Основні параметри акустичних систем

Потужність

Велика кількість користувачів помилково вважає, що гучність і якість звучання динамічного перетворювача безпосередньо залежить від його потужності. Подібне твердження є неправильним. Найчастіше динаміки з потужністю 50 Вт звучать голосніше і бульш якісно, ​​ніж 100-ватні моделі. Потужність - це характеристика, яка в першу чергу характеризує механічну надійність гучномовця, а не його гучність. Самі по собі динаміки володіють низьким коефіцієнтом корисної дії. Всього 2-3% потужності сигналу перетворюються в звукові коливання, але все ж цього цілком достатньо для звукового супроводу. Показник потужності динаміка або цілої системи, вказаний виробником, свідчить лише про те, що вони не вийдуть з ладу при подачі на них сигналу відповідної величини. Роблячи висновок з вищесказаного, можна говорити про те, що потужність акустичної системи є технічною характеристикою, величина якої не пов'язана безпосередньо з гучністю звучання, хоча і між ними існує деяка залежність. Вона вказується для оптимального підбору компонентів, в якості орієнтиру, оскільки використання підсилювача з потужністю значно меншою і чи більшою ніж у динаміка, може привести до його поломки. Для вимірювання потужності існує кілька способів і різних умов тестування. Нижче розглянемо деякі загальноприйняті стандарти.

Root Mean Squared (RMS). Для вимірювання потужності подається сигнал синусоїдальної форми з частотою 1000 Гц до моменту досягнення певного рівня нелінійних спотворень. У паспорті пристрою зазвичай вказується таким чином: 15 Вт (RMS). Даний показник свідчить про те, що гучномовець здатний повноцінно функціонувати протягом тривалого часу без механічних пошкоджень при подачі на нього сигналу з потужністю 15 Вт. В результаті вимірювання потужності RMS при високому рівні гармонійних спотворень для недорогої акустики часто отримують завищені показники в порівнянні з динаміками високого класу. При подібних викривлення звуковий супровід практично неможливо слухати через велику кількість перешкод і хрипів в динамічному перетворювачі.

Peak Music Power Output (PMPO - музична пікова потужність). Для вимірювання потужності подається короткочасний сигнал (тривалість менше 1 с) синусоїдальної форми з частотою нижче 250 Гц (зазвичай 100 Гц). Рівень нелінійних спотворень не враховується. Наприклад, потужність динамічної головки складає 500 Вт (PMPO). Дана інформація говорить, що після відтворення короткочасного низькочастотного сигналу не спостерігалося будь-яких механічних пошкоджень динаміків. Саме тому, що величини потужності при подібній методиці вимірювання досягають тисячі Ватт, одиниці виміру "Вт (PMPO)" в народі стали називати китайськими ватами.

Варто також згадати про радянські види потужності і стандарти, які визначають такі поняття, як максимальна довготривала, максимальна шумова, номінальна, максимальна короткочасна, максимальна синусоїдальна потужності. Дані стандарти не використовуються в світовій практиці, тому на них зупинятися особливо не варто.

Якщо зробити висновок з усього вищесказаного, то можна зрозуміти, що практично найбільш важливим є показник потужності RMS при значеннях коефіцієнта гармонік (THD), рівних 1% і менше. Незважаючи на це, порівняння пристроїв за даним показником є ​​приблизними і може не зовсім адекватно відображати реальну ситуацію. Важливо розуміти, що звукова гучність характеризується рівнем тиску звуку. Саме тому, рівень інформативності показника потужності акустичної системи наближається до нуля.

Чутливість

Ще одним параметром, який регулярно вказується виробниками в характеристиці гучномовців, є чутливість. Дана величина виражає інтенсивність тиску звуку, яку демонструє колонка на відстані одного метра при подачі сигналу з частотою 1000 Гц і потужністю 1 Вт. Для вимірювання чутливості використовуються децибели (дБ). Також часто застосовується позначення SPL (Sound Pressure Level). Однак пам'ятайте, що чутливість - це ні в якому разі не лінійний коефіцієнт пропорційності між потужністю сигналу, рівнем звукового тиску і відстанню до джерела. Безліч виробників позначають в характеристиках власних пристроїв чутливість динамічних перетворювачів, яка була виміряна в нестандартних умовах.

АЧХ (частотний відгук)

