что значит мощность на канал
Аудиофилькина грамота: немного букв о критериях качества, характеристиках и классах HI-FI усилителей
В комментариях к предыдущим статьям возникало масса вопросов относительно выбора HI-FI усилителя. Судя по комментариям и специфическим форумам, на текущий момент актуальны вопросы о критериях качества звука при выборе современных усилителей, о паспортных характеристиках, значимых при покупке, о зависимости качества (верности воспроизведения) от класса усилителя. Отдельно спрашивают о том, действительно ли все усилители класса D хуже, чем усилители других классов. Под катом краткие ответы на эти вопросы.
Критерии качества и проблема компетенций потребителя
Существует несколько подходов потребительского определения качества, но ни один не дает гарантию удачной покупки. Если верность воспроизведения и мощность (громкость) можно оценить субъективно, то с надежностью и стабильностью параметров могут возникнуть проблемы. Сталкивался даже со случаями, когда очень прилично звучащие дорогие усилители малоизвестных high end производителей начинали работать как генераторы, начинали издавать гул в приступе самовозбуждения.
Если не вдаваться в подробности, то для понимания качества продукта следует обладать минимальными познаниями в схемотехнике усилителей и физике процессов, на которых они построены, иметь на руках схему конкретного усилителя и знать об особенностях элементов, использованных в конструкции устройства. Т.е. в идеале для такой оценки нужно быть инженером или как минимум опытным радиолюбителем. Большинство покупателей такими компетенциями не обладает. Это дает возможность для многочисленных маркетинговых манипуляций, начиная от внешнего вида устройства, заканчивая манипулятивным подходом к измерениям базовых параметров.
Формальными критериями качества усилителя для потребителя являются данные мануалов или даташитов. Следует помнить, что они отражают реальную картину лишь в том случае, если измерения проведены в рамках принятых стандартов и там обязательно должна быть указана мощность устройства, диапазон воспроизводимых частот и неравномерность АЧХ, коэффициент нелинейных искажений, соотношение сигнал/взвешенный шум, перечислены аналоговые и цифровые интерфейсы. Реже в документации можно встретить данные о демпфинг-факторе, переходном затухании между каналами и различии усиления каналов.
Мощность
Любые данные в даташитах могут искажаться с целью маркетингового манипулирования. Чаще это происходить с мощностью, о чем мы писали здесь. Так, вместо RMS и DIN, которые имеют четкие критерии расчета, могут использоваться термины вроде program power, которые, по сути, ничего не значат, так как методика расчета мощности известна только создателям усилителя. Тут имеет смысл посмотреть на значение потребляемой мощности, если она приблизительно равна, незначительно больше, и тем более, если меньше заявленной program power, то данные о мощности явно искажены, а использованная методика измерения не дает увидеть сколько-нибудь реальной картины.
Для потребителя это означает, что следует искать в указание RMS и то, что ориентироваться на значение Program power нельзя, т.к. это значение фактически означает т.н. маркетинговую мощность устройства. Достоверные значения это:
DIN — значение мощности на реальной нагрузке (для усилителя), ограниченной появлением нелинейных искажений. Измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD (КНИ). Этот стандарт расчета мощности идентичен японскому стандарту EIAJ, принятому Electronic Industries Association of Japan.
DIN Music Power описывает значение длительной нагрузки музыкальным сигналом без риска повреждения. IEC Power — тот же DIN Music Power, но со строго определённой длительностью измерений в 100 часов.
RMS (Rated Maxmum Sinusoidal) — максимальная (предельная) синусоидальная мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно на 20 — 25 % выше DIN. RMS практически аналогичен AES power, определённый стандартом AES2-1984.
В советской и российской документации также можно встретить параметр “Номинальная мощность” — он определяется при среднем положении регулятора громкости усилителя, при которой остальные параметры устройства соответствуют заявленным в техническом описании. Это манипулятивный показатель, как и program power, так как может измеряться при наиболее выгодном значении нелинейных искажений и может подгоняться под действующие стандарты. Что интересно, при всей манипулятивности “Советский номинал”, как правило, ниже прочих значений, например, номинальная мощность 35 Вт приблизительно соответствует 110 Вт RMS (AES power), 90 Вт — IEC Power (DIN Music Power). Значения Program power обычно в два раза (и более) больше RMS, т.е. 35 Вт номинала могут соответствовать 220 Вт Program power.
