rms что это в звуке
Rms что это в звуке
Колонка: Behringer B215D
В описании:
универсальная активная 2-полосная акустическая система.
Пиковая мощность усилителя 450 Вт + 100 Вт,
Диапазон: 55 Гц-20 кГц.
Встроенный эквалайзер,
доп. выход для линкования нескольких акустических систем.
18SOUND здесь «отличился», заявляет пиковую *10 раз больше продолжительной, НО на протяжении 0мс. Лохи цепенеют. )))
Более того они не указывают длинну намотки катушки и глубину зазора, в связи с чем нельзя посчитать X-MAX.. Мягко говоря. НЕ СОЛИДНО!
Стандарты основаны на том, что любая музыка это динамический материал, с большим пик-фактором.
Следовательно громкоговоритель может совершенно безопасно отработать короткие пики в 4 раза мощнее (при соответствующем усилителе), без каких либо повреждений.
Оптимал использование усиление равное AES * 2, т.е. равное програмной мощности (PROG) громкоговорителя.
Конечно появляются риски сжечь АС, но даже с учетом пикфактора тяжелой музыки (
6дБ) мощность RMS/AES как минимум в 4 раза слабее программной, это RMS/AES * 0.5,
что является достаточно безопасным для АС, если её мощность заявлена честно.
Колонки и динамики сгорают именно от RMS/AES, т.е. от продолжительной мощности, а не от пиков, следовательно при понимании особенностей воспроизводимого материала
и выставлении соответствующей скорости срабатывания лимитеров, можно не беспокоится о целостности системы и при этом не потерять динамику системы.
Что такое RMS, значения сигнала, искажение сигнала
Современный производитель предлагает десятки вариантов замеров мощности звукового оборудования. Нам предлагают малышей с мощностью в тысячи Ватт и гигантские колонки с мощность в 100 Ватт. Кому же верить и как понять, что действительно громко и качественно? Давайте попробуем разобраться.
Что есть громкость?
Думаю многие согласятся с тем, что большая мощность не всегда означает большую громкость — многим известный секрет Полишинеля. Итак, громкость звука —
субъективная характеристика, она определяется интенсивностью звука, пропорциональной квадрату амплитуды (A) звукового давления (SPL), и восприимчивостью органа слуха, зависящей от частоты звука.
Не только мощность влияет на итоговое звуковое давление (SPL). Громкость тракта определяет сочетание мощности усилителя с чувствительностью акустики. Чем ниже чувствительность АС, тем более мощный УМЗЧ потребуется для того, чтобы её “раскачать”.
А для увеличение звукового давления на каждые 3 Дб потребуется удвоение 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.
RMS и его разновидности
Для условной градации песен по громкости и анализа динамического диапазона звукорежиссеры используют характеристику RMS в различных видах.
RMS – параметр, показывающий среднюю громкость звучания трека или какой-либо его части. С математической точки зрения RMS (Root Mean Square) – это среднеквадратическое значение громкостей всех семплов дорожки.
По сути, звуковой файл – это многократное чередование амплитудных пиков и провалов волны. Даже в очень громкой музыке невозможна ситуация, когда волна непрерывно находится на максимуме своей амплитуды, ей обязательно надо проходить через центральную ось, ведь звук – это колебания.
В любой записи есть определенное количество громких и тихих участков, а также участки с промежуточными значениями громкости. Минимальный дискретный участок звукового файла – это семпл. Каждый семпл в звуковой дорожке имеет свою амплитуду, то есть воспроизводится на определенной громкости.
При работе на частоте дискретизации 44,1 кГц в 1 секунде записи содержится 44100 семплов. Если композиция длится 1 минуту, то всего в ней 2,646 млн. семплов. Чтобы вычислить RMS, нужно громкость (амплитуду) каждого семпла возвести в квадрат, суммировать все получившиеся значения, потом это число разделить на количество семплов, и из результата вычислить квадратный корень. Как будто бы сложно, но на деле все элементарно:
Где a – это каждый отдельный семпл, n – количество семплов.
Среднеквадратическое – это почти то же самое, что знакомое всем из школы среднее арифметическое, только каждое слагаемое возводится в квадрат, а из общего результата дроби вычисляется квадратный корень.
