«Ничего не могу поделать, – сказал лорд Дарлингтон леди Уиндермир. – Я способен противостоять чему угодно, но не искушению». Это одна из самых острых и честных сентенций Оскара Уайлда; и хотя она не относится напрямую к миру Hi-Fi, можно предположить, что для создания оптимальной системы нужен более мудрый человек, чем лорд Дарлингтон.
Совсем недавно открыв для себя новых обладателей Award, мы решили, что сейчас самое время прояснить важный вопрос: как правильно выбрать АС? Казалось бы, что может быть проще: купите самую дорогую модель, обладателя Award, из тех, что можете себе позволить. Если это победитель в ценовой категории, значит, он будет лучшим и для вас?
Довести до абсурда
Мы не сравниваем себя с продавцами автомобилей или недвижимости, однако во многих отношениях вложения в АС не менее коварны. Если следовать их подходу к инвестициям, каждый из нас проводил бы 15 часов в своем «Ламборгини» по пути на работу из особняка на Гебридских островах. Необходимо четко определить разницу между самым дорогим и тем, что окажется лучшим именно для вас.
Глоссарий
Басы Звук низкой частоты нередко сложен для воспроизведения. Он менее направленный, чем СЧ и ВЧ.
Вт Всегда ищите цифры с пометкой «RMS» (среднеквадратичное).
Верха Самые высокие звуки. В отличие от басов ВЧ сильно направлены, поэтому точная установка АС очень важна.
Двухкабельное подключение АС с раздельными кроссоверами и двумя комплектами клемм можно подключить двумя кабелями, что обеспечит более качественный звук.
Двухполосные АС У большинства колонок имеются два динамика и кроссовер для разделения сигнала. У некоторых колонок три и больше динамиков; если кроссовер делит входной сигнал по частоте на три диапазона, такие модели следует называть трехполосными.
Динамики Излучатели звука. СЧ/НЧ-динамики отвечают за низкие или средние частоты, твитеры – за верха.
Допустимая мощность Наибольшая мощность, безопасная для колонок. При перегрузке колонку скорее повредит усилитель с более низкой выходной мощностью, чем с высокой.
Клемма для АС У разъема есть шайба с резьбой для зажима «голых» проводов и иногда – разъем для бананового штекера.
Кроссовер Электрическая схема внутри колонки, которая делит входной сигнал на высоко- и низкочастотную составляющие и посылает первую твитеру, а вторую – СЧ/НЧ-динамику.
Середина Частотный диапазон, в котором излучает звук большинство инструментов и голосовой аппарат человека.
Сопротивление Чем выше этот показатель, тем проще усилителю управлять колонками.
Фазоинвертор Этот элемент конструкции обеспечивает более мощные НЧ за счет потока воздуха из порта, выходящего на корпус.
Частота Частота звука измеряется в герцах (Гц). Сигнал в 1 Гц проходит за секунду один цикл. У верхов частота высокая, у басов – малая. Здоровое человеческое ухо в среднем слышит звуки с частотой от 20 Гц (низкие) до 20 кГц (высокие).
Чувствительность Показатель соотношения между мощностью электрического сигнала, поданного на АС, и излученным ею звуком. Колонки с высокой чувствительностью усилителю легче «прокачать». Обычно ее выражают в дБ/Вт/м (уровень звукового давления в децибелах, созданного при мощности входного сигнала в 1 Вт, измеренный в 1 метре от АС). Большинство АС имеют чувствительность 86–91 дБ/Вт/м.
Настройка
Расположение AC
СТЕНЫ
Не поддавайтесь искушению установить колонки в углах помещения. Уровень басов может возрасти, однако при этом ухудшаются ритмичность, прозрачность звучания и детальность в НЧ-диапазоне.
УГОЛ ПОВОРОТА
Экспериментируйте с разворотом. Это зависит от модели, но для большинства АС небольшой разворот внутрь стабилизирует стереопанораму. Не переборщите – иначе звуковая сцена уменьшится.
РАССТОЯНИЕ
Многое зависит от помещения, однако в идеале АС лучше располагать не ближе чем в паре метров друг от друга и в метре от боковой и задней стен.
ОСТАЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ
Обеспечьте максимальное расстояние АС от других компонентов системы. Любые вибрации плохо влияют на звук.
Нужна подготовка
Первое и главное, что вам следует сделать еще до начала поисков, – это определиться с размерами бюджета. Мы не собираемся выступать в качестве вашего бухгалтера и не станем советовать продать детей в рабство, чтобы оплатить покупку, однако есть определенные соображения, которые необходимо учесть, – и не все они очевидны.
Что нужно иметь в виду?
Если вы установите рамки бюджета еще до того, как начнете рассматривать модели, это позволит вам значительно сузить диапазон поиска. Кроме того, необходимо понять, где можно поступиться жесткими требованиями к бюджету. Если вы покупаете все компоненты новой системы, нет смысла тратить 90% суммы на колонки и затем огорчаться, что они подчеркивают все несовершенства предыдущих звеньев цепи. Точно так же владельцам системы, купленной «где-то за городом, очень недорого», не стоит тратить сто тысяч на пару напольных АС – все, чего вы добьетесь, это визит участкового по жалобе соседей.
Однако этот меч (как и большинство других) оказывается обоюдоострым. Осмотрительность и бережливость ценны сами по себе, но в данном случае к ним добавляется элемент дальновидности. Если, к примеру, вы планируете скорое обновление других компонентов системы, то вполне можно выбирать колонки с расчетом на будущую модернизацию. Потратив чуть больше сегодня, вы в таком случае сможете избежать значительно больших затрат в скором будущем.
