что такое программная мощность акустической системы

Ода об истинной мощности или громкие и тихие Ватты

У всех, кто когда-либо сталкивался с выбором звуковой аппаратуры возникал вопрос о мощности, а если точнее, о громкости, например, акустической системы или ресивера. Предположу, что многие слышали от “заботливых” продавцов или замечали в рекламных материалах информацию о мощности в 30, 50 или, например, 100 Вт. Когда такое доводится слышать (видеть) мне, я крепко задумываюсь, о какой именно мощности идёт речь. Системы из поднебесной, например, якобы “выдают” заоблачные тысячи Ватт, при этом звучат тише десятиваттных трактов от других производителей.

Из-за ориентирования на значения мощности усилительной техники и акустических систем возникает много неразберихи, которая мешает покупателям приобретать, а продавцам продавать звуковую аппаратуру. Под катом я расскажу о существующих стандартах мощности, а также о том, какие маркетинговые ухищрения помогают некоторым производителям заявить “высокую” формальную мощность, при достаточно скромных реальных характеристиках.

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).

DIN, RMS, AES, IEC и другие аббревиатуры

Сегодня злосчастное PMPO указывается крайне редко и, как правило, как дополнительный параметр, не несущий маркетинговой нагрузки. ГОСТовский номинал и синусоидальную мощность также достаточно тяжело встретить. Но от этого не становится проще. В многочисленных УМЗЧ и АС современного производства нет единого стандарта мощности. Нередки и откровенные маркетинговые манипуляции.

Начну, пожалуй, со стандарта DIN 45500 (известен тем, что впервые стандартизировал понятие HI-FI), в котором DIN Power измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD. Стандарт практически идентичен EIAJ, принятому японской ассоциацией отраслей электронной промышленности.
(Electronic Industries Association of Japan).

Также стандарт предусматривает ещё один вид измерения мощности — DIN Music Power, описывающая мощность близка к определению синусоидальной и паспортной шумовой мощности, т.е. значение длительной нагрузки музыкальным сигналом без риска повреждения. Обычно указываемая величина DIN music power незначительно выше, чем DIN.

Нормы этого стандарта соотносятся с понятием IEC Power по стандарту IEC 268-5 (стандарт международного электротехнического комитета, второе издание 1989-07), в котором определена длительность нагрузки — более 100 часов.

RMS (Rated Maximum Sinusoidal) — предельная синусоидальная мощность, т.е. такая, при которой звуковоспроизводящее устройство может работать один час с реальным музыкальным сигналом без повреждений. Как правило, на 120-250 % выше ГОСТовского номинала и на 20 — 25 % больше DIN Music Power.

К RMS максимально близок стандарт AES2-1984 (Audio Engineering Society). Различие между AES Power и RMS заключается лишь во времени, которое должно проработать устройство — для стандарта AES необходимо 2 часа.

Также может указываться т.н. программная мощность (Program Power или PP), которая в принципе может быть любой, т.к. не стандартизирована. Принято считать, что Program Power в 2 раза больше RMS, но это не является обязательным. Не менее туманные представления о мощности даёт PPP, т.е. пиковая программная мощность (Peak Program Power), которая в 2 раза больше PP.

Характерным примером разницы в указании мощности могут служить такие известные и уважаемые производители АС как Dynaudio и DALI. Первые указывают «Паспортная мощность, IEC», т.е фактически DIN, вторые вообще ограничиваются понятием “рекомендуемая мощность” и указывают диапазон мощностей.

Манипуляции КНИ

Существует отличный от DIN Power и EIAJ стандарт IHF, разработанный Национальным институтом стандартов США и Institute of High Fidelity, в котором мощность измеряется при 0,1% нелинейных искажений.

Аналогично любой производитель может ввести собственный стандарт расчета мощности, что позволит ему писать напротив слова Power любые цифры, которые он сочтет выгодными. При подобных расчетах можно доводить значения КНИ до любого максимума, например, до 15-20%, что повлечет за собой рост формальной “мощности”. Более того, так могут изменяться значения RMS.

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 я почти убежден, 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.