АЧХ и частотный диапазон
Ещё интересней с частотным диапазоном. Известно, что человек способен слышать частоты от 20 Гц до 20 кГц, при этом в музыкальном сигнале HiRes форматов могут сохраняться ультразвуковые составляющие записи. При этом, очевидно, что широкий частотный диапазон усилителя создается не просто так. Повышение верхнего порога частотного диапазона — это способ улучшить переходную характеристику усилителя, так как области верхних частот соответствует переходная характеристика в области малых времен. Подробнее об этом здесь.
Так, действующие до настоящего времени ГОСТ 24388-88. Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические условия, частично заимствованный из немецкого стандарта DIN 45500 1977 года и доработанный, предполагает для усилителей нулевой группы сложности (т.е. высокой верности воспроизведения) частотный диапазон 10 до 40000 Гц, а для усилителей первой группы сложности — от 20 до 25000 Гц.
При этом неравномерность в стандарте указывается как раз в диапазоне слышимых частот и должна составлять не больше ±0,3 дБ для нулевой и ±0,5 для первой группы. Актуальным международным стандартом для усилителей является IEC 60268-3: 2018, нормы стандарта относительно АЧХ практически идентичны российскому (советскому) ГОСТ и немецкому DIN 45500.
Для потребителя это означает, что имеет смысл выбирать усилитель с диапазоном воспроизводимых частот как минимум от 20 Гц до 20 кГц с неравномерностью АЧХ не более ±0,5 дБ. Также, если верность воспроизведения очень критична, имеет смысл выбирать усилитель с диапазоном от 10 Гц до 40 кГц (и выше) и неравномерностью в слышимом спектре (от 20 Гц до 20 кГц) не более ±0,3 дБ. Подчеркну, не потому, что покупатель стал летучей мышью и слышит выше 20 кГц, а от того, что расширение частотного диапазона улучшает переходную характеристику.
КНИ (THD)
К значимой характеристике усилителя, которая объективно говорит о качестве, относится коэффициент гармонических (нелинейных) искажений (total harmonic distortion), согласно того же советского стандарта для предварительных и интегральных усилителей (как отдельных устройств) он должен составлять до 0,005% и для усилителей мощности до 0,007% для нулевой группы. А также 0,05% и 0,07%, соответственно, для первой группы. Как и в случае с АЧХ, аналогичные требования существуют во всех современных (и не очень) мировых стандартах для аудиоаппаратуры высокой верности воспроизведения.
Для потребителя это означает, что имеет смысл искать усилитель со значением КНИ с максимальным значением КНИ от 0,07%, а при высоких притязаниях и аудиофильских требованиях к верности воспроизведения 0,007% и ниже. Надо сказать, что найти такой усилитель достаточно просто, так как большинство современных могут похвастаться сравнительно низким КНИ.
Надо отметить, что помимо гармонических искажений, усилительная аппаратура является источником интермодуляционных, которые крайне редко попадают в даташиты, а между тем, серьезно вредят верности воспроизведения, воспринимаются, как замыленность звука. Стандарт DIN 45500, считающийся источником норм для аппаратуры HI-FI-класса, определял, что для усилителей высокой верности воспроизведения “коэффициент интермодуляционных искажений (IMD) в полосе воспроизводимых частот 250—8000 Гц (также вне этой полосы при снижении уровня звукового давления на 6 дБ)”, не должен превышать 3 %.
Из 400 даташитов и мануалов усилителей, которые мне доводилось видеть за последнее время, значения IMD были указаны в пяти, все они стояли больше 100К рублей. И дело даже не в том, что производитель во чтобы-то ни стало пытается скрыть истину, а в том, что измерение дополнительного параметра, о котором знает от силы 0,1% потребителей массовой техники, расценивается как не очень рациональное решение.
