового сигналу 1 кГц протягом 10 хвилин із рівнем нелінійних спотворень трохи більше 1%.

RMS (Root Mean Square). Максимальна ефективна синусоїдальна потужність безперервної роботи протягом години, після якої можливий вихід з ладу акустики.

PMPO (Peak Music Power Output). Пікова короткочасна потужність, нестандартизований та малоінформативний показник, що часто використовувався в маркетингових цілях.

Існує цілий ряд способів вказівки потужних характеристик. Номінальна, синусоїдальна та RMS потужності найбільш інформативні для оцінки реальних експлуатаційних можливостей акустичної системи.

Як вибрати акустичну систему з оптимальною потужністю для потреб?

При виборі відповідної акустики слід орієнтуватися не лише на її потужнісні характеристики, а й враховувати умови використання:

Для робочого місця, кабінету або іншого невеликого приміщення, де важлива зосередженість, достатньо 15-25 Вт.

Для звичайної житлової кімнати оптимальна акустика на 20-50 Вт.

Для вітальні, залу домашнього кінотеатру чи ігрової зони краще вибирати системи більш високої потужності – 50-150 Вт.

Якщо планується використовувати акустику на вулиці у приватному будинку чи на дачі, можна взяти систему до 300 Вт.

Однак не женіться за максимальними значеннями.

Головне, що слід враховувати – потужність сама по собі не визначає якість звучання акустики. Цей показник суб'єктивний і залежить від різних факторів: чутливості та якості динаміків, обробки сигналу, акустичних властивостей приміщення та переваг слухача.

Тому при виборі акустичної системи обов'язково проводьте порівняльне прослуховування. Тільки так можна зрозуміти, чи підходить конкретна модель вашим запитам щодо якості звуку, незалежно від її «циферок» у паспортних даних.

Які колонки голосніше? Читаємо цифри правильно

У всіх, хто коли-небудь стикався з вибором звукової апаратури, виникало питання про потужність, а якщо точніше, про гучність, наприклад, акустичної системи або ресивера. Припустимо, що багато хто чув від “дбайливих” продавців або помічав у рекламних матеріалах інформацію про потужність 30, 50 або, наприклад, 100 Вт. Коли таке доводиться чути (бачити) нам, ми міцно замислюємося, про яку саме потужність йдеться. Системи з піднебесної, наприклад, нібито "видають" захмарні тисячі Ватт, при цьому звучать тихіше за десятиватні тракти від інших виробників. Через орієнтування на значення потужності підсилювальної техніки та акустичних систем виникає багато плутанини, яка заважає покупцям купувати, а продавцям продавати звукову апаратуру. Під катом ми розповімо про існуючі стандарти потужності, а також про те, які маркетингові хитрощі допомагають деяким виробникам заявити "високу" формальну потужність за досить скромних реальних характеристик.

Що визначає гучність?

Про всяк випадок ще раз напишемо про те, що таке гучність і які саме фактори визначають її для того чи іншого тракту. Звичайно, сьогодні для більшості істина в тому, що висока потужність не завжди говорить про високу гучність — секрет Полішинеля, але мало... Отже, гучність звуку — це:

"суб'єктивна характеристика, вона визначається інтенсивністю звуку, пропорційною квадрату амплітуди (A) звукового тиску (SPL), і сприйнятливістю органу слуху, що залежить від частоти звуку."

Так от, потужність не єдина впливає на підсумковий звуковий тиск (SPL). Гучність тракту визначає поєднання чутливості акустики з потужністю підсилювача.Чим нижча чутливість АС, тим потужніший УМЗЧ знадобиться у тому, щоб її “розкачати”. При цьому підвищення звукового тиску на 3 Дб потребує подвоєння потужності. Наприклад, акустична система з чутливістю 90 дБ створює SPL = 90 дБ при подачі на АС потужності 1 Вт (відстань 1 м). Для підвищення SPL до 93 дБ необхідно збільшити потужність до 2 Вт, до 96 дБ - до 4 Вт, до 99 дБ - до 8 Вт і т.д.