Сухой остаток

Для подведения итогов и демонстрации существенности в различии мощности, предлагаю провести небольшое сравнение на примере всё тех же S-90. В данном случае я приведу лишь приблизительные расчетные значения (реальные измерения могут отличаться), но это позволит понять насколько сильно разнятся стандарты, с которыми можно сегодня столкнуться. Итак, Радиотехника S-90:

Из всего изложенного можно сделать выводы:

Для концертной аппаратуры, где используется живой голос и динамические инструменты, существует другое правило — номинал мощности усиления равен мощности акустики по AES.

Джинса
В нашем каталоге представлен широкий ассортимент усилителей, ресиверов и другой звуковоспроизводящей аппаратуры. У нас вы можете приобрести акустические системы высокой верности воспроизведения

Источник

Как мощность влияет на громкость колонок

Содержание

Содержание

Мощность акустических систем — раздолье для спекуляции цифрами. Разнообразие подходов производителей акустики к измерению этого параметра и документирования результатов заставляет подчас задуматься даже опытного аудиофила. Рассмотрим несколько популярных заблуждений на эту тему.

Миф первый. Колонки «выдают» ватты

Первым делом нужно разобраться с несколькими понятиями. Колонки бывают активные и пассивные.

Первые имеют встроенный усилитель, а для вторых он необходим в виде отдельного устройства.

Именно усилитель в обоих вариантах преобразует ток от блока питания и передаёт сигнал определённой мощности на динамики, которые в свою очередь преобразуют его в звук. Причём делают это с низким КПД, рассеивая большую часть получаемой энергии в тепло. Поэтому говорить, что колонки выдают столько-то ватт, корректно только если они активные.

В любом случае, усилитель служит поставщиком мощности (электрической), а динамик — потребителем. За редкими исключениями (их рассмотрим позже) для активной акустики указывается выходная мощность встроенного усилителя.

Например, внутри двухкомпонентной системы SVEN MC-30 установлены TAS5342R. Его номинал 100 Вт, и производитель колонок честно указывает такую выходную мощность.

При этом динамики рассчитаны на такую мощность, иначе долго такая колонка не проживёт.

С пассивной акустикой всё немного сложнее. Согласование параметров нужно обеспечивать самостоятельно. Здесь уже у каждого компонента будет “своя” мощность: у усилителя — выходная, а у колонок — потребляемая.

Дотошный акустик может заметить, что есть такая величина как звуковая мощность, но она не измеряемая, а расчётная. А вычисляется эта величина из уровня звукового давления, который и отвечает за способности колонки. Он будет подробно рассмотрен далее.

Миф второй. Громкость определяется мощностью

Начнём с того, что громкость — параметр субъективный. Если вам в разгар вечеринки захочется прибавить звука, вряд ли это понравится соседу. То есть зависит громкость от нашего основного приёмника — уха. Правильнее говорить об уровне звукового давления. Именно этот параметр часто встречается в документации на аудиоаппаратуру под именем SPL. Измеряется он в децибелах (дБ) в отличие от мощности, единица измерения которой — ватт. Децибел — величина относительная и индицирует насколько текущий уровень SPL превышает порог слышимости (0 дБ).

Мощность приходится SPL очень «дальним родственником». Как правило, это параметр, указывающий какую максимальную электрическую энергию можно направить в динамики колонки, чтобы они при этом не вышли из строя. За то, насколько эффективно эта энергия будет использоваться, отвечает другой параметр — чувствительность. Она характеризует уже динамик, а не усилитель. Измеряется как SPL на расстоянии метра от динамика, при подаче на него сигнала частотой 1 кГц и мощностью 1 Вт. Отсюда единица измерения — дБ/Вт/м.

Например, чувствительность 84 дБ/Вт/м позволит вам на одном ватте получить SPL в 84 дБ. Каждое удвоение мощности прибавит к SPL 3 дБ. Таким образом, чтобы получить внушительные для небольшого помещения 90 дБ, в такой динамик нужно «влить» 4 ватта. Если же взять более чувствительный динамик (90 дБ/Вт/м), то достаточно будет 1 Вт. Почувствуйте разницу.

Интересно, что у некоторых производителей этот параметр значится как «эффективность». Проведём следующую аналогию. Как далеко вы проедете на автомобиле на 10 литрах бензина? Зависит от расхода топлива. Также и с динамиком, который «заправляют» 10 ваттами мощности — насколько громко он заиграет? Зависит от чувствительности. В случае с 10 Вт прибавьте к её значению 10 дБ и ответ готов.