Разные аудиоредакторы немного по-разному подходят к анализу RMS, но в целом концепция схожая. Очень удобен для этих целей Adobe Audition. При сборе статистических данных по файлу программа учитывает следующие показатели:
АКАДЕМИЯ МЮЗИКМЕЙКЕРА
Бывают ли «китайские» Ватты?
Если мы вернемся к мощности и рассмотрим её, как элемент маркетинговых игр, то получим следующее:
«Китайские» и «Советские» Ватты появились 20-25 лет назад, когда рынок заполнила новая техника из Поднебесной став настоящим конкурентом для старой техники из СССР. «Советские» Ватты считались настоящими, а китайские соответственно завышенными. Хотя тут все не совсем верно. 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.
Таким образом ГОСТ давал производителю право указать мощность, которая соответствует наименьшему значению коэффициента нелинейных искажений. И эти значения очень часто подгонялись под требования стандартов.
Зачастую это приводило к проблемам. Могли не учитываться искажения «ступенька», на малых громкостях в усилителях класса АВ. Таким образом на большой громкости искажения были минимальны, а на средних и низких значениях искажения катастрофически росли.
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.
Но конечно никто все равно не мог переплюнуть китайцев заявлявших 5000 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.
Понятно, что такие замеры могут давать значения в 20-30 раз выше номинальных. Однако в последнее время их практически не используют, а даже китайские производители стали указывать RMS.
Музыкальная сила
Полученное значение рассчитано на номинальном значении импеданса динамиков, поэтому результат субъективен и ненадежен. В этом случае, если вы видите, что производитель рекламирует свои динамики с указанием «музыкальной мощности» или просто мощности, не доверяйте ему, потому что это субъективная ценность, которая не дает существенного значения для определения мощности динамиков.
Program Power или PP
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.
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
В целом для абстрактной акустической системы мы можем получить примерно вот такую таблицу соотношения мощностей.
Таким образом, мы получили 7 разных значений в 11 различных стандартах. Из всего изложенного можно сделать выводы:
Также могу порекомендовать для оптимального усиления и при этом безопасной эксплуатации пары усилитель+АС для студийного и домашнего применения выбирать номинальную (или по IHF) мощность усилителя в два раза больше мощности акустики по стандарту AES. Для концертной аппаратуры, где используется живой голос и динамические инструменты, существует другое правило — номинал мощности усиления равен мощности акустики по AES
Root Mean Squared — RMS, измерения истинных среднеквадратичных значений качества электроэнергии
Морские волны подобны синусоидальной волне переменного напряжения, которая используется в качестве эталонной при при определении качества питания. Отклонения от чисто синусоидальной формы волны могут быть обусловлены гармоническими составляющими, некратными гармониками, а также импульсными или колебательными переходными процессами. Изменения амплитуды синусоидального сигнала можно классифицировать следующим образом: падения, всплески и продолжительное перенапряжение либо пониженное напряжение. В то время как изменения в частоте питающего напряжения сравнительно редки и возникают при серьезных неполадках оборудования, чаще имеет место сдвиг фаз при провалах и всплесках. Для того чтобы охарактеризовать или описать синусоидальный сигнал, находящийся под воздействием описанных факторов, влияющих на качество электроэнергии, используются измерения истинных среднеквадратичных значений (Root Mean Squared — RMS). Являющиеся полезными во многих ситуациях, в ряде случаев такие измерения могут оказаться неадекватными либо вводить в заблуждение.
AudioKiller’s site
Все началось со статьи “Диета для динамиков. (Спектр музыкального сигнала. Какой он на самом деле?)“, опубликованной в журнале “Автозвук”.
Многочисленные обсуждения показали, что тема интересна, актуальна и востребована, а в статье, к сожалению, недостаточно конкретной информации о современном состоянии вопроса. Поэтому захотелось самому кое-что повторить, а кое-что и исследовать такое, чего в статье нет вообще.