Для потребителя это означает, что скорее всего даже в документах достаточно дорогих устройств он этого параметра не найдёт. Определить интермодуляции можно на слух для этого достаточно использовать записи детского и женского дикант хора. Нужно постараться сконцентрировать внимание на отдельных голосах, если этого сделать не удаётся, а отдельные голоса слышаться не четко — вероятно, речь идёт о достаточно большом коэффициенте интермодуляционных искажений. Важно также понимать, что их источником может быть не усилитель, а акустическая система, поэтому для этого субъективного теста имеет смысл использовать лучшую из возможных акустических систем либо сравнение с неким эталонным усилителем на одной акустической системе.
Отношение сигнал/взвешенный шум
Отношение сигнал/взвешенный шум — параметр усилителей, демонстрирующий уровень шума при отсутствии сигнала. В соответствии с упоминавшимися стандартами, соотношение сигнал/взвешенный шум должно быть не менее 80 — 90 дБ для предварительных и интегральных HI-FI усилителей и 100 — 110 для усилителей мощности высокой верности. Минимальным значением для предварительных и интегральных усилителей является 63 дБ и для усилителей мощности — 86 дБ. Надо сказать, что с этим параметром у большинства современных усилителей полный порядок, и если значения существенно отличаются от приведённых выше, можно говорить, что речь идёт явно об устройстве низкого качества.
Потребителю имеет смысл обратить внимание на соотношение сигнал/взвешенный шум, так как попытки сделать схемотехническое решение дешевле или не очень профессиональный подход к разводке печатной платы в современной аппаратуре иногда дают плачевные результаты. Важно, чтобы значение было как минимум 60-80 дБ, для притязательных меломанов следует ориентироваться на 90 дБ и выше.
Ламповые чудеса
Иногда в дорогих ламповых устройствах показатель сигнал/взвешенный шум ниже, в силу несовершенства архаичных схемотехнических решений, когда этот параметр отдается в “жертву” ради каких-либо других полезных, с точки зрения создателей или эксцентричных потребителей, эффектов, например, какого-то характерного звучания, которое оценивают, как более “музыкальное”, “тёплое”, “жанрово совместимое”. К слову, аналогичная история происходит с нелинейными искажениями. Так, коэффициент гармоник даже в сверхдорогих ламповых усилителях может достигать 3 и даже 5%.
Классы усилителей
Традиционно считается, что наибольшей верностью воспроизведения обладают усилители класса A. В теории, простая схемотехника и, как правило, однотактный режим работы без отсечки сигнала позволяет свести к минимуму нелинейные искажения (как THD, так и IMD), а также уменьшить порядок гармоник. Обратной стороной решения являются крошечные КПД, которые редко превышают 15 — 17%, а соответственно, дополнительными проблемами становятся громадные размеры и масса. Закономерно растет и энергопотребление.
Для потребителей, стремящихся к максимальной верности воспроизведения, не стесненных в средствах и не опасающихся огромной массы и габаритов — этот вариант идеален. Для всех остальных не рационален и неприемлем.
В классе B, режим работы двухтактный, элемент (лампа, npn-транзистор) воспроизводит либо положительные, либо отрицательные(pnp-транзисторы) входные сигналы. При этом угол проводимости равен 180° или незначительно превосходит эту величину, в связи с чем растут IMD и THD. Достоинством режима является сравнительно высокий КПД, который в теории может достигать 75%. Сегодня этот класс почти полностью заменили усилители класса D класса A/B.
Из класса АВ, понятно, что это попытка объединить высокий КПД и низкий коэффициент нелинейных искажений. Чтобы отказаться от ступенчатого перехода, существующего в классе B, применяют угол отсечки 90 градусов и более при переключении усилительных элементов. Соответственно, рабочая точка находится в начале линейного участка вольтамперной характеристики. По этой причине исключается запирание усилительных элементов и через них протекает ток покоя, порой достаточно значительный. Это несколько снижает КПД, по сравнению с классом B, но значительно уменьшает нелинейные искажения. Недостатком этого класса является незначительная проблема стабилизации тока покоя, которая решается различными способами.
