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

Номинальная мощность колонок

При выборе акустической системы покупатель зачастую ориентируется на указанные производителем параметры мощности. Что означают эти величины и как их правильно подобрать, мы расскажем в нашей статье.

Что такое номинальная мощность?

Это параметр, который показывает, в каких пределах сигнала акустика может работать стабильно и с оптимальным звучанием в течение всего срока эксплуатации.

ВАЖНО. Термин как таковой характеризует не громкость звука, а надежность функционирования АС.

Номинальный показатель ограничивается нелинейными звуковыми искажениями, в их стандартном диапазоне. Такие колебания человеческое ухо не слышит, они появляются на выходе из колонок (усилителя), но отсутствуют в источнике звука. Иными словами, данная величина напрямую зависит от объема нелинейных искажений и поэтому ее реальное число значительно меньше, например, максимальной мощности аппаратуры.

Есть другое определение термина: это значение, вырабатываемое в среднем положении регулятора громкости сабвуфера.

Недобросовестные производители зачастую используют рекламный трюк: маскируют под стандартным числом другие цифры (пиковая величина и т.д). В бюджетной аппаратуре, как правило, сложно найти правильный показатель.

В России в качестве основных величин акустики используются номинальная и синусоидальная мощности. Последний параметр указывает реальное значение сигнала, при котором сохраняется длительная и стабильная работоспособность акустики. Синусоидальный показатель повсеместно вытесняет номинальные значения, он указывается в наименовании колонок и в паспортных данных.

НА ЗАМЕТКУ. Европейские стандарты вместо номинального уровня используют термин DIN, это аналог синусоидальной величины.

Что такое пиковая мощность и мощность RMS

Наряду с номинальным показателем, эти два параметра объективно характеризуют реальные возможности вашей акустической системы. Иные термины (суммарные и др.) имеют вторичное значение.

Пиковая мощность PMPO обозначает способность аппаратуры выдержать определенный звуковой предел, не получая повреждений. Действие пика с частотой 100 Гц длится при испытаниях до 1 секунды. Нелинейные искажения при расчете игнорируются.

Например, в паспорте указано 450 Вт (PMPO). Это значит, что после воздействия сигнала такой величины динамические головки сохранили полную работоспособность.

Максимальная (или предельная) мощность RMS показывает, на каком уровне сигнала система может работать в течение часа без поломок. Показатель замеряется при подаче звука частотой 1000 Гц, при этом нелинейные колебания держатся в определенных границах.

Например, в инструкции указано 20 Вт (RMS). Это значит, что колонки при этом значении способны транслировать сигнал длительное время, сохраняя работоспособность динамических головок.

Можно встретить завышенные данные RMS в паспорте к устройству. Это объясняется тем, что при испытаниях используются завышенные искажения, при которых звук превращается в набор хрипов. Такие ложные сведения остаются на совести производителя.

Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться, что такое мощность колонок и как правильно понимать ее указанные значения.

Источник

Особенности стандартов, описывающих мощность в звукотехнике

Многим иногда приходилось задумываться, что же именно обозначает мощность, в том или ином виде приводимая в паспортах акустических систем и звукоусилительной аппаратуры. Материалов на эту тему в сети и печатных изданиях встречается на удивление мало, внятных ответов на вопросы тоже.

Попытаюсь хоть как-то уменьшить число белых пятен в этой области. Некоторые, более точные описания определений возникли у меня в диалоге, при попытке лучше объяснить собеседнику их смысл. Часть своих определений я попросту вытащил из конференции, где многократно уже пытался дать доступные ответы на подобные вопросы, попутно шлифуя тексты своих ответов.

Международные стандарты

RMS (Root Mean Squared) — среднеквадратичное значение мощности, ограниченной заданными нелинейными искажениями.

Мощность замеряется синусоидальным сигналом на частоте 1 кГц при достижении 10% THD. Она вычисляется, как произведение среднеквадратичных значений напряжения и тока при эквивалентном количестве теплоты, создаваемой постоянным током. То есть, эта мощность численно равна квадратному корню из произведения квадратов усредненных величин напряжения и тока.

Для синусоидального сигнала среднеквадратичное значение меньше амплитудного в V2 раз (× 0,707). Вообще же, это виртуальная величина, термин «среднеквадратичный», строго говоря, может быть применен к напряжению или силе тока, но не к мощности. Известный аналог — действующее значение (все знают его для сети электропитания переменным током — это те самые 220 В для России).

Таким образом, стандарт RMS был одной из не самых удачных попыток описать параметры звуковой аппаратуры, которые не отражают громкость, как величину.

В усилителях и акустике этот параметр тоже, по сути, имеет весьма ограниченное применение — усилитель, который выдает 10% искажений не на максимальной мощности (когда возникает клиппинг, ограничение амплитуды усиливаемого сигнала с возникающими специфическими динамическими искажениями), еще поискать. До достижения максимальной мощности искажения транзисторных усилителей, например, не превышают зачастую сотых долей процента, а уж выше резко возрастают (нештатный режим). Многие акустические системы при длительной работе с таким уровнем искажений уже способны выйти из строя.