Еще одна скучная, но необходимая задача – измерение габаритов помещения. Особенности вашей комнаты могут ограничить варианты определенным типом АС (подробнее об этом чуть позже); кроме того, это позволит сократить количество мест расположения. Большинству моделей для работы требуется определенное свободное пространство; если вы можете выделить им только участок у стены, учитывайте это при выборе АС.
Это не обязательно повлияет на качество звучания: на рынке немало моделей с отличным звуком, не возражающих против установки вплотную к стене позади. Просто помните о том, что вы имеете дело со звуковыми волнами, распространение которых зависит от того, что они встречают на своем пути. Если производитель советует устанавливать АС не менее чем в двух метрах от стен, лучше не игнорировать эти рекомендации.
Наддать газу
Отложите рулетку; пора подумать о том, на какой тип колонок вы собираетесь ориентироваться. Как мы уже упоминали раньше, отчасти это определяется размером комнаты: корове не поместиться в кроличьей норке. Вы можете предпочесть напольные или полочные АС (это название само говорит об их предполагаемом расположении) либо трифоник из сателлитов и сабвуфера, в котором последний будет отвечать за басы, а для пары основных колонок проще будет найти подходящее место.
Как правило, более габаритные АС способны обеспечить более высокую громкость, лучшую динамику и более обильные басы – хотя эта закономерность не абсолютна и во многом зависит от конкретной модели. Кроме того, подумайте о том, на какой громкости вы собираетесь слушать музыку. Возможно, вашим могучим напольникам так и не представится шанса расправить крылья; а милые маленькие полочные колонки вряд ли будут способны оживить вечеринку.
Один или два
Многие АС сегодня оснащаются четырьмя клеммами, что дает возможность организовать двухкабельное или двухусилительное подключение. При использовании одного комплекта кабелей по каждому из них передается полный сигнал со всеми его частотами; если подключить два кабеля к каждой АС, колонка сможет получать высокие и низкие частоты раздельно, что позволит ей создавать более чистый и точный звук.
Возможно, ваш усилитель не поддерживает двухкабельное подключение, или вы в нем не заинтересованы. Это не значит, что модели с четырьмя клеммами вам не подойдут: к большинству из них прилагаются перемычки, соединяющие пары клемм, так что музыка будет звучать полноценно. Но имейте в виду, что АС с двумя клеммами исключают возможность перейти на двухкабельное или двухусилительное подключение в будущем.
Еще один критерий выбора АС – пассивные или активные. Большинство моделей на рынке являются пассивными; на их входы подается мощный сигнал от усилителя и затем направляется на динамики посредством кроссовера. В активных колонках слаботочный сигнал разделяется на частотные диапазоны еще до того, как поступает на усилители, размещенные внутри корпуса, а для их работы колонкам необходимо отдельное подключение к сети.
Активный стиль жизни
Однако не все активные колонки функционируют именно так. Некоторые модели оснащены встроенным усилителем, прогоняющим сигнал через пассивный кроссовер. Это значит, что сигнал усиливается еще до разделения на частотные диапазоны. На первый взгляд это сродни вопросу, что следует раньше наливать в чашку – молоко или чай, но разница принципиальна.
Внутри активных АС происходит много операций. Если кроссоверы работают с сигналом линейного уровня, а не уровня АС, то можно использовать более качественные комплектующие и обеспечить более точное разделение. Кроме того, каждым динамиком управляет собственный усилитель. Они подключаются напрямую, а не кабелем, что также повышает степень контроля.
Основной недостаток такого подхода – даже не цена (хотя активные АС и дороги, но если принять в расчет стоимость компонентного усилителя, то они нередко обеспечивают лучшее соотношение цены и качества), а тот факт, что при желании обновить систему вам придется заменять все ее компоненты, из-за чего в конечном итоге ваши затраты могут оказаться выше.
Мы не раз убеждались в том, что лучший звук проще получить, подбирая раздельные компоненты – источник, усилитель, качественные межблочные и акустические кабели и пару АС – однако активные колонки, сделанные с умом, выступают редким исключением.
Конечно, такое решение подходит не всем; если у вас нет места или желания загромождать гостиную множеством устройств, к вашим услугам – широкий ассортимент активных колонок.
Несколько слов о мощности. Сегодня эта проблема стоит не так остро, как в теплые ламповые времена, но если ваши колонки излишне капризны, вам потребуется достаточно мощный усилитель для их «прокачки». Не ориентируйтесь только на верхнее число в списке характеристик; посмотрите на показатель мощности при нагрузке 4 Ом – если он примерно вдвое выше (чем на 8 Ом), то данный усилитель дает хороший ток и справится и с требовательными АС.
Мы постоянно напоминаем, что рейтинги нашего журнала присуждаются главным образом на основе соотношения цены и качества; однако было бы нелепо утверждать, что все остальное не имеет значения. Наша задача заключается в том, чтобы после прочтения обзоров вы могли унести домой пару колонок, которые будут радовать вас до глубокой старости. Скажем, как бы ни был хорош звук, если не по душе внешность АС, вам не захочется проводить в их компании долгие вечера. Прослушивание музыки не отключает других органов чувств; нам доводилось иметь дело с компонентами, которые настолько не радовали взор, что мы старались побыстрее покончить с тестированием и убрать их с глаз долой.
Отпечатки лап
Скорее всего, ваша комната будет использоваться не только для прослушивания, так что стоит подумать и о том, не будут ли новые колонки смотреться, словно горгульи на конкурсе красоты, да и в целом как они впишутся в интерьер.
В частности, следует обратить внимание на защиту твитера – особенно если у вас есть маленькие дети или любознательный кот. Металлические купола, словно магнитом, притягивают отпечатки маленьких пальчиков или лап, быстро покрываясь вмятинами. Мы не хотим нести ответственность за то, что ваши инвестиции пошли прахом уже через час после установки колонок.