Самым распространенным, дешевым и высокопроизводительным, а также одним из самых спорных классов усилителей, является класс D. Такие усилители часто называют цифровыми, так как для усиления используется ШИМ-модуляция. Они состоят из блока фильтрации, 4-х канального ШИМ-контроллера, усилителя тока, выходного НЧ-фильтра, блока защит и блока питания. Ключевое достоинство: предельно высокий, по сравнению с другими классами КПД, в теории способный достигать 90% и более. Также класс D имеет ряд проблем, а именно:
Сухой остаток
Основными критериями качества для усилителей являются такие параметры, как мощность, АЧХ, THD. Также имеет смысл обратить внимание на IMD и соотношение сигнал/взвешенный шум. Стандартами, созданными в разных странах за после 40 лет описаны значения этих, которым должны соответствовать усилители высокой верности воспроизведения, к таким стандартам относятся DIN 45500, ГОСТ 24388-88, IEC 60581, IEC 60268-3: 2018, в соответствии с нормами которых созданы большинство современных усилителей. Усилитель высокой верности воспроизведения можно построить в любом классе, в том числе и в классе D, которые в настоящий момент являются наиболее распространёнными. Я постарался выбрать критерии наиболее значимые для верности воспроизведения усилителя. Описал безусловно не все, так демпфинг фактор, разделение каналов по усилению и переходное затухание между стереоканалами я оставил для других материалов. Если вам есть, что добавить — буду искренне признателен за дополнительные сведения в комментариях.
В нашем каталоге представлен широкий ассортимент разнообразной электроники: наушников, усилителей, акустических систем, телевизоров и других устройств, мы также не обошли стороной приверженцев божественного звука.
Как выбрать автомагнитолу
Современный автомобиль невозможно представить без аудиосистемы. Сегодня большинство автомобилей оснащаются магнитолами еще на заводе даже в минимальных комплектациях. Но это не значит, что нынешний автолюбитель никогда не сталкивается с проблемой выбора магнитолы – количество машин, выходящих из ворот завода без штатной магнитолы «на борту» еще достаточно велико. Да и возможности магнитол «по умолчанию» зачастую довольно средние – редкое штатное устройство позволит подсоединиться по Bluetooth к аудиотеке смартфона или использовать аудиосистему для разговоров по сотовому в режиме hands-free.
Характеристики автомагнитол
Стандартный типоразмер определяет высоту устройства. Ширина всех моделей одинакова – 180 мм. А вот по высоте они подразделяются на два типа: 1 DIN (50 мм) и 2 DIN (100 мм).
В первую очередь следует посмотреть на штатное место под магнитолу в вашем автомобиле – если там 1 DIN, то выбирать не из чего – двухдиновая магнитола туда просто не полезет.
А вот если производитель оставил под магнитолу 2 DIN, то вариантов становится больше – однодиновая магнитола легко ставится в двухдиновое гнездо с помощью переходной рамки.
И хотя большинство параметров автомагнитолы от типоразмера не зависит, у 1DIN и 2DIN магнитол есть и другие различия, кроме размера:
— двухдиновые магнитолы дороже;
— элементы управления на двухдиновых магнитолах могут быть крупнее и удобнее;
— только среди двухдиновых магнитол встречаются модели с 10-12 кнопками для выбора предустановленных радиостанций «одним нажатием»;
— двухдиновые магнитолы могут иметь экран большего размера, что важно для устройств с возможностью проигрывания видео и с поддержкой камеры заднего вида.
Впрочем, по последнему пункту не все так однозначно – среди однодиновых магнитол есть модели с большим выдвижным экраном.
Максимальная выходная мощность – это пиковая мощность, которую усилитель магнитолы может выдать в принципе. Параметр важный, но при выборе магнитолы пользоваться им следует с осторожностью: общепринятой методики измерения максимальной мощности не существует, каждый производитель определяет её самостоятельно. Кроме того, продолжительная работа на такой мощности невозможна, а номинальная выходная мощность обычно в разы (а то и в десятки раз) ниже пиковой.
Для недорогой автомагнитолы без преобразователя напряжения выходная мощность в принципе не может быть больше 50 Вт. Стандартное сопротивление динамиков 4 Ом, если принять, что выходное напряжение не может быть больше напряжения питания, то из формулы мощности
. Выбирая недорогую автомагнитолу, не рассчитывайте получить больше этого значения, какие бы числа не были нарисованы на коробке.