Миф третий. Существует универсальный показатель мощности

В этой области больше решает репутация производителя, который старается придерживаться стандартов измерения характеристик, а не гонится за баснословными цифрами. Вспомните магнитолы производства известных мастеров доступной бытовой электроники, на которых гордо красовались наклейки с киловаттами. Это как раз те исключения, оговоренные в мифе №1. Казалось бы, магнитола — активная акустическая система, да ещё и портативная, откуда такие цифры?

А это не мощность усилителя, а максимально возможная пиковая нагрузка на динамики, которая может длиться миллисекунды. Да, недорогой динамик возможно выдержит такой всплеск, но это ничего не имеет общего со штатным режимом работы.

Измерять мощность можно разными способами, по-разному учитывая качество звука. Ниже приведены несколько стандартизированных показателей мощности:

Представляется ассоциация с водонепроницаемостью смартфона. Поместили на пару метров в воду на несколько минут — всё работает. А если утопить метров на пять на то же время, то бесследно это для аппарата не пройдёт. Сначала могут появиться проблемы с тачскрином, при следующем погружении перезагрузится и т.д. После серии таких погружений вода постепенно выведет из строя плату. Аналогично с тестированием динамика. Кратковременно он выдержит высокую нагрузку, но при увеличении времени воздействия начнётся перегрев со всеми вытекающими последствиями.

Стоит обратить внимание на такой простой параметр как потребляемая мощность.

Миф четвёртый. RMS — «честная» мощность

Это могло быть так, если бы не маркетинг и подчас повышенный оптимизм производителей акустики. RMS — это наиболее часто встречающийся показатель мощности акустической системы. Он говорит о максимальной мощности, при подведении которой динамики могут работать определённое время и не получат повреждений. То есть при следующем тесте будут функциональны. В идеале если ещё при этом не будет превышен заданный уровень нелинейных искажений. Но это для многих производителей совсем не точно. THD свыше 10% в зависимости от частоты вызывают призвуки, хрипы, скрипы и т.п., что делает прослушивание музыки некомфортным. Зато заявленная мощность будет обеспечена.

Безусловно RMS — более значимый параметр, чем любая пиковая мощность. Но лучше если производитель указывает какие уровни THD соблюдались при проведении испытаний. В идеале, если указан также и максимальный SPL.

Миф пятый. Мощность — главный параметр при выборе акустики

Чтобы дать возможность звуку полностью раскрыться, нужна громкость, равно как и обеспечивающая её мощность. Но упомянутые искажения могут сильно испортить картину. За чистоту звука на всём диапазоне SPL отвечают другие важные параметры: АЧХ, согласованность импедансов, акустическое оформление и др. Каждый из них по-своему влияет на восприятие. Не забывайте, что и помещение, в котором расположена акустическая система, тоже играет немаловажную роль. Да и особенности музыкальных композиций тоже нужно учитывать, не зря же существуют эквалайзеры. Всё эти детали в совокупности и формируют сочный насыщенный звук.

Источник

Дело в том, что при воспроизведении составляющих программного сигнала, находящихся ниже диапазона частот, воспроизводимых драйвером последний перестает работать как эффективный преобразователь электрической энергии в звуковую, его КПД значительно уменьшается. Объясняется это уменьшением реактивной механической силы действующей на подвижную систему драйвера со стороны прилегающей к ней массы воздуха, или уменьшением сопротивления излучения. В этом случае вся механическая энергия звуковой катушки драйвера, затрачиваемая на создание звуковой волны, перераспределяется только на деформацию механических элементов, удерживающих ее, и на преодоление сил инерции, действующих на колебательную систему, величина которых также уменьшается. Магнитные системы современных профессиональных драйверов могут обеспечивать настолько большую механическую силу, создаваемую звуковой катушкой, что она способна при сложившихся обстоятельствах своим поступательным движением механически разрушить элементы подвеса колебательной системы и деформировать диффузор. При этом максимальное смещение колебательной системы относительно точки равновесия, когда программный сигнал отсутствует, будет ограничено лишь механической прочностью диффузора и элементов его подвеса — подвеса диффузора и центрирующей шайбы для НЧ- и СЧ-драйверов.

