28.12.2007. Характеристики акустических систем

1. Частотная характеристика и рабочий частотный диапазон .

У многих на слуху такая фраза, как "двадцать-двадцать", привязавшаяся к нам из паспортов бытовой техники СССР. В действительности, частотного диапазона 20...20000Гц при приемлемой неравномерности добиться крайне сложно, особенно при больших мощностях и грамотных замерах. То есть речь идёт о том, чтобы одинаково громко воспроизвести и 20Гц, и 20кГц, и всё, что между ними. Распределение "всего, что между ними" – это и есть АЧХ (амплитудно-частотная характеристика). Она показывает, насколько ровно колонка (или динамик) воспроизведёт шум (или музыку), а стало быть, насколько достоверно и естественно (идеальной для воспроизведения звука была бы акустика, имеющая АЧХ в виде прямой линии). Вот тут и возникает нюанс, а насколько одинаково, насколько ровно должна звучать акустика на разных частотах? Где критерий? Он отражается в дополнительном параметре - в неравномерности АЧХ, которая измеряется в дБ (децибеллах).

АЧХ акустических систем представляют собой кривые имеющие множество пиков и провалов, вызванных неидеальностью компонентов и акустической системы в целом.

Например, если неравномерность умалчивается, то она, скорее всего велика (10...15дБ и более). Тогда и на самой задрипанной колонке мы можем написать 20...20000Гц. Если же в паспорте написано, например, 40...18000Гц при неравномерности 3дБ, то поверьте, перед вами ОЧЕНЬ ХОРОШАЯ, практически ИДЕАЛЬНАЯ колонка, по крайней мере, что касается частотки (АЧХ).

Возможно, кого-то удивит, что стандарт, долго державшийся в сфере профессионального звукового оборудования был 50...16000Гц при неравномерностях 3...5дБ, и это было круто!

Если с воспроизведением ВЧ при нынешних технологиях проблем не возникает, то добиться тех самых 20Гц, и даже 30Гц при небольших спадах особенно сложно. Именно поэтому, со временем, производители стали обращаться к отдельным низкочастотным колонкам, так называемым бас-боксам (саббуферам, сабвуферам, и тд), так как самый низ очень сложно воспроизвести громко при стандартной конструкции АС без специальных ухищрений и корпусах небольшого размера. Другой разговор, что 20 Гц и услышать-то практически невозможно. Эти частоты по природе ближе к вибрациям, а не к звуку, и скорее чувствуются телом, а не слышаться ухом.

2. Мощность, Вт (максимальная, номинальная, пиковая, шумовая, паспортная, рабочая, и тд)

Мощность акустической системы – это то, что не связано напрямую с её громкостью. Громкость акустической системы в первую очередь зависит и от чувствительности динамиков, из которой складывается чувствительной самой колонки.

Мощность показывает, насколько надежна акустическая система, то есть сколько она может выдержать этих самых ватт. Рассмотрим наиболее употребимые мощности АС.

RMS (Root Mean Squared – среднеквадратичное значение) – номинальная мощность, усредненное значение подводимой электрической мощности. Это та мощность, на которой колонки могут играть долго.

Иногда номинальную мощность делят на постоянную и прогрессивную, проще говоря, на абсолютно безопасную, и условно безопасную. Прогрессивная мощность на 30...50% больше постоянной.

PMPO (Peak Music Power Output – пиковая выходная музыкальная мощность). Это то, чем любят оперировать производители в целях рекламы. Но на самом деле эту мощность колонка может выдержать не более секунды. При недобросовестных замерах и сложении мощностей двух каналов (западное изобретение) она может в 10...20 раз превышать реальную мощность системы.

PHC (Power Handling Capacity) – максимальная (предельная) шумовая или паспортная мощность, при которой акустическая система может длительное время работать без механических и тепловых повреждений при испытаниях специальным шумовым сигналом, близким по спектру реальным музыкальным программам (розовый шум). По методике измерений она совпадает с паспортной мощностью, определяемой в отечественных стандартах.

LTMIP ( Long Term Maximum Input Power ) – максимальная (предельная) долговременная мощность, которую акустика выдерживает без механических и тепловых повреждений в течение одной минуты, при таком же испытательном сигнале, как и для паспортной мощности. Испытания повторяются 10 раз с интервалом в 1 минуту.

STMIP (Short Term Maximum Input Power) – максимальная (предельная) кратковременная мощность, которую выдерживает АС при испытании шумовым сигналом с таким же распределением, как и для паспортной мощности, в течение 1 секунды. Испытания повторяются 60 раз с интервалом в 1 минуту.

И ещё много-много всяких мощностей. Но нас интересует реальная мощностьакустической системы – та, на которой работает колонка на дискотеке. Она обычно на 3...6дБ ниже RMS (если диджей не обкурен), так как на больших мощностях искажения уже будут слышны невооружённым ухом.

3. Чувствительность (SPL), дБ – уровень звукового давления, развиваемого громкоговорителем на расстоянии 1 метра от колонки при подаче электрического сигнала частотой 1000 Гц и мощностью 1 Вт. Чем больше чувствительность, тем громче играет колонка (относительно колонки с меньшей чувствительностью) при одном и том же сигнале, подводимом от усилителя мощности.

В большинстве бытовых моделей АС чувствительность не превышает 86 - 90 дБ, особенно это касается многополосных систем, так как фильтры режут чувствительность пополам (на 3дБ). В профессиональной сфере на больших мощностях и токах такие потери – недопустимое попустительство. Средняя чувствительность профессиональных акустических систем 95...98дБ, а отдельно взятых динамиков – до 110дБ.

4. Сопротивление, Ом (Импеданс) АС – это полное электрическое сопротивление колонки, на которое влияет и фильтр и даже конструкция корпуса и его наполнение. Импеданс зависит от частоты и выражается в виде графика, по нему можно видеть, насколько непросто усилителю иметь на своих клеммах подобную нагрузку.

Однако, в основном оперируют понятием модуля сопротивления, и оно обычно близко (в пределах 20%) к сопротивлению самого главного динамика в данной АС (обычно – низкочастотного).

Для удобства производителей и пользователей сопротивления акустических систем стандартизировано и составляет 4, 8, 16 или 32 Ом. Этот параметр важен при выборе усилителя, с которым будет работать АС. Оптимально использовать акустическую систему с сопротивлением, соответствующим указанному в паспорте усилителя. Такое решение будет обеспечивать идеальное согласование характеристик акустики и усилителя, максимальное КПД системы и качество звука.

5. Коэффициент нелинейных искажений (THD, Total Harmonic Distortion) – характеризуют степень отличия воспроизводимого сигнала от исходного. Если подать на колонку сигнал синусоидальной формы, и приставить к колонке измерительный микрофон, подключённый к осциллографу, возможно, мы сильно удивимся тому, что увидим на картинке. Акустические системы вносят наибольшее количество искажений в звуковой тракт в целом. Они могут составлять 5...10% и более, особенно на краях АЧХ и на больших громкостях. При рабочем же уровне громкости коэффициент искажений для профессиональной акустики должен составлять не более 1%.

Следует заметить, что коэффициент нелинейных искажений сильно зависит от согласованности с усилителем мощности, от его параметров и даже от длины и сечения соединительных проводов.