"Радянські" та "китайські" Ватти

Але все ж таки повернемося до стандартів потужності, як до основного інструменту маркетингових маніпуляцій. "Радянські" та "китайські" Ватти - це "народний" поділ потужнісних стандартів, який з'явився років 20-25 тому. Тоді найбільш доступною та затребуваною на ринку технікою була нова з Піднебесної або стара з СРСР. Решта або не поставлялося до РФ (через засилля китайських центрів), або коштувало непристойно дорого 80-90% населення РФ. "Радянські" Ватти вважалися чесними, а китайські, відповідно, не дуже. Хоча із радянськими теж все не так просто. Потужні характеристики підсилювача в СРСР визначалися ГОСТ 23262-88, який наказував виробнику вказати в паспорті пристрою номінальну потужність.

Номінальна потужність визначається при середньому положенні регулятора гучності підсилювача, коли інші параметри пристрою відповідають заявленим в технічному описі.

Іншими словами, ДЕРЖСТАНДАРТ залишав за виробником право вказати потужність, яка відповідає найменшому значенню коефіцієнта нелінійних спотворень. Показники зазвичай підганялися під вимоги стандарту до класу складності пристрою. Потужність вказувалася як у підсилювачів, і у АС (вказувала посилення який номінальної потужності розрахована акустика).При цьому, як стверджують tehpoisk.ru, часом це призводило до проблем. Наприклад, не враховувалися спотворення типу "сходинка", що виникають на малих рівнях гучності, у підсилювачах класу АВ. Рівень спотворень міг знижуватися зі збільшенням вихідної потужності сигналу до номінальної. При цьому на середніх та низьких рівнях гучності сигнал суттєво спотворювався. Також у вітчизняній апаратурі можна зустріти такий параметр, як синусоїдальна потужність (максимальна синусоїдальна потужність) - це потужність, при якій УМЗЧ або акустика здатні працювати протягом 2-х годин із музичним сигналом без фізичного пошкодження. Така потужність не обмежена спотвореннями, її межі визначені лише тепловими та механічними ушкодженнями. Синусоїдальна потужність зазвичай у 2-3 рази більша за номінальну. Типовий приклад спекуляції на синусоїдальній потужності - легендарні S-90. Їхня номінальна потужність становила 35 Вт (до речі, перший варіант акустики називався 35АС-01), а синусоїдальна, ухильно названа в документації паспортної, — 90 Вт. Номінальна також була вказана, але друга за рахунком, що можна вважати майже невинною, за нинішніми мірками, маркетинговою маніпуляцією. Порівняно з китайцями з 90-х і початку нульових, випадок "Радіотехніки" з С-90 видається зовсім безневинним. Досі пам'ятаємо, як похмурі підвальні копіювальники дітища Мацусіти з співзвучною назвою Panansonica (орфографія бракоделів збережена) залишили на своєму виробі "гордий" і помітний напис: 5000 Вт. У разі мова про PMPO (Peak Music Power Output), тобто. про максимальну потужність, яку в принципі може витримати динамік АС, а підсилювач здатний видати без термічних та механічних проблем. Тест проводиться протягом однієї-двох секунд під час подачі сигналу 200 Гц.Такі значення зазвичай у 20-30 разів вище від номіналу і саме їх прийнято було називати китайськими. В останні роки, на честь китайських виробників, вони відмовилися від використання PMPO і почали застосовувати RMS. Серед вітчизняних паспортних характеристик можуть зустрічатися максимальна короткочасна потужність (аналог PMPO), паспортна шумова потужність (аналог синусоїдальної, але в тесті замість музичного сигналу використовується рожевий шум).

