Основные параметры акустических систем

Мощность

Большое количество пользователей ошибочно считают, что громкость и качество звучания динамического преобразователя напрямую зависит от его мощности. Подобное утверждение является неправильным. Зачастую динамики с мощностью 50 Вт звучат более громко и качественно, чем 100-ваттные модели. Мощность - это характеристика, которая в первую очередь характеризует механическую надежность громкоговорителя, а не его громкость. Сами по себе динамики обладают низким коэффициентом полезного действия. Всего 2-3% мощности сигнала преобразовываются в звуковые колебания, но все же этого вполне достаточно для звукового сопровождения. Показатель мощности динамика или целой системы, указанный производителем, свидетельствует лишь о том, что они не выйдут из строя при подаче на них сигнала соответствующей величины. Делая вывод из вышесказанного, можно говорить о том, что мощность акустической системы представляет собой техническую характеристику, величина которой не связана напрямую с громкостью звучания, хотя и между ними существует некоторая зависимость. Она указывается для оптимального подбора компонентов, как некий ориентир, поскольку использование усилителя с мощностью значительно меньшей и или большей чем у динамика, может привести к его поломке. Для измерения мощности существует несколько способов и различных условий тестирования. Ниже рассмотрим некоторые общепринятые стандарты.

Root Mean Squared (RMS). Для измерения мощности подается сигнал синусоидальной формы с частотой 1000 Гц до момента достижения определенного уровня нелинейных искажений. В паспорте устройства обычно указывается таким образом: 15 Вт (RMS). Данный показатель свидетельствует о том, что громкоговоритель способен полноценно функционировать на протяжении длительного времени без механических повреждений при подаче на него сигнала с мощностью 15 Вт. В результате измерения мощности RMS при высоком уровне гармонических искажений для недорогой акустики часто получают завышенные показатели по сравнению с динамиками высокого класса. При подобных искажениях звуковое сопровождение практически невозможно слушать из-за большого количества помех и хрипов в динамическом преобразователе.

Peak Music Power Output (PMPO - музыкальная пиковая мощность). Для измерения мощности подается кратковременный сигнал (длительность менее 1 с) синусоидальной формы с частотой ниже 250 Гц (обычно 100 Гц). Уровень нелинейных искажений не учитывается. Например, мощность динамической головки составляет 500 Вт (PMPO). Данная информация говорит, что после воспроизведения кратковременного низкочастотного сигнала не наблюдалось каких-либо механических повреждений динамиков. Именно потому, что величины мощности при подобной методике измерения достигают тысячи Ватт, единицы измерения "Вт (PMPO)" в народе стали называть китайскими ваттами.

Стоит также упомянуть о советских видах мощности и стандартах, которые определяют такие понятия, как максимальная долговременная, максимальная шумовая, номинальная, максимальная кратковременная, максимальная синусоидальная мощности. Данные стандарты не используются в мировой практике, поэтому на них останавливаться особо не стоит.

Если сделать вывод со всего вышесказанного, то можно понять, что практически наиболее важным является показатель мощности RMS при значениях коэффициента гармоник (THD), равного 1% и менее. Несмотря на это, сравнение устройств по данному показателю является приблизительным и может не совсем адекватно отображать реальную ситуацию. Важно понимать, что звуковая громкость характеризуется уровнем давления звука. Именно поэтому, уровень информативности показателя мощности акустической системы приближается к нулю.

Чувствительность

Еще одним параметром, который регулярно указывается производителями в характеристике громкоговорителей, является чувствительность. Данная величина выражает интенсивность давления звука, которую демонстрирует колонка на расстоянии одного метра при подаче сигнала с частотой 1000 Гц и мощностью 1 Вт. Для измерения чувствительности используются децибелы (дБ). Также зачастую применяется обозначение SPL (Sound Pressure Level). Однако помните, что чувствительность - это ни в коем случае не линейный коэффициент пропорциональности между мощностью сигнала, уровнем звукового давления и расстоянием до источника. Множество производителей обозначают в характеристиках собственных устройств чувствительность динамических преобразователей, которая была измерена в нестандартных условиях.

АЧХ (частотный отклик)