В многополосных акустических системах каждый из динамиков подключается к выходу усилителя через фильтр ВЧ, НЧ, либо полосовой. И естественно, что на каждый динамик поступает только часть всей мощности, отдаваемой усилителем. То какая это часть, зависит как от свойств самого фильтра (частоты среза и порядка), так и от свойств музыкального сигнала, воспроизводимого усилителем. А именно – от его спектра. В настоящее время принят ряд стандартов, “узаконивающих” определенное спектральное распределение музыки, например, DIN 45 573, IEC 268-5. Однако есть подозрения, что эти стандарты несколько устарели, и спектр современной музыки оказывается гораздо более насыщен верхними частотами, чем предполагается. В любом случае, дополнительное исследование на эту тему никому не помешает.
Перед данной работой ставились следующие цели:
Все, что здесь представлено, получено путем “компьютерного эксперимента”. Тем не менее, результаты достоверны, так как для работы использовались реально (и качественно!) работающие программы, а в качестве звукового материала – реальные музыкальные записи на компакт-дисках (обязательно аудио, не mp3 – вероятность аудиозаписи, полученной конвертированием из этого формата специально проверялась). По возможности использовались лицензионные диски. Реальные аналоговые измерения “в железе” дадут не сильно отличающиеся значения (а если учесть, что наиболее вероятным источником фонограмм являются именно CD…).
Для упрощения, предполагаем, что все динамики имеют одинаковую отдачу, сопротивление, и в фильтрах не используются цепи для подавления резонансов.
1-й эксперимент. Исследование спектров сигнала
Для исследования спектров были выбраны 8 композиций различных жанров (рок, диско, легкая музыка 60-х, современное диджейское “тыц-тыц”). Треки сграблены с CD и исследованы в программе Adobe Audition. Выбор песен основывался на разнообразии жанров и “персональных особенностях” – например у группы Supermax много низких; а “тыц-тыц” я выбирал по максимальному содержанию высоких частот (спектроанализатором WinAmp’a при предварительном прослушивании). Кроме того, учитывалось качество источника сигнала. Количество песен явно недостаточно для полноценной статистики, но тем не менее этого вполне хватит для тех выводов, которые будут сделаны. Для ускорения работы, исходные стереофайлы были конвертированы в моно и в таком виде сохранены для дальнейшей работы.
Итак, былы измерены (и построены) усредненные по всей песне целиком спектры. После этого звуковой файл обрабатывался фильтром ВЧ 2-го порядка (аппроксимация по Баттервоту) с частотой среза fс = 3,5 кГц. И снова измерялся его спектр. Результаты представлены в таблице (клик по картинке открывает ее в новом окне). Розовая и голубая кривые соответствуют правому и левому каналам.
Хорошо видно, что кривой DIN распределения энергии спектра наиболее соответствует Paul Anka с песней Diana (по характеру звучания, манере исполнения и репертуару он близкок с группой Platers). У остальных спектры ближе к розовому шуму, да и то, низкие и высокие зачастую оказываются “приподнятыми”. Например, после фильтра с частотой среза fс = 3,5 кГц у группы Supermax спад АЧХ начинается на частотах ниже 1 кГц, а выше АЧХ практически горизонтальна. То есть, диапазон частот, который приходится на динамик получается гораздо шире, чем предполагалось (реально от 1 кГц до 20 кГц, а не от 3,5 кГц).
Теперь посчитаем, что там делается в спектрах, приведенных выше. С помощью Adobe Audition определяем статистические параметры исходных сигналов (в звуковых файлах). И параметры тех же сигналов, но после фильтрации. Вот результаты:
Вообще-то пик – это такая штука, что на нее можно не обращать внимания. Это очень кратковременный, следовательно высокочастотный всплеск. Поэтому применения фильтра мало влияет на пиковую мощность. В дальнейшем эту мощность рассматривать не будем. Легко увидеть, что значения для разных песен сильно различаются. Обработаем результаты статистически и выразим в процентах:
Ну что можно сказать? Разброс +/- 50% от среднего значения даже на такой маленькой выборке говорит по крайней мере о двух вещах:
На следующем рисунке приведены спектры музыки разных жанров. Очень большой пользы от него нет, но выглядит красиво
Что такое мощность звука и на что обратить внимание при покупке акустической системы в авто?
Что такое мощность звука и на что обратить внимание при покупке колонок?