Пора в магазин
Доставайте проездной на автобус – мы почти готовы к походу в магазин. Поскольку вы читаете этот материал, то наверняка знаете о высоком авторитете нашего журнала и сайта. Поверьте, вам действительно стоит изучить обзоры всех интересных моделей до визита к продавцу, и мы это говорим не затем, чтобы повысить продажи или трафик на сайте.
Мы не призываем вас сразу соглашаться с нашими мнениями о выбранных АС. Мы просто помогаем исключить из списка те модели, которые не соответствуют вашим требованиям, а также подсказываем, на что обратить внимание при прослушивании. Скажем, мы отметили склонность ВЧ к жесткости и то, что при продолжительном прослушивании это начинает раздражать, но вы можете не услышать этого во время короткого прогона в торговом зале.
Убедитесь, что колонки, которые вы слушаете, достаточно прогреты. Разным моделям требуется различное время для выхода на оптимальный уровень качества звучания.
Из этого следует простой вывод: если вы не слишком впечатлены звуком АС, от которых мы пришли в восторг – возможно, они недостаточно прогреты.
Мы нередко отмечаем в обзорах, что характер таких-то колонок радикально изменился после нескольких часов работы; на это стоит обращать внимание.
Приносите свои песни
Если вы тот самый вредный тип, который любит на вечеринке выключить звучащую подборку и поставить редкую запись группы Animal Collective, которую в этой компании никто не любит, настал ваш звездный час: захватите коллекцию записей с собой в магазин. Это самый эффективный и простой способ оценить качество АС. Хороший компонент в любом случае будет звучать неплохо, но чем более вам знакома песня, тем лучше вы помните ее аранжировку, композицию и динамику. Это позволит вам оценить достоверность звучания выбранной пары АС.
По этой же причине стоит попросить продавца собрать систему, похожую на ту, что стоит у вас дома. Если у вас старый или малоизвестный усилитель, заранее позвоните продавцу и убедитесь, что в магазине найдется что-то похожее. Если нет, возьмите с собой собственный экземпляр; в конечном итоге это принесет вам меньше неудобств, чем досадное открытие, что в домашней системе новые колонки играют совершенно не так, как еще вчера в магазине.
Во время проверки
В сущности, в магазине вы будете заниматься тем же, чем мы занимаемся в наших тестовых лабораториях, и вам следует придерживаться той же тактики. Несмотря на то, что каждый обзор, как правило, пишется одним человеком (мы сейчас не упоминаем бесценный вклад коллег и редакторов, которые работают с текстами перед их публикацией – и даже успевают растащить на публику все шутки до того, как они попадутся вам на глаза), сам процесс тестирования выполняется коллективно.
Дело не в том, что мы не доверяем собственным ушам, просто восприятие в принципе очень субъективно: на оценку может повлиять плохое настроение из-за утренней пробки или какой-то аспект звучания АС может восхитить вас настолько, что вы не обратите внимания на недостатки.
Важно быть открытым для альтернативных вариантов. Пропущенный обзор в нашем журнале, новая модель АС, которую мы еще не успели протестировать, колонки, изначально отвергнутые вами из-за рейтинга в четыре звезды – любая из таких моделей может оказаться для вас более подходящей, чем обладатель Award.
Хороший продавец знает свою продукцию (именно поэтому она и представлена в его магазине) и может предложить нечто такое, что вы изначально не рассматривали и что лучше подходит для вашей системы. Не принимайте любые слова на веру – в конце концов, слушать эти колонки много лет придется вам, а не продавцу – но и не настраивайтесь заранее, что владелец магазина непременно пожелает впарить вам неликвид.
Впрочем, это двусторонние отношения; если вы серьезно относитесь к своей музыкальной системе, то наверняка станете постоянным покупателем. Именно поэтому сотрудники магазина уделяют вам много внимания (хотя, конечно, вы очень милый и приятный человек, говорить с которым – одно удовольствие), так что отвечайте им взаимностью. Это означает, что было бы неприлично выбрать колонки в магазине, а потом уйти домой и начать искать эту же модель подешевле в Интернете.
Слушайтесь продавца
Не то чтобы мы заступались за своих коллег по отрасли, но если вы не хотите напрочь испортить отношения с тем, кто искренне хочет вам помочь, не стоит думать в первую очередь о выгоде (тем более что она обычно невелика). Представьте, что девушка, в которую вы влюблены, говорит вам, что хотела бы найти кого-нибудь вроде вас. Кто-то вроде вас стоит прямо перед ней!
Однако не поддавайтесь уговорам принять решение немедленно и не думайте, что покупка в сети чем-то плоха с моральной точки зрения. Если у вас нет продавца, готового помочь с выбором, не огорчайтесь; просто примите на вооружение еще пару советов. Покупка в Интернете подразумевает, что у вас будет меньше, чем в магазине, возможностей устроить прослушивание. Поэтому внимательно изучите пункты, касающиеся подбора системы, а не только рейтинги.
Главное достоинство, оно же и главный недостаток покупок в Интернете заключается в том, что это самый большой магазин в мире, превосходящий любые торговые комплексы. Поэтому не сбрасывайте со счетов прошлогодние модели. Даже лучшие АС время от времени снимают с производства, после чего их можно купить с большими скидками. Следите за нашими обзорами – и вы будете знать, когда старая модель стала казаться менее удачной. Если она все еще продается – значит, скорее всего, ее дела идут неплохо.
Кроме того, при покупке в сети следует соблюдать обычные правила предосторожности: покупать в проверенном интернет-магазине и убедиться в том, что при необходимости товар можно будет вернуть.
Как всегда, если какое-то предложение кажется вам слишком хорошим для того, чтобы быть правдой, то так оно, скорее всего, и есть, и вряд ли вам удастся вернуть свои деньги.