Такой параметр, как АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) является графиком, который демонстрирует разницу величины амплитуды сигнала на выходе и входе во всем диапазоне воспроизводимых частот. Измерение данного параметра осуществляется при помощи подачи электрического сигнала синусоидальной формы с неизменной амплитудой при изменении его частоты. В точке на графике с частотой 1000 Гц на вертикальной оси принято откладывать 0 дБ. Идеальным является вариант, при котором АЧХ представляется в виде прямой линии, но таких характеристик громкоговорителя в реальности не может быть. Особого внимания заслуживает показатель неравномерности. Искажений частот в звучании будет становиться все больше с ростом величины неравномерности. Западные компании отдают предпочтение термину "frequency response" (диапазон частот воспроизведения), который является всего лишь частью информации из АЧХ, в которой указываются неравномерность и граничные частоты. Например, в характеристиках системы указано 40 Гц - 15 кГц АЧХ (+/-3 дБ). Это значит, что звучание воспроизводится достоверно в диапазоне 40 Гц - 15 кГц, а ниже 40 Гц и выше 15 кГц резко увеличивается неравномерность и наблюдается спад характеристики. При уменьшении уровня низкочастотного диапазона теряется насыщенность звучания басов. Подъем в области низких частот вызывает гудение и бубнение динамического преобразователя. При падении высоких частот звучание приобретает тусклый оттенок, в то время как их подъем добавляет свиста и шипения. Дешевые акустические системы обычно имеют более высокий показатель неравномерности АЧХ, по сравнению с акустикой высокого уровня. Ко всем заявленным АЧХ колонки типа 20 Гц - 20 кГц не стоит относиться с полным доверием. В подобных случаях производители зачастую не указывают неравномерность АЧХ, которая может достигать достаточно больших уровней.

Коэффициент гармоник, нелинейные искажения (THD, КНИ)

THD (Total Harmonic Distortion) в переводе означает суммарные гармонические искажения и представляет собой определённый термин - коэффициент гармоник. Поскольку акустическая колонка - это комплексное устройство с нелинейной характеристикой усиления, на выходе мы обязательно получим сигнал с нелинейными искажениями. Гармонические искажения являются наиболее простыми в измерении. Они образуются в результате добавления к исходному сигналу паразитных гармоник. Эти гармоники изменяют тембр и провоцируют невосполнимые потери в звучании.

Измерение нелинейных искажений осуществляется методом подачи сигнала синусоидальной формы с частотой 1 кГц. После этого используется специальный фильтр, который улавливает лишние гармоники, и осуществляется измерение их мощности. Советские стандарты предусматривают дополнительное измерение коэффициента нелинейных искажений (более приближенный к термину THD+N), который измеряется в процентах или децибелах. Звучание будет ухудшаться с ростом величины коэффициента THD или THD+N. КНИ динамических головок во многом зависит от мощности сигнала, который на них подается. Поэтому сравнивать колонки или делать какие-то выводы только по THD, без предварительного прослушивания, не стоит. Стоит также сказать, что производителями не указывается значение THD для наиболее часто используемых положений ручки громкости (обычно 30..50%).

Импеданс, сопротивление

Электродинамическая головка обладает такой характеристикой, как сопротивление постоянному току. Сопротивление зависит от материала провода звуковой катушки, его толщины и длины. Музыкальный сигнал представляет собой переменный ток. При его подаче, сопротивление динамика будет меняться в соответствии с частотой сигнала. Импеданс представляет собой полное электрическое сопротивление, которое измеряется на частоте 1 кГц. В большинстве представителей акустических систем импеданс равняется 4, 6 или 8 Ом. Величина импеданса не несет в себе никакой информации о качестве звучания акустической системы. Она указывается производителями для ориентирования при подключении к усилителям мощности. Если сопротивление динамического преобразователя будет выше, чем у усилителя, вы получите тихий звук, в противоположном случае, будут наблюдаться нелинейные искажения.

Конструкция акустической системы и акустическое оформление

Акустическое оформление является одним из ключевых факторов, который определяет качество звучания устройства. Выделяют акустически нагруженное и разгруженное оформление. При первом колебание диффузора ограничивается упругостью воздуха, акустическим сопротивлением излучению и жесткостью подвеса. Второе характеризуется колебанием диффузора, которое ограничивается только жесткостью подвеса. Акустическое оформление колонки практически не влияет на среднечастотные и высокочастотные драйверы. Поэтому ниже рассмотрим самые популярные варианты низкочастотного оформления корпуса.

Закрытый ящик - разновидность нагруженного типа оформления. Выделяется закрытой конструкцией корпуса с диффузором динамика, выведенным на переднюю панель. Преимуществом является отличная импульсная характеристика и АЧХ. Недостатки - необходимость использования мощного усилителя, низкий КПД, высокие гармонические искажения. Еще одним нюансом данной конструкции является звуковые волны, вызванные колебаниями обратной стороны диффузора. Вместо борьбы с ними, производители часто их используют. Так появилась конструкция типа фазоинвертор. Она представляет собой трубу конкретного сечения и длины, расположенную внутри корпуса. При определенной частоте в ней создается звуковые колебания, синфазные с колебаниями, созданными фронтальной стороной диффузора.

Ящик резонатор. В данном случае, диффузор динамического преобразователя располагается на специальной перегородке внутри корпуса, а не на панели корпуса. Динамик не принимает непосредственного участия в формировании низкочастотного спектра. Звуковые колебания низкой частоты возбуждает диффузор, которые после этого увеличиваются в несколько раз по громкости в порту фазоинвертора. Подобная конструкция позволяет добиться высокого показателя КПД при небольших размерах сабвуфера. Среди недостатков стоит выделить ухудшение импульсных и фазовых характеристик.