Если в характеристиках магнитолы приведена максимальная синусоидальная мощность (RMS) то ориентироваться следует именно на нее. Если же этой информации нет, то максимальную выходную мощность следует рассматривать только в комплексе с классом устройства и честностью производителя. У дешевой модели малоизвестного производителя RMS может отличаться от указанной мощности раз в 20-40. В то же время у моделей известных производителей RMS ниже максимальной мощности всего в 2-3 раза. Но для магнитол в одном ценовом сегменте разницы между 4х40 и 4х50 на слух вы вряд ли заметите.
Все автомагнитолы по максимальной мощности можно условно поделить на три группы:
4х35 Вт и менее – недорогие магнитолы, способные обеспечить автомобиль звуком по минимальной цене. На этом их достоинства, как правило, исчерпываются.
В диапазоне 4х40 – 4х60 Вт находится основная масса автомагнитол. Дальше все зависит от комплектующих и качества сборки.
Во-первых, следует обратить внимание на цену устройства и на производителя. Двуполярный преобразователь, позволяющий увеличить напряжение питания, а следовательно, и мощность устройства, на дешевые модели не устанавливается. Да и производитель «с именем» вряд ли пойдет на явный обман.
Во-вторых, можно проверить номинал предохранителя на тыльной стороне автомагнитолы. У большинства устройств там стоит красный 10 А предохранитель, т.е. номинальная мощность устройства не может быть больше 10*14 = 140 Вт. Магнитола с таким предохранителем в принципе не может давать больше 140/4=35 Ватт на канал.
Количество выходных каналов усилителя автомагнитолы – это первое число в обозначении максимальной мощности: 2х35, 4х35 и.т.д. Количество каналов определяет количество независимых динамиков, которые можно подключить к магнитоле.
Четырехканальные магнитолы стоят незначительно дороже двухканальных, поэтому они сегодня наиболее распространены.
Двухканальная может потребоваться разве что для небольших грузовых машин. В отличие от автоусилителей, трех- и пятиканальных магнитол практически не бывает. Если вы хотите установить в машину сабвуфер, обратите внимание на наличие линейного выхода для него и готовьтесь к установке автоусилителя либо выбирайте среди активных сабвуферов – мощности встроенного в магнитолу усилителя для «саба» недостаточно.
Тип дисплея.
Сегментныйдисплей недорог и способен отобразить необходимый минимум информации по звучащему треку или прослушиваемой радиостанции. Но возможности такого экрана невелики.
При выборе магнитолы с сегментным дисплеем обратите внимание на цвет его подсветки. Многие магнитолы предоставляют возможность выбора цвета, но если этого нет, то лучше подобрать модель с цветами подсветки экрана и кнопок, соответствующими подсветке элементов управления приборной панели автомобиля.
TFT или ЖК-дисплей уже представляет собой полноценный экран, как у смартфона или планшета.
Соответственно, и информацию он может отображать самую разную – от названий треков и RDS-сообщений радиостанций до видео с камеры заднего вида или построенного навигатором маршрута. Также ЖК-дисплеи могут быть сенсорными, что заметно увеличивает функциональность устройства. К сожалению, его цену ЖК-дисплей увеличивает не менее заметно.
Решив приобрести модель с ЖК-дисплеем, постарайтесь посмотреть на неё «вживую». Отображение информации на разных моделях производится по-разному – мелкий неконтрастный текст и невнятные иконки могут свести на нет все преимущества такого экрана.
Многие современные магнитолы имеют поддержку Bluetooth, и могут воспроизводить музыку с подключенных смартфонов и плееров.
Некоторые из них могут работать как Bluetooth-гарнитура, обеспечивая режим hands-free. Это очень важная опция, значительно повышающая безопасность вождения – из-за того, что водитель отвлекся на разговор по телефону, произошло (и, к сожалению, происходит) множество аварий.
Поэтому, выбирая новую автомагнитолу в машину, на поддержку hands-free следует обратить самое пристальное внимание. И обязательно при этом следует убедиться, что у магнитолы есть встроенный микрофон или же возможность его подключения (разъем на задней панели).
Разъемы на передней панели служат, как правило, для подключения источника звука или носителя с записанной музыкой.
Разъем AUX пригодится, если у вас есть плеер с линейным выходом. Туда же можно завести сигнал с разъема для наушников смартфона.