Для совсем уж дешевой техники указывается другая величина — PMPO, совсем уж бессмысленный и никем не нормированный параметр, а значит, друзья-китайцы измеряют его так, как бог на душу положит. Если точнее, в попугаях, причем каждый в своих. Значения PMPO часто превышают номинальные вплоть до коэффициента 20.

PMPO (Peak Music Power Output) — пиковая кратковременная музыкальная мощность, величина, которая означает максимально достижимое пиковое значение сигнала независимо от искажений вообще за минимальный промежуток времени (обычно за 10 mS, но, вообще, не нормировано).

Как следует из описания, параметр еще более виртуальный и бессмысленный в практическом применении. Посоветую эти значения не воспринимать всерьез и на них не ориентироваться. Если вас угораздило покупать аппаратуру с параметрами мощности, указанными только, как PMPO, то единственный совет — послушать самостоятельно и определить, подходит это вам или нет.

DIN 45500 — комплекс общепринятых стандартов IEEE, описывающих различные звукоусилительные характеристики аппаратуры более достоверным образом.

DIN POWER — значение выдаваемой на реальной нагрузке (для усилителя) или подводимой (к АС) мощности, ограниченной нелинейными искажениями.

Измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD (нелинейных искажений).

Строго говоря, есть и другие виды измерений, например, DIN MUSIC POWER, описывающая мощность уже музыкального сигнала. Обычно указываемая величина DIN music выше, чем приводимая как DIN.

Информации по данному стандарту у меня немного, привожу только то, что удалось собрать.

Отечественные стандарты

Иногда это приводило к парадоксам — при искажениях типа «ступенька», возникающих в усилителях класса АВ на малых уровнях громкости, уровень искажений мог снижаться при увеличении выходной мощности сигнала до номинальной. Таким образом достигались рекордные номинальные характеристики в паспортах усилителей, с крайне низким уровнем искажений при высокой номинальной мощности усилителя. Тогда как наивысшая статистическая плотность музыкального сигнала лежит в диапазоне амплитуд 5–15% от максимальной мощности усилителя. Вероятно, поэтому российские усилители заметно проигрывали на слух западным, у которых оптимум искажений мог быть на средних уровнях громкости, тогда как в СССР шла гонка за минимумом гармонических и иногда интермодуляционных искажений любой ценой на одном, номинальном (почти максимальном) уровне мощности.

Максимальная долговременная мощность определяется нарушением тепловой прочности громкоговорителей АС (сползанием витков звуковой катушки и др.).

Общая терминология

Розовый шум (используемый в этих испытаниях) — группа сигналов со случайным характером и равномерной спектральной плотностью распределения по частотам, убывающей с увеличением частоты со спадом 3 дБ на октаву во всем диапазоне измерений, с зависимостью среднего уровня от частоты в виде 1/f. Розовый шум имеет постоянную (по времени) энергию на любом из участков частотной полосы.

Белый шум — группа сигналов со случайным характером и равномерной и постоянной спектральной плотностью распределения по частотам. Белый шум имеет одинаковую энергию на любом из участков частот.

Октава. Музыкальная полоса частот, соотношение крайних частот которой равно 2.

Электрическая мощность. Мощность, рассеиваемая на омическом эквивалентном сопротивлении, равном по величине номинальному электрическому сопротивлению АС, при напряжении, равном напряжению на зажимах АС. То есть, на сопротивлении, эмулирующем реальную нагрузку в тех же условиях.

Источник

Немного о мощности акустических систем

Когда речь заходит о мощности акустических систем, нужно четко представлять себе, что, собственно, имеется ввиду. Применительно к акустическим системам можно говорить о пяти «разновидностях» мощностей. Перечислю их в порядке убывания.

Максимальная кратковременная мощность (МКМ) — это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую АС выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1 секунды (испытания повторяют 60 раз с интервалом в 1 минуту).

Максимальная долговременная мощность (МДМ) — это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую АС выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1 минуты (испытания повторяют 10 раз с интервалом в 2 минуты)

Максимальная синусоидальная мощность (МСМ) — это электрическая мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот, которую АС длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений.

Максимальная шумовая мощность (МШМ) — это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую АС длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений.

Номинальная мощность (НМ) — это заданная электрическая мощность, при которой нелинейные искажения АС не должны превышать требуемые.

Теперь несколько простейших соотношений, проверенных на практике:

В наши дни тенденция колонкостроения такова, что акустика выпускается преимущественно крайне низкочувствительная — 82-86 реальных дБ/Вт/м, а в среднем 84. Даже если взять такие АС, как ATC SCM20SL:

с паспортной МКМ 300 Вт и реальной чувствительностью 83 дБ, то максимальное звуковое давление, которое пара таких АС сможет, не сгорев, длительно развивать в реальных условиях прослушивания, составит все те же 90 дБ.