Правильная инженерная практика требует установки в трактах профессиональных звуковых систем фильтров, которые отфильтруют«повреждающие» составляющие программного сигнала, лежащие ниже диапазона воспроизводимых частот. Эти фильтры должны обеспечивать крутизну характеристики 24 дБ/окт.

Термическое повреждение драйвера происходит из-за избыточного нагрева его звуковой катушки. Причина в том, что через обмотку звуковой катушки протекает переменный ток программного сигнала, что вызывает ее нагрев. Как было отмечено выше, среднеквадратичный показатель мощности (P_rms) электрического сигнала наилучшим образом отображает степень нагрева электронного компонента, на электрическом сопротивлении которого выделяется мощность. Таким компонентом в нашем случае является звуковая катушка драйвера. Судить о ее термическом режиме можно, только осуществляя контроль за уровнем среднеквадратичного напряжения (U_rms) программного сигнала по отношению к пиковому (U_rms), или пик-фактором.

Для того чтобы обезопасить дорогостоящие акустические системы от термического повреждения драйверов, желательно в тракт воспроизведения включать измеритель уровня среднеквадратичного (U_rms) и пикового (U_peak) напряжений программного сигнала. Как правило, такие приборы обеспечивают контроль за пик-фактором программного сигнала в реальном времени, что существенно облегчит правильную настройку динамической обработки сигнала. Это особенно важно во время «живой» работы, когда ситуации, сильно изменяющие средние и пиковые показатели мощности программного сигнала, возникают часто.

IV. Как нормируются пределы мощности профессиональных громкоговорителей американской фирмы JBL?

Как мы уже выяснили, громкоговоритель может быть поврежден избыточным перегревом звуковой катушки или разрушен в результате чрезмерного хода на низких частотах диффузора и звуковой катушки. В идеале целесообразно использовать стандартный тестовый сигнал, который включает тест, провоцирующий оба вида повреждений (разрушений), и который в то же время был бы связан с реальными программными сигналами, встречающимися в жизни. Такой сигнал описан стандартом International Electrotechnical Commission (IEC) № 268-5. Это сигнал клиппированного розового шума (симметричное ограничение) с пик-фактором 6 дБ по мощности, спектр которого лежит в диапазоне от 40 Гц до 5 кГц. Крутизна характеристики фильтров 12 дБ/окт.

Рис.3.Блок-схема оборудования, используемого для определения пределов мощности профессиональных акустических систем по методу IEC(A) и АЧХ IEC-фильтра (B)

При тестировании сигнал этого типа подается на громкоговоритель в виде приращений мощности и конечная мощность нормируется, как мощность, которую образец выдержал без термических и механических повреждений в течение 8 часов. Подробная схема этого теста показана на рис. 3.

Как указано, пик-фактор мощности шумового сигнала равен6 дБ, что является точной мерой значения уровня пиковой мощности (peak power) шума по отношению к мощности (average power или RMS power), обладающей «нагревательной способностью» тестового сигнала. Пик-фактор 6 дБ означает, что данный громкоговоритель подвергался воздействию электрического сигнала, мощность которого в четыре раза больше, чем средняя (RMS) мощность сигнала. Например, громкоговоритель, нормируемый как 150-ватный (150 Вт IEC), по приведенному методу тестирования подвергался в течение восьми часов воздействию мгновенной мощности 600 Вт (peak power).

Этот метод настолько хорошо соотносится с реальными условиями,что фирма JBL приняла его для тестирования своих громкоговорителей вместо всех ранее используемых ею методов.

V. Что является необходимым условием надежной работы громкоговорителя в разных ситуациях на практике?

Фирма JBL определяет три категории применения громкоговорителей, каждая из которых требует правильного подбора выходной мощности усилителя.

1. Когда необходимо поддерживать точную передачу пиков программного сигнала, звуковая система должна комплектоваться усилителями вдвое большей мощности, чем мощность IEC. Например, студийная мониторная акустическая система 300 Вт (IEC), предназначенная для контроля сигналов с большим пик-фактором, должна быть нагружена на усилитель выходной мощностью 600 Вт.

Необходимо пояснить, что главным здесь является точность мониторинга, а современная технология производства музыкального продукта позволяет реализовать даже большое значение пик-фактора записанного программного сигнала. Но пиковые составляющие таких программных сигналов являются столь короткими, что вряд ли повредят компоненты системы. Таким образом, дополнительные 3 дБ мощности дадут результат в виде более чистой работы акустической системы.