Такий параметр, як АЧХ (амплітудно-частотна характеристика) є графіком, який демонструє різницю величини амплітуди сигналу на виході і вході в усьому діапазоні відтворюваних частот. Вимірювання даного параметра здійснюється за допомогою подачі електричного сигналу синусоїдальної форми з незмінною амплітудою при зміні його частоти. У точці на графіку з частотою 1000 Гц на вертикальній осі прийнято відкладати 0 дБ. Ідеальним є варіант, при якому АЧХ представляється у вигляді прямої лінії, але таких характеристик гучномовця в реальності не може бути. На особливу увагу заслуговує показник нерівномірності. Спотворень частот в звучанні буде ставати все більше з ростом величини нерівномірності. Західні компанії віддають перевагу терміну "frequency response" (діапазон частот відтворення), який є всього лише частиною інформації з АЧХ, в якій вказуються нерівномірність і граничні частоти. Наприклад, в характеристиках системи вказано 40 Гц - 15 кГц АЧХ (+/- 3 дБ). Це означає, що звучання відтворюється достовірно в діапазоні 40 Гц - 15 кГц, а нижче 40 Гц і вище 15 кГц різко збільшується нерівномірність і спостерігається спад характеристики. При зменшенні рівня низькочастотного діапазону втрачається насиченість звучання басів. Підйом в області низьких частот викликає гудіння і бубнявіння динамічного перетворювача. При падінні високих частот звучання набуває тьмяного відтінку, в той час як їх підйом додає свисту і шипіння. Дешеві акустичні системи зазвичай мають більш високий показник нерівномірності АЧХ, в порівнянні з акустикою високого рівня. До всіх заявлених АЧХ колонки типу 20 Гц - 20 кГц не варто ставитися з повною довірою. У подібних випадках виробники часто не вказують нерівномірність АЧХ, яка може досягати досить високих рівнів.

Коефіцієнт гармонік, нелінійні спотворення (THD, КНС)

THD (Total Harmonic Distortion) в перекладі означає сумарні гармонійні спотворення і являє собою певний термін - коефіцієнт гармонік. Оскільки акустична колонка - це комплексний пристрій з нелінійною характеристикою посилення, на виході ми обов'язково отримаємо сигнал з нелінійними спотвореннями. Гармонійні спотворення є найбільш простими у вимірі. Вони утворюються в результаті додавання до вихідного сигналу паразитних гармонік. Ці гармоніки змінюють тембр і провокують непоправні втрати в звучанні.

Вимірювання нелінійних спотворень здійснюється шляхом подачі сигналу синусоїдальної форми з частотою 1 кГц. Після цього використовується спеціальний фільтр, який вловлює зайві гармоніки, і здійснюється вимір їх потужності. Радянські стандарти передбачають додатковий вимір коефіцієнта нелінійних спотворень (більш наближений до терміну THD + N), який вимірюється у відсотках або децибелах. Звучання буде погіршуватися з ростом величини коефіцієнта THD або THD + N. КНС динамічних головок багато в чому залежить від потужності сигналу, який на них подається. Тому порівнювати колонки або робити якісь висновки тільки по THD, без попереднього прослуховування, не варто. Варто також сказати, що виробниками не вказується значення THD для найбільш часто використовуваних положень ручки гучності (зазвичай 30..50%).

Імпеданс, опір

Електродинамічна головка володіє такою характеристикою, як опір постійному струму. Опір залежить від матеріалу дроту звукової котушки, його товщини і довжини. Музичний сигнал являє собою змінний струм. При його подачі, опір динаміка буде змінюватися відповідно до частоти сигналу. Імпеданс - це повний електричний опір, яке вимірюється на частоті 1 кГц. У більшості представників акустичних систем імпеданс дорівнює 4, 6 або 8 Ом. Величина імпедансу не несе в собі ніякої інформації про якість звучання акустичної системи. Вона вказується виробниками для орієнтування при підключенні до підсилювачів потужності. Якщо опір динамічного перетворювача буде вище, ніж у підсилювача, ви отримаєте тихий звук, в протилежному випадку, будуть спостерігатися нелінійні спотворення.

Конструкція акустичної системи і акустичне оформлення

Акустичне оформлення є одним з ключових факторів, який визначає якість звучання пристрою. Виділяють акустично навантажене і розвантажене оформлення. При першому коливання дифузора обмежується пружністю повітря, акустичним опором випромінювання і жорсткістю підвісу. Друге характеризується коливанням дифузора, яке обмежується тільки жорсткістю підвісу. Акустичне оформлення колонки практично не впливає на середньочастотні і високочастотні драйвери. Тому нижче розглянемо найпопулярніші варіанти низькочастотного оформлення корпусу.

Закритий ящик - різновид навантаженого типу оформлення. Виділяється закритою конструкцією корпусу з дифузором динаміка, виведеним на передню панель. Перевагою є відмінна імпульсна характеристика і АЧХ. Недоліки - необхідність використання потужного підсилювача, низький ККД, високі гармонійні спотворення. Ще одним нюансом даної конструкції є звукові хвилі, викликані коливаннями зворотного боку дифузора. Замість боротьби з ними, виробники часто їх використовують. Так з'явилася конструкція типу фазоінвертор. Вона являє собою трубу конкретного перетину і довжини, розташовану всередині корпусу. При певній частоті в ній створюється звукові коливання, синфазні з коливаннями, створеними фронтальною стороною дифузора.

Ящик резонатор. В даному випадку, дифузор динамічного перетворювача розташовується на спеціальній перегородці всередині корпусу, а не на панелі корпусу. Динамік не приймає езспсередньої участі у формуванні низькочастотного спектру. Звукові коливання низької частоти збуджує дифузор, які після цього збільшуються в кілька разів по гучності в порту фазоінвертора. Подібна конструкція дозволяє домогтися високого показника ККД при невеликих розмірах сабвуфера. Серед недоліків варто виділити погіршення імпульсних і фазових характеристик.