Стандарты мощности (DIN, RMS, PMPO)
Многообразие применяемых стандартов измерения выходной мощности усилителей и мощности колонок может сбить с толку любого. Вот блочный усилитель солидной фирмы 35 Вт на канал, а вот дешевенький музыкальный центр с наклейкой 1000 Вт. Такое сравнение вызовет явное недоумение у потенциального покупателя. Самое время обратиться к стандартам.
В России используется два параметра мощности — номинальная и синусоидальная. Это нашло свое отражение в названиях акустических систем и обозначениях динамиков. Причем, если раньше в основном использовалась номинальная мощность, то теперь чаще — синусоидальная. Например, колонки 35АС впоследствии получили обозначение S-90 (номинальная мощность 35 Вт, синусоидальная мощность 90 Вт)
Номинальная мощность — мощность при среднем положении регулятора громкости усилителя, при которой остальные параметры устройства соответствуют заявленным в техническом описании.
Синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно в 2 — 3 раза выше номинальной.
Западные стандарты более широки, как правило, используются DIN, RMS и PMPO.
DIN — примерно соответствует синусоидальной мощности — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с сигналом «розового шума» без физического повреждения.
RMS (Rated Maximum Sinusoidal) — Максимальная (предельная) синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно на 20 — 25 процентов выше DIN.
Как правило, серьезные западные производители указывают мощность своих изделий в DIN, а производители дешевых музыкальных центров и компьютерных колонок в PMPO.
100 W (PMPO) = 2 x 3 W (DIN)
Не стоит забывать и о сопротивлении колонок. В основном на рынке присутствуют колонки сопротивлением 4, 6, 8 Ом, реже встречаются 2 и 16 ом. Мощность усилителя будет различаться при подключении колонок разного сопротивления. В инструкции усилителя обычно указано, на какое сопротивление колонок он рассчитан, или мощность для различного сопротивления колонок. Если усилитель допускает работу с колонками различного сопротивления, то его мощность растет с понижением сопротивления. Если Вы будете использовать колонки сопротивлением ниже указанного для усилителя, это может вызвать его перегрев и выход из строя, если выше — то указанная выходная мощность достигнута не будет. Конечно, на громкость акустики влияет не только выходная мощность усилителя, но и чувствительность колонок, но об этом в следующий раз. Главное — не забывать, что мощность — это только один из параметров, далеко не самый главный для получения хорошего звука.
Хральцов Д. Опубликована: 2002 г. 0 1 Вознаградить Я собрал 0 0
Источник
Что такое обозначение WT
Колонка мощностью в 100 Wt не всегда может играть качественней или громче той акустической системы, у которой мощность ниже в два раза, например 50 Wt.
Аббревиатура мощности WT в первую очередь говорит не о громкости динамика, а обозначает механическую надежность акустики в целом или на каждый канал, а указанные 50 / 100 Wt — это совершенно не громкость звучания колонки. Акустические головки сами по себе обладают низким КПД, преобразуя в звуковые колебания всего 2-3% подводимой к ним мощности от электрического сигнала (издаваемого звука громкости, к счастью, вполне достаточно для создания звукового сопровождения). Сама же указываемая величина в виде Wt, которую указывает производитель динамиков или акустической системы, обозначает лишь то, что если подать указанную мощность на колонку, то она не выйдет из строя, например — критического разогрева межвиткового провода, не произойдет закусывание каркаса катушки, повреждение гибких подвесов динамика, разрыва диффузора и т.д.
Учитывая вышеперечисленное, можно понять, что мощность динамиков или акустической системы в первую очередь, это техническая характеристика, а указываемая величина в «Wt» не является громкостью звучания акустической системы, хотя и обладает некоторым отношением к ней. Различные номинальные показатели мощности динамиков и его усилительного тракта в акустической системе могут быть совершенно разными. В первую очередь, они указываются для оптимальной коммутации и позволяют ориентироваться между связующими компонентами, например — усилитель мощности значительно большей или значительно меньшей мощности, может разорвать диффузор динамика или, проще говоря, вывести динамик или акустическую систему из строя в момент максимального положения регулятора громкости: на первом — из-за нештатного режима работы колонки, на втором — из-зи высокого уровня искажений.