2. Для стандартных применений, где требуется длительная, но не искаженная работа акустических систем, питание должно осуществляться усилителем, мощность которого равна мощности IEC. Такие системы могут быть случайно перегружены или самовозбуждены. При питании усилителем с выходной мощностью, равной мощности IEC, пользователю гарантирована безопасная работа.

3. Для использования с музыкальными инструментами, когда искаженный (перегруженный) звук может являться свойством данной музыки, система должна питаться усилителем, выходная мощность которого равна половине мощности IEC. Дело в том, что большое количество рок-музыки исполняется (или записывается) на полной мощности усилителей, практически при клиппировании (искаженный звук электрогитары или бас-гитары). Пик-фактор такого программного сигнала может быть меньше 6 дБ. Когда усилитель выдает по паспорту, скажем, 400 Вт (RMS) неискаженного синусоидального сигнала и эксплуатируется в режиме клиппирования, то его среднеквадратичная выходная мощность может подниматься до уровня 800 Вт, что намного больше, чем допустимый уровень среднеквадратичной мощности для большинства громкоговорителей. Таким образом, понижение выходной мощности усилителя до половины IEC (RMS) обезопасит работу акустических систем.

VI. Сравнение пределов мощности профессиональных акустических систем и анализ показателей мощности программных сигналов этих громкоговорителей

Рис.4. Характеристики мощности профессиональных акустических систем разных фирм-производителей

На рис. 4 для сравнения показаны характеристики мощности профессиональных акустических систем различных фирм. Там же показаны рекомендуемые мощности усилителей, которые должны работать в паре с этими громкоговорителями.

Пояснить данный рисунок можно на примере громкоговорителя американской фирмы Community WET-228, который позволяет воспроизводить программные (музыкальные) сигналы, содержащие на 0,8 дБ (200 Вт) больше мощности, затрачиваемой на воспроизведение пиковых нюансов музыки, чем, скажем, программные сигналы, подаваемые на громкоговоритель фирмы JBL JRX-115. Это сделает более точным и динамичным воспроизведение музыкального сигнала с большим пик-фактором. То есть данный громкоговоритель позволяет долговременно воспроизводить программные сигналы электронной и рок-музыки, у которых пик-фактор начинается с 6,8 дБ и выше без термических и механических повреждений его компонентов. Однако стоит опасаться программных сигналов, у которых пик-фактор меньше 6,8 дБ (для Community WET-228). Воспроизведение таких программных сигналов означает верный перегрев звуковых катушек и поломку громкоговорителя, так как порог IEC (RMS) мощности 250 Вт будет неотвратимо превышен при работе с рекомендованным усилителем «под клип».

С другой стороны, громкоговоритель английской фирмы Turbosound TXD-151 позволяет без термических и механических повреждений выдерживать музыкальные сигналы, в которых содержится на 50 Вт больше «нагревательной» (RMS) мощности при таком же пределе пиковой мощности 1200 Вт. Это дает некоторый запас термической выносливости звуковым катушкам при воспроизведении музыкальных сигналов с низким пик-фактором.

Способность громкоговорителей безотказно работать, воспроизводя различные программные сигналы, обладающие разными пик-факторами, сильно зависит от их конструктивных особенностей. Нередко для наилучшего охлаждения звуковых катушек применяют охлаждающую магнитную жидкость, как, например, в громкоговорителях фирмы Community. Это позволяет улучшить охлаждение звуковой катушки, тем самым увеличить мощность громкоговорителя и уменьшить коэффициент термической компрессии мощности.

Данное конструктивное решение позволило инженерам фирмы Community дать звукорежиссерам бонус на предел пиковой мощности. В приборах обработки сигнала (динамических процессорах) пик-фактор программного сигнала может ухудшаться в результате клиппирования в микшерных консолях или эквалайзерах. Чрезмерная мастер-компрессия может служить причиной «выжигания» звуковых катушек в профессиональных акустических системах, особенно СЧ- и ВЧ-драйверов. Следует всегда помнить об отношении напряжение/мощность: например, подъем усиления в какой-либо частотной полосе эквалайзера всего на 3 дБ ведет к увеличению мощности, подаваемой на громкоговоритель в этой частотной полосе, приблизительно в 2 раза!