Для сравнения рупорные АС Technics SB-660, имеющие МКМ всего 70 Вт, но чувствительность (реальную) 95 дБ, легко обеспечивают в аналогичных условиях звуковое давление более 100 дБ:

Если же рассмотреть относительно классические нерупорные АС вроде Technics SB-8000 (реальная чувствительность 92 дБ, МКМ = 200 Вт):

Или полу-рупорные Technics SB-G920 (реальная чувствительность 98 дБ, МКМ = 380 Вт), то можно легко и непринужденно получить звуковое давление в 97 дБ или 110 Вт соответственно:

Такая акустика звучит нормально даже в помещении объемом 200 м 3 (комната площадью 50 м 2 с потолками 4 м).

Для классической акустики:

SLP(реал.) = [реал. чувствительность АС] + [10 х log(МКМ/13)] — 7, дБ

Для рупорной акустики:

SLP(реал.) = [реал. чувствительность АС] + [10 х log(МКМ/13)] — 1, дБ

Напоминаю, что МКМ — это то, что написано на шильдике АС, или максимальная цифра мощности, указанная в паспорте или технических характеристиках.

6 комментариев: Немного о мощности акустических систем

Гораздо интереснее обозначение, например, мощность 20 ватт RMS.
Что это значит? (Заумные разъяснения с «квалдратными трехчленами» можно и нужно во внимание не принимать).
Речь идет не о «бумажных» динамиках, а о динамиках с резиновым подвесом, которые обеспечивают лучшее воспроизведение низких частот, но сильно уступают в звуковом давлении (громкости) при той же подведенной синусоидальной (электрической) мощности – то есть примерно в 16 раз!
Таким образом, активная компьютерная стереопара 2 х 20 ватт обеспечивает звуковое давление равное давлению бумажного динамика при мощности 1,25 ватта (на канал). Это очень громко для жилой комнаты.
Все усилители НЧ работают в пределах допустимых паспортных искажений только до 15% своей мощности. 125 х 0,15 = 0,1875 вт или примерно 200 мвт. Это соответствует средней мощности стандартного кухонного репродуктора 0,25 вт, то есть достаточно громко. Если вам нужна музыка для танцев, то мощность АС должна быть не менее 40 – 60 вт. RMS, что соответствует выходной мощности ламповой радиолы с бумажной акустикой примерно 4 вт. Это очень громко! Но «золотые 15%» остаются в пределах 0,9 ватт на канал, что тоже очень громко.
Примерно так…

.
Максимальная «шумовая мощность», как правило, вдвое больше мощности номинальной или «паспортной». Рекомендуемая мощность в полтора раза меньше номинальной (для 10 вт. номинальной – это 6 – 7 ватт).
Минимальная воспроизводимая АС мощность – примерно 30% от номинальной, то есть 3 – 4 ватта при номинальной мощности 10 вт.
Но это рекомендации, можно слушать и в режиме «интим» (– 20 Дб).
.

Все эти мощности приведены либо в шумовых сигналах, либо в синусоидальных. Некоторые личности смогут сжечь очень выносливые головки слабым усилителем, потому что сигнал будет ни шумовой, и тем более ни синусоидальный. Прямым током который плюется слабый усилитель (клипинг), можно с легкостью сжечь довольно мощные головки и ас. Поэтому рекомендуется приобретать усилители с запасом по мощности.

Добрый вечер, Александр!
Хотел бы внести чисто умозрительное уточнение: мне не совсем понятно, что есть “прямой ток” (я знаю прямой ток через диод, например). Под “клипингом” понимаю ограничение амплитуды сигнала, которое неизбежно ведёт к появлению гармоник сигнала (2F, 3F, 4F), энергии которых и достаточно, чтобы сжечь звуковую катушку ВЧ динамика ( особенно, если тембр ВЧ “задрать”).
Никакой ФВЧ высокочастотника тут не в помощь, так как он с “готовностью” пропустит и сигнал и его гармоники — то есть искаженный сигнал.
Про сжигание НЧ головок при помощи “клипинга” я ничего не слышал.
Добавлю, что ни при каком раскладе “постоянка” (может, это и есть “прямой ток” в понимании автора комментария) через катушку не потечёт, так как звуковая катушка — линейный элемент цепи, а постоянная составляющая может появиться при протекании переменного тока (токов) и его гармоник через нелинейный элемент.

Ограничение синусоиды и есть кратковременные выплески постоянки, гармоники там естественно появляются “дисторшен”. И катушка нч тоже запросто пропускает прямой ток, например подключив к ГДН АКБ от телефона или автомобиля.

Мечтающие о рекордах в SPL дисциплинах спалят что угодно и где угодно. Если раньше не оглохнут. Берегите уши!

Источник