Наконец, самое важное правило онлайн-покупок – не приобретайте ничего без предварительного прослушивания. Если у вас нет поблизости подходящего магазина, выберите время съездить на Hi-Fi-выставку или просто попросите у друга на время колонки, звук которых вам всегда нравился, чтобы узнать, как они будут играть с вашими компонентами. Если покупаете что-то не прослушивая, вы очень смелый (или безрассудный) человек.
Добро пожаловать домой
Итак, вы опять дома, расстроены тем, что потратили вдвое больше запланированного, и прикидываете, как будете ближайшие полгода питаться одними консервами – зато с парой новых красавиц-колонок, которых уже полюбили сильнее, чем всех своих дядюшек и тетушек. К сожалению, равно как и ваши родственники, они не предложат вам ничего, пока вы не сделаете все нужное для них.
Мы уже упоминали о том, как важен для АС прогрев, так что не судите о них сразу же после распаковки, установки и подсоединения кабелей. Некоторым моделям требуется почти 100 часов, хотя для большинства колонок суток работы вхолостую будет достаточно. Все, что от вас требуется – это включить их и оставить играть, позволяя компонентам нагреться, растянуться и прийти в штатное рабочее состояние. Вряд ли вы будете делать это на максимальной громкости, но в любом случае не нагружайте их сразу же слишком сильно. Пусть походят, прежде чем бежать.
Главное – это место
Помимо того, что вы подключите колонки и выждете необходимое время, перед вами стоит еще одна важная проблема – найти для них правильное место и положение. Не пожалейте на это времени: небольшие изменения в геометрии расстановки могут серьезно изменить звуковой баланс.
При размещении АС вплотную к задней стене вы получите более мощные басы; если же отодвинуть их подальше от стен, стереопанорама станет более убедительной.
Вам нужно найти баланс, а не компромисс, причем колонки с тыловым портом фазоинвертора (т. е. излучающим звук назад) более чувствительны к установке вплотную к задней стене. Но ни в коем случае не ставьте их в угол, даже если этот вариант кажется более удобным: пухлые и неровные басы испортят все впечатление.
На стереопанораму сильно влияет угол разворота АС. Большинство требует небольшой ориентации внутрь по направлениюк позиции слушателя, который должен располагаться на одинаковом расстоянии от колонок, чтобы достичь наилучшей фокусировки. Моделям некоторых производителей (например, DALI) разворот не требуется. Уточните в руководстве пользователя рекомендованные для вашей модели АС расстояния друг от друга и от стен, но не бойтесь экспериментировать – в вашей комнате они могут вести себя чуть иначе, чем в других местах.
Стоять на своем
Вам удобно сидеть? Вашим колонкам тоже этого хочется. Даже если вы купите модель, в характеристике которой написано «полочная», для ее качественной работы исключительно важна надежная основа. Приобретите хорошие стойки: звучание полочников в огромной степени зависит от качества стоек, на которых они установлены – компромиссы в этом случае недопустимы.
Аналогично, если вы выбрали напольные АС, позаботьтесь о надежном креплении шипов. Обладателям деревянных полов пригодятся металлические кружочки, которыми снабжаются некоторые модели; если к вашей они не прилагаются, используйте обычные монеты – это все, что у вас останется после покупки колонок (шутка).
Еще одно важное, хотя и очевидное замечание – колонкам следует стоять на абсолютно горизонтальной поверхности, и они не должны качаться. Устойчивая АС = качественный звук.
Не забудьте про кабели (да, это очередное замечание из серии всем давно известных).
Некоторые покупатели не задумываются о важности качественных проводников или пытаются сэкономить хоть что-нибудь. Но попробуйте, например, есть суп при помощи ножа – вы скорее останетесь голодным из-за неподходящих столовых приборов, чем из-за невкусной пищи.
Приятного прослушивания!
Самое главное – ваши новые АС должны приносить вам радость. Именно на это нацелены все наши советы. Отнеситесь к своим колонкам с уважением, и они будут верно служить вам долгие годы. Это значит: никаких мюзиклов Уэббера, никаких рождественских выпусков шоу X-Factor – и, ради всего святого, ни одной песни Th e Eagles!
О многом могут сказать технические характеристики колонок. К ним прежде всего относятся:
- тип колонок (активные или пассивные, открытые или закрытые и т. д.) и фирма-изготовитель;
- номинальная и максимальная мощности;
- номинальное сопротивление;
- чувствительность колонки;
- диапазон воспроизводимых частот с указанием неравномерности чувствительности;
- АЧХ колонки;
- зависимость модуля полного сопротивления от частоты;
- диаграмма направленности излучения для разных частот;
- рассеивание, или дисперсия, излучения;
- коэффициент нелинейных искажений или коэф-фициент гармоник;
- габариты и масса колонок.
Номинальной называется мощность, при которой ко-лонка воспроизводит звук без превышения заданного уров-ня искажений (к сожалению, очень редко этот уровень указывается в паспортных данных). Иногда номинальную мощность указывают по существующему стандарту DIN. При этом номинальная мощность задается при заданном коэффициенте нелинейных искажений (к сожалению, его значение чаще всего не указывается).
Максимальная мощность — это мощность, с которой колонка может работать, но без каких-либо гарантий качества звучания. Обычно она задается при коэффици-енте нелинейных искажений 10%. Некоторые разработ-чики под максимальной мощностью указывают фактичес-ки пиковую мощность, которую может кратковременно выдержать колонка без повреждения. Эта мощность мо-жет порою на порядок превосходить номинальную, но она является лишь показателем перегрузочной способности колонок, но отнюдь не громкости их звучания (послед-няя, помимо номинальной мощности, существенно зави-сит еще и от чувствительности колонок).