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.
Импеданс и электрическое сопротивление в колонках
Электродинамическая головка в колонках обладает определенным сопротивлением постоянного тока, зависящее от длины, толщины и материала проводки в катушке (еще называется такое сопротивление реактивным или резистивным). В момент подачи звукового сигнала, являющийся в виде переменного тока, сопротивление электродинамической головки в зависимости от частоты сигналов будет меняться.
Импеданс (impedans) – обозначение полного электрического сопротивления переменному току, измеренное в частотном диапазоне «1000 Гц». В основном у акустических систем импеданс равен 4 / 6 / 8 Ом.э
Сопротивление в автомобильных колонках
При выборе динамиков указанная величина сопротивления в технических характеристиках (импеданс), не скажет покупателю о качестве звучания приобретаемого звукового изделия. Этот параметр обычно указывается в характеристиках, для возможности расчета и подбора необходимого дополнительного оборудования к динамикам, например усилителя. Если колонка обладает более низким значение сопротивления, чем рекомендуемое значение у усилителя, в звучании будут присутствовать различные искажения или может сработать защита от короткого замыкания, если значение сопротивления выше, то звучание динамиков будет намного тише.
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.
Чувствительность колонок
Технический параметр как чувствительность – это, величина, характеризующая интенсивность давления звука, которую развивает колонка на расстоянии 1 метра при частоте сигнала 1000 Гц при мощности 1 Вт.
Обычно чувствительность динамиков измеряется в дБ-децибелах, относительной слышимости (уровень, нулевого давления звука = 2*10^-5 Па). Иногда используется обозначение Sound Pressure Level (SPL) – это уровень характеристической чувствительности. Для краткости в технической графе единиц измерений указывается «дБ/Вт*м» или «дБ/Вт^1/2*м», важно понимать, что чувствительность, это не линейный коэффициент пропорциональности между уровнем давления звука, мощности сигнала и расстояния до источника. Большинство фирм производителей, указывают в характеристиках чувствительность динамических головок, измерения которых проводились в нестандартных условиях.
Сама по себе, техническая характеристика как чувствительность, важную роль играет при разработке и проектировании своих собственных акустических систем. Если понимание чувствительности динамиков вам непонятен, то при подборе мультимедиа акустики для компьютера или других бытовых колонок, можно на нее не обращать никакого внимания и не заморачиваться (да и не все производители ее указывают).
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.
Амплитудно-частотная характеристика в динамиках
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) – является графиком, показывающего разницу величины амплитуды входного и выходного сигнала во всем диапазоне воспроизводимых частот. Амплитудно-частотная характеристика измеряется при подаче синусоидального сигнала не меняемой амплитуды с изменением ее частоты. В точке графического обозначения 1000 Гц, обычно откладывают нулевой уровень дБ на вертикали.
АЧХ — амплитудно частотная характеристика
Самым идеальным вариантом считается, где АЧХ представлена в виде прямой линии, но в реальности таких характеристик у колонок и акустических систем не бывает. Особое внимание необходимо обратить на величину неравномерности, и чем она больше, тем в тембре звучания больше нелинейных искажений.
Производители различных зарубежных компаний, обычно предпочитают обозначать диапазон воспроизводимых частот, который является «выжимкой» информации амплитудно-частотной характеристики и указываются только граничные неравномерности и частоты. Например, в описании написано: «50 Гц — 16 кГц (±3 дБ)», это означает, что, данная акустическая система обладает достоверным звучанием в диапазоне 50 Гц — 16 кГц, а все что ниже 50 Гц и больше 15 кГц увеличивает неравномерность искажения в звучании, при этом АЧХ обретает резкий спад характеристики, назовем его «завал».
При уменьшении низко-частотного (НЧ) уровня в динамиках, подразумевают потерю насыщенности и сочности звучания баса, а подъем в области низких частот слышен в виде гудения и бубнения если подключить один сабвуфер без дополнительных динамиков. При завале низких частот звук становится тусклым и неясным. Подъемы высоких частот обозначают присутствием и даже порой раздражающих неприятно-шипящих и свистящих звуков. Например, у мультимедиа колонок величина неравномерности амплитудно-частотной характеристики выше, чем у Hi-Fi акустической системы.