Следует также обратить внимание на то, что программный сигнал может содержать экстремальные и непредвиденные всплески мощности, по уровню соответствующие пределу пиковой мощности для данного громкоговорителя, допустим, 1200 Вт. Предположим, что масса звуковой катушки драйвера равна нулю, а теплопроводность неизмеримо высокая. В этом случае во время работы драйвера скорость разогрева его звуковой катушки не будет отставать от скорости нарастания электрической мощности, выделяющейся на электрическом сопротивлении звуковой катушки (Z_гр.). Поскольку реальные звуковые катушки имеют массу и теплопроводность, то скорость их разогрева отстает от скорости нарастания мощности программного сигнала.

Этим объясняется физический смысл способности драйвера переносить без термических повреждений короткие по уровню пики мощности, большие, чем средняя мощность (RMS). Эта способность драйвера позволяет измерить некоторый интервал времени, при котором звуковая катушка нагреется до критической температуры разрушения при подаче на драйвер всплеска (пика) мощности, соответствующего уровню пиковой мощности. Многие фирмы-производители строго оговаривают время действия такого рода всплесков мощности, которое нельзя превышать. Превышение паспортного времени действия экстремального всплеска мощности приведет к перегреву и термическому разрушению звуковой катушки драйвера.

Такие пики мощности могут возникать, к примеру, во время живой работы в результате переходных процессов в сетях питания звуковой аппаратуры. Различного рода обратные связи могут вызывать генерацию электрических колебаний с полной мощностью усилителя. Импульсные электромагнитные наводки на сигнальные кабели могут также служить причиной возникновения экстремальных всплесков мощности, например, от работы тиристорных световых диммеров или атмосферных разрядов.

Современные цифровые контроллеры акустических систем позволяют своевременно отсекать всплески напряжения, внезапно возникшие в программном сигнале и опасные по амплитуде для громкоговорителей. Выбор параметров и настройку таких приборов нужно производить так, чтобы это не мешало достоверно (то есть без динамических искажений) воспроизводить с требуемой атакой составляющие программного (музыкального) сигнала, к примеру, атаку звука малого барабана. Также желательно использовать профессиональные сетевые фильтры и уделять должное внимание заземлению оборудования. На длинных линиях передачи программного сигнала, особенно тех, которые проходят под открытым небом, рекомендуется устанавливать системы предохранительных разрядников.

VII. Выбор мощности для громкоговорителя в случае, если в техническом паспорте указаны два и более значений мощности

Стоит повторить сказанное выше: громкоговоритель, нормируемый как150-ваттный (150 Вт IEC) согласно методу тестирования IEC, подвергался в течение восьми часов воздействию мгновенной мощности 600 Вт (peak power). Сказать, что «данный громкоговоритель потребляет мощность 150 Вт, и поэтому он 150-ваттный» было бы неправдой и не соответствовало бы физическому смыслу, так как реальные мгновенные мощности, выделяющиеся на импедансе громкоговорителя при воспроизведении программного сигнала, гораздо больше.

Выражение пределов мощности громкоговорителя «одним числом», как это принято, скажем, для утюгов и электроплиток, является неправильным из-за невозможности упростить выражение сложного по природе процесса преобразования мощности программного сигнала. Фраза: «Мощность данного громкоговорителя 150 Вт» не несет, по сути, никакой полезной информации о пределах его мощности и программных сигналах, которые должны им воспроизводиться.

Два фактора мощности (IEC или RMS и Peak) являются грамотной и понятной для звукоинженеров формой выражения пределов мощности громкоговорителя, исходя из которых осуществляется точный подбор усилителя для каких-либо условий применения, а также сравнение громкоговорителей.

В заключение следует сказать, что мощность, потребляемая громкоговорителем, является не единственной физической величиной, определяющей связь между программным сигналом и тем звуковым давлением, которое получается в результате усиления. Поэтому сравнение (оценку) громкоговорителей целесообразно производить в комплексе с показателями звукового давления, диаграммами направленности и амплитудно-частотными характеристиками (АЧХ). Кроме того, нужно производить акустические расчеты, направленные на оптимальную интеграцию акустических систем в данное пространство (комнату, зал, стадион).

Источник