Номинальное сопротивление (иногда его неточно именуют импедансом, т. е. полным сопротивлением) — это активная составляющая импеданса на некоторой, обычно довольно низкой, частоте (чаще всего 1000 Гц), далекой от частоты резонанса. Практически номинальное сопротивление определяется сопротивлением НЧ-динамика на постоянном токе, сопротивлением катушек его фильтра и подводящих проводов.
Чувствительность колонки (или ее отдача) измеряет-ся так же, как у излучателей — т. е. это звуковое давление в децибелах, при мощности 1 Вт (или напряжении на входных зажимах колонки, соответствующем мощности в 1 Вт) и на расстоянии от колонки 1 м. Это очень важный параметр колонок — чем выше чувствительность, тем громче звук от колонок при заданной мощности подводи-мого к ним сигнала. К сожалению, чем шире диапазон частот излучаемых звуковых колебаний, тем ниже чув-ствительность колонок (к счастью, далеко не всегда).
Диапазон воспроизводимых частот задается мини-мальным и максимальным значениями для полосы час-тот, которые воспроизводит колонка при указании задан-ной неравномерности (в децибелах). В последнее время обычно указывают предельный диапазон частот (Frequencyrange) при заданном спаде отдачи колонки на граничных частотах диапазона и номинальный диапазон частот (Frequencyresponse) - при существенно меньшем спаде (обычно 2—3 дБ). Иногда указывают не спад, а неравно-мерность АЧХ колонки (т. е. на граничных частотах допускается и подъем АЧХ).
АЧХ колонки — это зависимость создаваемого ею звукового давления от частоты. Для снятия АЧХ исполь-зуется звуковой генератор с мощным высококачествен-ным усилителем, возбуждающим колонку, и измери-тельный микрофон, расположенный на главной оси излучения колонки. Испытания проводят в специальной акустической камере и в обычной комнате. Так что нередко приводятся АЧХ для этих двух случаев. Лишь для самых высококачественных колонок АЧХ приводят-ся в их паспортах.
О зависимости модуля полного сопротивления от частоты уже говорилось. Эта зависимость определяет условия работы усилителя — многие усилители «не лю-бят», когда модуль полного сопротивления резко возрас-тает. На ВЧ рост модуля устраняют применением специ-альных корректирующих цепей. В последнее время для снятия зависимости модуля полного сопротивления от частоты применяют возбуждение колонок так называ-емым белым шумом — шумовым сигналом с равномерным спектром. Ток возбуждения измеряется с помощью ана-лизатора спектра, дающего на экране график зависимости модуля полного сопротивления от частоты.
Диаграмма направленности — зависимость звукового давления от угла расположения слушателя (или измери-тельного микрофона) относительно главной оси излуче-ния. Различают диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и в вертикальной. Диаграмма направленности зависит от частоты сигнала — обычно чем выше частота, тем уже диаграмма направленности. Этот параметр, как прави-ло, в технических характеристиках колонок не указывается ввиду сложности измерений и их сильной зависимости от окружающей колонки обстановки.
Вместо диаграммы направленности нередко указыва-ют другой - рассеивание, или дисперсию, излучения. Это угол в горизонтальной или вертикальной плоскости, на который отклоняется ось прослушивания относительно главной оси при ослаблении отдачи на заданную величину (чаще всего —2 дБ у высококачественных колонок).
Коэффициент гармоник — это выраженное в процентах отношение амплитуды задан-ной гармоники к амплитуде первой гармоники при задан-ном звуковом давлении (чаще всего 95 дБ) звуковой колонки и на заданной частоте (или в заданном диапазоне частот). Но и этот параметр указывается лишь для дорогих и особо высококачественных звуковых колонок.
Габариты колонок обычно задаются в миллиметрах или сантиметрах (для высоты, ширины и глубины ящика колонки). Масса, как обычно, указывается в килограммах. Нередко в характеристиках колонок указывают диаметр диффузоров излучателей, но вряд ли эти данные имеют для конечного пользователя какое-либо значение, не считая чисто познавательного. Дело в том, что далеко не всегда НЧ-динамик с большим диаметром диффузора (300—400 мм) лучше динамика современной конструкции с диаметром диффузора всего 150—200 мм.
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).
Попробую объяснить, почему это понятие для описания звуковых характеристик малоинформативно. Среднеквадратичная мощность - это производящая работу. То есть, имеет смысл в электротехнике. И относится не обязательно к синусоиде. В случае музыкальных сигналов громкие звуки мы слышим лучше, чем слабые. И на органы слуха воздействуют больше амплитудные значения, а не среднеквадратичные. То есть громкость не эквивалентна мощности. Поэтому среднеквадратичные значения имеют смысл в электросчетчике, а вот амплитудные в музыке. Еще более популистский пример — АЧХ. Провалы АЧХ заметны меньше, чем пики. То есть громкие звуки более информативны, чем тихие, а усредненное значение будет мало о чем говорить.
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
Номинальная мощность (ГОСТ 23262-88) - величина искусственная, она оставляет свободу выбора изготовителю. Разработчик волен указать значение номинальной мощности, соответствующее наиболее выгодному значению нелинейных искажений. Обычно указанная мощность подгонялась под требования ГОСТ к классу сложности исполнения при наилучшем сочетании измеряемых характеристик. Указывается как у АС, так и у усилителей.
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.
Паспортная шумовая мощность - электрическая мощность, ограниченная исключительно тепловыми и механическими повреждениями (например: сползание витков звуковой катушки от перегрева, выгорание проводников в местах перегиба или спайки, обрыв гибких проводов и т.п.) при подведении розового шума через корректирующую цепь в течение 100 часов.