Даже не смотря на различные рекламные заявления производителей и указания в технических характеристиках параметра типа «20 — 20000 Гц» (обозначение, теоретического предела возможностей) нужно читать и расценивать с большой долей скептицизма и делить этот параметр примерно на 2. При этих показателях, производитель не указывает неравномерность амплитудно-частотной характеристики, которая может обладать немыслимыми величинами.
Например — низкочастотные динамики с характеристикой «20 Гц — 20000 Гц», может не обеспечивать более или менее равномерную эту характеристику даже в полосе частотного диапазона «100 Гц — 10000 Гц», а сравнивать частотный диапазон с разными неравномерностями нельзя вообще.
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.
Как измерить воспроизводимую мощность в колонках
Мощность звука можно измерять совершенно разными способами, и в разных тестовых условиях, существует общепринятый стандарт измерений мощности выдаваемого звука динамиком.
Давайте рассмотрим более подробно некоторые из параметров, которые часто употребляются в характеристиках акустических изделий:
Rated Maximum Sinusoidal power RMS – является установленной максимальной синусоидальной мощностью. Саму мощность можно измерить при помощи подачи синусоидального сигнала с частотой «1000 Гц» до момента достижения критического уровня нелинейных искажений. Очень часто в паспортах с техническими характеристиками изделия этот параметр указывается как, 25 Вт (RMS). Данное обозначение в первую очередь говорит, что динамики, и подачи на них звуковой сигнал, мощность которого равна 25 Вт, сможет работать довольно длительное время, при этом не получит никаких механических повреждений головок.
По сравнению Hi-Fi колонками, значения для мультимедийных акустических систем завышены, мощность, указываемая в Wt (RMS) исходит в первую очередь из проведения измерений с очень высокими гармоническими искажениями, примерно до 10%. Слушать музыку или другие звуки при таких искажениях некомфортно, колонки начинают хрипеть, а динамические головки в корпусе начинают дребезжать.
Peak Music Power Output (PMPO) — это пиковая музыкальная выходная мощность. Мощность этой аббревиатуры измеряется подачей синусоидального сигнала кратковременно и его длительность менее 1 секунды, а частота ниже 250 Гц (как правило, это 100 Гц), при этом уровень нелинейных искажений не учитывается, например — мощность динамика по обозначению PMPO равна 500 Вт, это говорит нам о том, что акустика в момент воспроизведения кратковременного сигнала низких частот не получила никаких механических повреждений головок. Такая единица измерения мощности как Вт-PMPO, любя называют «китайский ватт», что позволяет при такой методике измерять величину мощности до тысячи Ватт! Например – у вас дома стоят актичные компьютерные колонки с потреблением электрической мощности «10 В/А», при этом пиковая музыкальная мощность PMPO составляет 1500 Вт (лажа!).
В России существуют свои общепринятые стандарты различных видов мощности, а именно ГОСТ 16122-87 и ГОСТ 23262-88.
Российский ГОСТ определяет такие стандартизированные понятия в акустика как:
Некоторые из этих параметров указываются в паспорте на советской или постсоветской аппаратуре. К сожалению, мировая практика, эти стандарты, не применяет, так что пока не будем сильно заострять внимание на ГОСТ-ах.
Следовательно, можно понять, что важным показателем на практике, значение мощности Вт RMS, является важным при значениях гармоник коэффициента THD = 1% и меньше. Но стоит заметить и тот факт, что выбор звуковых изделий по этой технической характеристике является очень приблизительным, и может отличаться от реальности, в первую очередь громкость воспроизводимого звука имеет характеристику звукового давления, вследствие чего, информация показателя «мощности акустических систем» — нулевая.
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.
Оформление акустики и корпус колонки
Важным фактором, влияющего на звучание динамиков или акустической системы – это, оформление акустики самой излучающей головки динамика (динамическая головка). В момент разработок и проектировании акустических систем, производители обычно сталкиваются с проблемами, в виде выбора оформления для акустики, а их больше десятка различных видов.