DIN, RMS, AES, IEC та інші абревіатури

Сьогодні злощасне PMPO вказується вкрай рідко і, як правило, як додатковий параметр, який не несе маркетингового навантаження. ГОСТівський номінал та синусоїдальну потужність також досить важко зустріти. Але від цього не стає простішим. У численних УМЗЧ та АС сучасного виробництва немає єдиного стандарту потужності. Непоодинокі і відверті маркетингові маніпуляції. Почну, мабуть, зі стандарту DIN 45500 (відомий тим, що вперше стандартизував поняття HI-FI), в якому DIN Power вимірюється подачею сигналу частотою 1 кГц на вхід пристрою протягом 10 хвилин. Потужність вимірюється при досягненні 1% THD. Стандарт практично ідентичний EIAJ, прийнятому японською асоціацією галузей електронної промисловості. (Electronic Industries Association of Japan). Також стандарт передбачає ще один вид виміру потужності - DIN Music Power, що описує потужність близька до визначення синусоїдальної та паспортної шумової потужності, тобто. значення тривалого навантаження музичним сигналом без ризику пошкодження. Зазвичай величина DIN music power трохи вище, ніж DIN.Норми цього стандарту співвідносяться з поняттям IEC Power за стандартом IEC 268-5 (стандарт міжнародного електротехнічного комітету, друге видання 1989-07), в якому визначено тривалість навантаження – понад 100 годин. RMS (Rated Maximum Sinusoidal) - гранична синусоїдальна потужність, тобто. така, при якій звуковідтворювальний пристрій може працювати одну годину з реальним музичним сигналом без пошкоджень. Як правило, на 120-250 % вище від ГОСТівського номіналу і на 20 — 25 % більше за DIN Music Power. До RMS максимально близький стандарт AES2-1984 (Audio Engineering Society). Відмінність між AES Power та RMS полягає лише в часі, який має пропрацювати пристрій – для стандарту AES потрібно 2 години. Також може вказуватися т.зв. програмна потужність (Program Power або PP), яка може бути будь-який, т.к. не стандартизовано. Прийнято вважати, що Program Power у 2 рази більше за RMS, але це не є обов'язковим. Так само туманні ставлення до потужності дає PPP, тобто. пікова програмна потужність (Peak Program Power), яка в 2 рази більша за PP. Характерним прикладом різниці у вказівці потужності можуть бути такі відомі та шановні виробники АС як Dynaudio та DALI. Перші вказують "Паспортна потужність, IEC", тобто фактично DIN, другі взагалі обмежуються поняттям "рекомендована потужність" і вказують діапазон потужностей.

Маніпуляції КНІ

Існує відмінний від DIN Power та EIAJ стандарт IHF, розроблений Національним інститутом стандартів США та Institute of High Fidelity, у якому потужність вимірюється при 0,1% нелінійних спотворень.Аналогічно будь-який виробник може ввести власний стандарт розрахунку потужності, що дозволить йому писати навпроти слова Power будь-які цифри, які він визнає вигідними. При подібних розрахунках можна доводити значення КНІ до будь-якого максимуму, наприклад, до 15-20%, що спричинить зростання формальної “потужності”. Більше того, так можуть змінюватися значення RMS.

Хитрий ресивер

Наступний неоднозначний момент стосується розрахунку потужності багатоканального ресивера. Так, при тестуванні відбувається “вигідне” для спотворення дійсності поділ потужності. Результати вимірів дуже порадують очі, але не вуха сусідів. Це з методом виміру одного навантаженого з шести, восьми чи десяти каналів, що формально дає нібито потужнісний приріст. Щоб не помилитися, оцінюючи реальну потужність пристрою, слід пошукати приписку "all channels drive" у графі, де вказана потужність, якщо такої немає, то, ймовірно, вимірювання проводилися з навантаженням на один канал. І ми майже переконані, що без такого напису заявлені характеристики потужності не відповідають дійсності. Номінальна (за ГОСТ) потужність, яка (з огляду на використання підсилювача класу D) становитиме не більше 80% від споживаної потужності, а з підсилювачами інших класів – ще менше.

Сухий залишок

IHF: -.

Номінальна потужність: 35 Вт.

DIN Power: 50 Вт.

DIN Music Power: 90 Вт.

Максимальна потужність синусоїдальна: 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 чином, ми отримали 7 різних значень у 11 різних стандартах.

З усього викладеного можна зробити висновки:

найбільш показовими і такими, що враховують вірність відтворення є такі показники як номінальна потужність, IHF, DIN Power, EIAJ, (оскільки вони враховують КНІ);

менш інформативними, але такими, що відбивають дійсність, є вимірювання RMS, (AES Power), DIN Music Power, IEC Power;

не дають достатньої інформації про потужність PMPO, PP та PPP;

в оцінці ресивера слід звернути увагу до наявність написи “all channels drive”;

номінальна потужність ресивера з підсилювачем класу D може бути більше 80-90% від споживаної.

Також можемо порекомендувати для оптимального посилення і при цьому безпечної експлуатації пари підсилювач+АС для студійного та домашнього застосування вибирати номінальну (або IHF) потужність підсилювача вдвічі більша за потужність акустики за стандартом AES.

Для концертної апаратури, де використовується живий голос та динамічні інструменти, існує інше правило — номінал потужності посилення дорівнює потужності акустики AES.