Максимальная кратковременная мощность - электрическая мощность, которую громкоговорители АС выдерживают без повреждений (проверяется по отсутствию дребезжаний) в течение короткого промежутка времени. В качестве испытательного сигнала используется розовый шум. Сигнал подается на АС в течение 2 сек. Испытания проводятся 60 раз с интервалом в 1 минуту. Данный вид мощности дает возможность судить о кратковременных перегрузках, которые может выдержать громкоговоритель АС в ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации.
Максимальная долговременная мощность - электрическая мощность, которую выдерживают громкоговорители АС без повреждений в течение 1 мин. Испытания повторяют 10 раз с интервалом 2 минуты. Испытательный сигнал тот же.
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.
МОЩНОСТЬ... КТО ЭТО?
«У меня колонки мощностью 200 Вт, а магнитола 4 х 50. Будут ли они играть вместе?» Да будут, будут, не волнуйтесь вы так. Но ещё лучше будет, если всё же разобраться, что понимается и под мощностью, и под ваттами. «Мощность», по школьному определению - работа, произведенная за единицу времени, для наших целей определение почти бесполезное. Нам удобнее по-другому, пусть и непривычно: мощность - это количество энергии, преобразованной в нужную нам форму в ту же самую единицу времени. Речь всегда идёт о преобразовании, энергия никуда не девается, такая уж у неё привычка. Усилитель (пусть в магнитоле) получает готовую к употреблению электрическую энергию в форме постоянного тока от бортовой сети автомобиля и преобразует её в электрическую, но в форме переменного тока, изображающего звуковой сигнал. Всю? Нет, примерно половину, остальное идёт в тепло, отдаваемое воздуху небольшими радиаторами сзади на магнитоле или большими, «по всему телу» у отдельного, внешнего усилителя.
Динамик (пусть и притворившийся «колонкой») получает электрическую энергию в форме переменного тока и преобразует её в механическую, теперь уже в форме долгожданных звуковых колебаний. Всю? Да как сказать... Не совсем. Коэффициент полезного действия динамика (раз уж пошли по школьному пути: отношение произведенной звуковой мощности к полученной электрической) практически никогда не превышает 0,5%. Куда деваются остальные 99,5%? А туда же, в тепло, вообще, любое устройство, созданное человеческим разумом (а равно и волей всевышнего) производит тепло плюс ещё что-нибудь. С точки зрения преобразования энергии динамик на 99 процентов с копейками идентичен паяльнику. А в оставшейся половине процента - всё: и басы, и верха, и детальность, и гениальные музыканты. Обидно? Да, но ничего лучше как-то не придумали.
И вот она, главная разница между мощностью усилителя и мощностью динамика: усилитель её, можно считать, производит. А динамик - потребляет, не производя в обмен, как мы только что выяснили, почти ничего.
И когда мы говорим о мощности усилителя, то речь идёт о том, что ОН ДАЁТ. А когда о мощности динамика - то о том, что ОН БЕРЁТ. А сколько один даёт и сколько другой берёт? В порядке поступления:
СКОЛЬКО ДАЁТ?
Вот усилитель. Пусть тот, что в магнитоле, пока наплевать, потом почувствуете разницу. Какая у него мощность? Да какая угодно, всё зависит от того, какой уровень сигнала на входе, грубо говоря - в каком положении регулятор громкости. Мощность на выходе может оказаться 1 Вт, может - 10, может - 50, может... Подождите, должен же быть предел. Разумеется, но мы ведь не спрашивали какая МАКСИМАЛЬНАЯ мощность. А максимальная у каждого своя. Она определяется тем, какое наибольшее напряжение переменного тока сможет создать усилитель на своём выходе, когда к выходу присоединена нагрузка, в виде динамика, обладающего каким-то сопротивлением. Мощность на выходе определится просто: как величина этого напряжения, возведённая в квадрат и поделенная на сопротивление нагрузки. Присоединили к выходу вольтметр и нагрузку, на вход подали переменное напряжение, для удобства измерения мощности - на какой-нибудь одной частоте, и смотрим. На выходе 2 В, когда к нему присоединена нагрузка 4 Ом. При таких измерениях к выходу, разумеется, подключают не акустику, а её эквивалент в виде резистора, а то уши завянут. Возвели-поделили и получили: мощность на выходе ровно 1 Вт. Здесь есть небольшая засада, связанная с тем, что мы говорим о переменном напряжении, величину которого можно измерять по-разному. Чаще всего пользуются шкалой среднеквадратичных значений. В русском это слово длинное, поэтому привилось английское сокращение RMS (root mean square), означающее то же самое. Чтобы не вдаваться в детали, достаточно запомнить: для синусоиды значение напряжения RMS меньше амплитудного в 1,41 раза, то есть - в корень из двух. Мощность, указываемая в ваттах RMS - это та, что получена, когда напряжение при расчёте взяли RMS, что логично. А если взять амплитуду напряжения, то мощность, во-первых, будет называться пиковой, а во-вторых, станет ровно вдвое больше, чем RMS.