Оформление акустики делится, на акустически нагруженное, и на акустически разгруженное:
Также оформление акустики можно разделить на систему двойного и одинарного действия:
Поскольку на средне частотные и высокочастотные головки, оформление акустической колонки практически никак не влияет, мы постараемся рассмотреть наиболее распространенных вариантов низкочастотного акустического оформления корпуса.
Широкое применение имеет акустическая схема, называющаяся закрытый ящик (короб) – является корпусным элементом с выведенным наружу диффузором динамика и относится к нагруженному акустическому оформлению.
Звуковые волны, вызванные колебанием противоположной стороны (обратной) диффузора, используют обычно в самым распространенным вариантом двойного действия с применением фазоинвертора, например – фазоинвертор, представляет собой трубу определенного диаметра и длины, установленную в корпус. Расчет длины и сечения трубы (фазоинвертора) происходит таким образом, чтобы на определенной частоте с ней создавались колебания синфазных звуковых волн, вызванные фронтальной стороной диффузора динамика.
Акустическая схема «Ящик-резонатор» обладает с самым широким применением.
Сужающийся свернутый четвертьволновой резонатор
Отличительным примером от короба с видимым диффузор, диффузор у резонаторного короба находится внутри самой конструкции, на перегородке, а динамик участия в формировании спектра низких частот не принимает. Внутренний диффузор лишь возбуждает различные звуковые колебания низких частот, которые далее увеличиваются по отношению к громкости в пространстве фазоинвертора, играющего роль резонансной камеры.
Самым оптимальным вариантом при выборе колонок, будет динамик с деревянным корпусом, среднего размера с фазоинвертором, выполнены по закрытой схеме.
Низкочастотный динамик с деревянным корпусом, среднего размера и фазоинвертором
В момент выбора низко-частотного динамика (сабвуфера), следует обращать внимание не на его громкость звучания (этот параметр даже у довольно недорогих вариантах обладает обычно достаточным запасом), а на более достоверное диапазона всех воспроизводимых низких частот. Наиболее нежелательны колонки с тонким корпусом или маленьких размеров с точки зрения качества воспроизводимого звучания.
Какие колонки громче? Читаем цифры правильно
У всех, кто когда-либо сталкивался с выбором звуковой аппаратуры возникал вопрос о мощности, а если точнее, о громкости, например, акустической системы или ресивера. Предположим, 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) нам, мы крепко задумываемся, о какой именно мощности идёт речь. Системы из поднебесной, например, якобы “выдают” заоблачные тысячи Ватт, при этом звучат тише десятиваттных трактов от других производителей.
Что определяет громкость?
На всякий случай, ещё раз напишем 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 помним, 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).
Коэффициент гармоник и нелинейных искажений
Коэффициент гармоник (Кг). Сама по себе акустическая система в целом, является сложным электроакустическим устройством, которое обладает характеристикой нелинейного усиления. Звуковой сигнал после прохождения всех звуковых каналов на выходе обязательно будет обладать нелинейным искажением. Гармонические искажения являются самыми явными и наиболее элементарными в измерениях.
Гармонические искажения (Ги) – это искажения, кратные основной тональности сигналов. Невосполнимым потерям в звуке ведут паразитные гармоники и придают в спектре звучания новый искаженный тембр звучания. Гармонические искажения можно замерить подачей синусоидального сигнала в частотном диапазоне «1000 Гц». При помощи специального фильтра, в сигнале звучания обнаруживают лишние гармоники с определением их мощности.
Коэффициент – это, безразмерная величина. Обычно указывается либо в децибелах, либо в процентном соотношении, а учитывается коэффициент по формуле : [дБ] = 20 log ([%]/100) и чем больше коэффициент гармонической величины, тем хуже звучание у динамика.
Коэффициент гармоник акустики во многом зависит от мощностей подаваемых сигналов. Поэтому для более разумного выбора колонок, необходимо по возможности сначала посчитать Кг, а потом еще послушать само звучание, рабочее положение регулятора громкости должен составлять 30 — 50%.
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).
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 мы почти убеждены, что без такой надписи заявленные характеристики мощности не соответствуют действительности. Номинальная (по ГОСТ) мощность, которая (учитывая использование усилителя класса D) будет составлять не более 80% от потребляемой мощности, а с усилителями других классов — ещё меньше.