Разъем для карт памяти (microSD/SD/MMC) может быть полезен, если у вас есть сформированная аудиотека, которую вы всегда хотели бы иметь с собой. Тогда новые композиции можно будет прослушивать с USB-флешек (разъем USBсегодня есть практически на всех магнитолах), а хранящаяся на карте памяти аудиотека будет запасным вариантом, если музыка с флешки «не пойдет».
Разъемы на задней панели используются для подключения динамиков и дополнительного оборудования.
Разъем ISOсегодня является основным стандартом для подключения автомобильных аудиосистем. Даже если на корпусе магнитолы разъем другой, в комплекте наверняка есть переходник на разъем ISO.
Линейные выходы потребуются, если вы собираетесь устанавливать автоусилитель. Канальность линейных выходов может быть больше, чем канальность магнитолы – для подключения сабвуфера (3 и 5 каналов) и создания систем объемного звука (7 каналов).
Антенный входвряд ли у кого вызовет вопросы, а вот зачем их может понадобиться сразу два? 2х антенный вход используется на некоторых магнитолах для улучшения качества принимаемого сигнала – установленный в магнитоле DSP процессор, анализируя сигнал с двух разнесенных антенн, способен устранять некоторые помехи и шумы, возникающие вследствие отражения радиосигнала от зданий.
USBна задней панели может понадобиться для подключения дополнительных устройств. Либо его можно просто вывести удлинителем в бардачок и использовать для зарядки телефонов и прочих гаджетов.
Разъем подключения GPS-антенныесть на магнитолах со встроенным GPS-приемникоми навигатором, а подключаемая в него антенна, как правило, входит в комплект.
А вот разъемы RGBи NAVI используются, если GPS-приемника в магнитоле нет, но она может работать в качестве навигатора, получая данные от внешнего GPS-приемника по соответствующему интерфейсу.
Разъем для проводного (рулевого) пульта ДУ используется для возможности управления магнитолы с помощью руля, точнее, пульта, расположенного на руле или под рулем. Это позволяет выполнять основные операции с магнитолой, не ослабляя внимания над дорогой. Опция полезная, но имейте в виду, что сам рулевой пульт в комплект входит редко, чаще всего его нужно приобретать отдельно.
Также на задней панели могут располагаться аналоговые аудио- и видеовходы – для подключения внешнего источника звука и видео – видеорегистраторов, камеры заднего вида, DVD-проигрывателя и пр.
Диапазоны радиочастот
При рассмотрении этого параметра порой возникает некоторая путаница. Разобраться с ней можно с помощью следующей таблицы:
У разных моделей границы диапазонов могут быть смещены, так, японские магнитолы, не рассчитанные на международный рынок, принимают в FM диапазоне 76-90 МГц.
Часто возникает вопрос – поддержка какого диапазона должна быть, чтобы иметь возможность слушать переговоры дальнобойщиков? Ответ: никакого. Частота 27,135 МГц, используемая дальнобойщиками, не входит в сетку радиовещания и большинство радиоприемников её не принимают. Чтобы слушать дальнобойщиков, нужно покупать рацию.
Варианты выбора автомагнитол
Если вам нужен звук в автомобиль по минимальной цене, выбирайте среди бюджетных моделей.
Если у вас в машине под магнитолу отведено место в 1DIN, но вы хотите устройство с большим цветным экраном, выбирайте среди 1DIN моделей с выдвижным экраном.
Hands-free – это не только удобство, но и безопасность. Если вам приходится разговаривать в машине по телефону, выбирайте среди моделей с поддержкой Bluetooth и hands-free. Если хотите, чтобы собеседник вас хорошо слышал в режиме hands-free, выбирайте среди моделей с выносным микрофоном.
Подрулевой пульт ДУ также увеличивает безопасность вождения, магнитол с поддержкой управления на руле довольно много. К сожалению, пульт придется покупать отдельно.
Компакт-диски потихоньку уходят в прошлое, но если у вас много CD с любимой музыкой, выбирайте среди магнитол со встроенным CD-проигрывателем.
Одним из преимуществ большого экрана является возможность вывода на него изображения с камеры заднего вида. Магнитолы с парковочной камерой эту возможность предоставляют.