Возвращаемся к усилителю. Один ватт - это несерьёзно, прибавляем на входе. До каких пор будет расти напряжение на выходе и что его остановит? Остановит его ограничение сигнала. Усилитель питается постоянным напряжением, и то, что появляется как переменное на его выходе, не может быть больше напряжения питания по амплитуде. Нету там больше. И если мы будем наблюдать за сигналом на выходе, то в какой-то момент верхушки прежде изящной волны окажутся срезаны, там полуволна хотела перейти через верхний предел, напряжение питания. И обломилась. Откатываем сигнал на входе назад, пока ограничение не пропадёт, и смотрим на размах сигнала. Он чуть меньше полного напряжения питания, потому что что-то теряется в выходных каскадах усилителя. Если усилитель питается (как в пресловутой «магнитоле») от бортовой сети автомобиля, то нижняя полуволна подойдёт вплотную к нулевой отметке, а верхняя - к уровню 12 В. Что получается? Амплитуда, будем считать, 6 В в каждую сторону, возводим-делим и получаем сказочную цифру 4,5 Вт. Проверьте, если не лень. Выходит, что по всей науке это - максимальное значение мощности на выходе магнитолы, питаемой от 12 В? А так и было лет двадцать назад. И так есть сейчас, если купить какой-нибудь Vitek или Eurotec за 400 рублей, наши коллеги из киевского журнала «FOR Z» провели не так давно серию таких экспериментов, избавив нас от этой печальной необходимости. К счастью, уже недавно было найдено решение, позволившее если не выйти на грозные 4 х 50, то во всяком случае, уйти от скорбных 2 х 4,5. Это - мостовое включение усилителей, применяемое ныне во всех автомобильных головных аппаратах, за изъятием беспробудного отстоя наподобие упомянутого (для примера, ничего личного).
При мостовом включении на одну нагрузку работают два усилителя, включённые так, что размах синусоиды на выходе удваивается. По уже сообщённому вам способу посчитать выходную мощность это будет в четыре раза больше, чем 4,5 Вт, потому что напряжение возводится в квадрат, стало быть - 18. Примерно это значение имеет максимальная выходная мощность всех когда-либо испытанных нами головных аппаратов (в каждом из четырёх каналов, разумеется).
Откуда берутся знаменитые 4 х 40 Вт, потом превратившиеся в 4 х 45, 4 х 50 и так далее? Что это, чистое враньё? Как-то не вяжется с образом именитых и более чем респектабельных производителей техники, а ведь эти цифры украшают лицевые панели всех марок: Alpine, Blaupunkt, Clarion и далее в порядке латинского алфавита. Ведь когда речь заходит об отдельных усилителях тех же фирм, всё становится честно и правильно, возможностей убедиться за эти годы было достаточно. Здесь две уловки, первая -техническая, и только вторая - маркетинговая. Техническая уловка заключается в том, что в современных «головах» применены усилители так называемого «класса Н», там есть специальная цепь, способная на короткое время дать выходным каскадам увеличенное напряжение питания. Стоит конденсатор и, пока всё тихо, заряжается. А в пиках громкости он оказывается подключён последовательно с питанием выходного каскада, и пик проскакивает без искажений, не касаясь макушкой потолка 12 В. Но это если пик уровня сигнала совсем короткий, например - первый момент удара в барабан. Дальше, конечно, запас энергии иссякает, но дело уже сделано, даже два дела: действительно, на краткий миг максимальная мощность стала намного больше возможной при непрерывной работе, а во-вторых, появилась возможность об этом упомянуть. Не слишком акцентируя внимание на том, при каких условиях максимум выходной мощности стал таким. К чести респектабельных компаний (см. алфавитный список выше) надо сказать: часто в таблице технических характеристик на последней странице инструкции приводится и непрерывная мощность, с указанием, что это в ваттах RMS, и с указанием, какое было при этом напряжение питания, как правило, 14,4 В, потому что при этом «потолок» для выходной синусоиды приподнимается, и тогда в этой строке фигурируют именно 18 - 20 Вт на канал, случаи захода в третий десяток единичны.
Почему не их пишут на лицевой панели? Считайте это традицией, как цены на нефть в долларах за баррель, а на золото - за тройскую унцию. Тем более, как мы выяснили, формально - имеют право. А теперь быстро ответьте на контрольный вопрос: когда вы в последний раз видели автомобильные динамики, на которых была бы указана мощность МЕНЬШЕ 18 Вт? Поэтому всякие разговоры о «подборе» акустики к магнитоле или CD-ресиверу по мощности путём сравнения написанного на коробках с одним и другим смысла не имеют никакого. «А как же, - можете спросить вы, - у моего соседа по гаражу 100-ваттные «лопухи» захрипели и сгорели?» А это, милые вы мои, произошло не оттого, что мощности головного устройства было много, а оттого, что было мало МАКСИМАЛЬНОЙ мощности.
ГДЕ КОНЧАЕТСЯ МОЩНОСТЬ
Все видят, но мало кто обращает внимание: там, где всерьёз, а не для красоты, в тройских унциях, указывается максимальная выходная мощность (например, на последней странице инструкции), рядом стоит и величина коэффициента нелинейных искажений, соответствующая приведенному значению. У нас это сокращается в к.н.и., а в англоязычной инструкции будет выглядеть как THD и какое-то число со знаком процентов. Вспоминаем (или узнаём), что такое нелинейные искажения. Их иногда называют гармоническими (THD и означает Total Harmonic Distortion - общие гармонические искажения), что более правильно. Суть дела: когда усилитель работает идеально, сигнал на выходе будет отличаться от сигнала на входе только амплитудой, причём прямо пропорционально. Добавим коксу. Напряжение на выходе возросло на вольт с небольшим, как вдруг на спектрограмме вырос целый забор из гармоник, значит, выходной сигнал опасно близко подошёл к предельно возможной амплитуде. По амплитуде гармоники вроде небольшие (верхняя шкала сильно растянута по вертикали), и в сумме они складываются в невеликий итог: меньше полпроцента. Но: вот этого забора раньше в звуке не было, а теперь он есть. Добавим ещё - и вот, приплыли: на синусоиде стали отчётливо видны искажения формы, именно те, которых мы ожидали - выше питания не прыгнешь. А сигнал на выходе стал чудовищным, в реальной жизни мы услышим, помимо чистого тона 250 Гц, массу нового: и 500, и (особенно) 750 Гц, и далее до самых невозможных частот, утешение, что все они кратны 250 Гц довольно слабое, для слуха это или скрип, или хрип, в зависимости от основной частоты. Теперь вопрос из древнего анекдота: где талию делать будем? Что принять за максимальную выходную мощность? Если там, где искажений было ещё совсем мало, то окажется 13,5 Вт. RMS, как вы теперь понимаете, увидев, в чём указано выходное напряжение. Если там, где под полпроцента, то будет уже почти 19 Вт. А если согласиться с 10%, то получим сказочную для таких усилителей величину 23 Вт. Но только лучше не соглашаться: видите, что кроется за этой неприметной цифрой?
Итог нашего анализа на первый взгляд парадоксален: с одной стороны, у усилителя есть только одна максимально достижимая выходная мощность, зависящая от напряжения питания и сопротивления нагрузки. Но при этому указать её можно как угодно, вопрос в том, какой уровень искажений считать допустимым. Традиционно для действительно мощных, внешних усилителей, значение максимальной мощности указывают при к.н.и., равном 1%. Для головных устройств изготовители предпочитают 10%, по причинам, уже не нуждающимся в комментариях.
И ВСЁ ЖЕ, ПОЧЕМУ?
Почему при таких, в общем-то, жалких значениях максимальной мощности усилителей головных устройств прицепленные к ним «200-ваттные» 6 х 9 начинают хрипеть, а то и гореть? Почему хрипеть, вы уже видели: хрип - это гармоники, появившиеся на выходе усилителя при его перегрузке. Человек думает, что его могучая магнитола перегрузила динамик, а на деле «лопуху» что дали, то и играет, думая своими лопушиными мозгами, что так и надо. А почему же горят, если им такая мощность - как слону дробина? А давайте ещё раз взглянем на результаты предыдущих опытов с искажениями, а потом их даже продолжим. Я там кое-что дорисовал: условные кривые, показывающие, какая часть частотного спектра попадает на низкочастотную головку (собственно «лопух»), а какая - на блок ВЧ-головок в его центре. Естественно, это относится в полной мере и к любой многополосной акустике, а у нас другой и не бывает. Вот играет что-то, и там есть мощная составляющая с частотой 250 Гц. Пищалка пока в отпуске: на голубом поле, изображающем её рабочий диапазон, сигнала почти нет, и правильно, не её это частота. Когда искажений становится полпроцента, что-то уже появляется, но пока ничего страшного, амплитуды невелики, а большая их часть попадает в область, где фильтр пищалки уже начинает отрезать ненужное. При 10% уже нехорошо: пищалке положен полный покой, а на неё валится куча гармоник, да ещё с уровнем выше, чем содержание верхних частот в нормальной фонограмме. Пойдём дальше, до предела: выкрутим входной сигнал так, что после отрезания верхушек полуволн смирная синусоида превратится в сигнал почти прямоугольной формы, в котором гармоник за сорок процентов от основного сигнала. Вот здесь пищалке, скорее всего, хана. А ведь и усилитель у нас тот же, и частота по-прежнему «непищалочья». При некотором природном даре таким сигналом можно подпортить и мидбас. Прямоугольные импульсы несут на выход намного больше энергии, чем синусоида, и электрическая мощность, которая при этом поступает на динамик, составит больше 50 Вт. Представим себе 50-ваттный паяльник, потом вспомним, что динамик - это паяльник на 99,5%, и судьба звуковой катушки, сделанной, в отличие от обмотки паяльника, не из нихрома, слюды и асбеста, а из гораздо более нежных материалов, перестанет выглядеть безоблачной.
Значит ли всё это, что на мощность акустики можно вообще не смотреть? Не совсем. Надо просто смотреть несколько по-другому. Этот взгляд на мощность «с другого конца» станет темой второго выпуска «Вспомнить всё».
Окончательно разбираемся с мощностью
Андрей ЕЛЮТИН
У начавших методично «вспоминать всё» вместе с нами в прошлом номере хватило, как мне кажется, времени погоревать о том, что «4 х 45 Вт», начертанные на магнитоле - не самая прямая дорога к счастью. Пришло время выбирать путь, а заодно развеять некоторые мифы, пустившие в нашей среде корни почище, чем у саксаула. А заодно вспомнить о некоторых свойствах нашего организма (некоторыми частями которого мы музыку и слушаем) и о том, как эти свойства повлияли на систему мер в акустике.
ВСЁ, УГОВОРИЛИ
Ясно, без усилителя - не жизнь. Начинаем выбирать и, естественно, первым долгом смотрим на максимальную (уже знаем, что это такое) мощность, за что боремся-то? О том, как её выбирать, разговор будет отдельный и неожиданно для вас короткий. Но вначале давайте определимся, откуда эта мощность берётся. Что делает отдельный усилитель столь качественно иным устройством по сравнению с доставшимися каналами усиления, встроенными в головное устройство? Из предыдущего выпуска «В.В.» стало ясно: всё дело в питании. Усилитель создаёт на выходе переменное напряжение с размахом, сверху донизу, не больше, чем напряжение питания выходных каскадов. Для усилителя магнитолы это - напряжение на борту, 12 В на заглушенной машине, около 14 В - на ходу. Главная же составная часть внешнего усилителя - источник питания. Он получает постоянное напряжение из бортовой сети, превращает его в переменное довольно большой частоты (десятки килогерц), переменное уже можно повышать с помощью трансформатора, что источник питания усилителя и делает, а потом, уже повышенное, снова выпрямляется и подаётся на собственно усилитель. До скольких вольт раздули напряжение в ходе этой деятельности, на такой высоте и пройдёт потолок размаха выходного напряжения. Дальше - простая арифметика. Предположим, из 12 В бортовых источник питания сотворил 50. Реально это будет два напряжения разной полярности по 25 В каждое, так удобнее. Значит, размах выходного напряжения будет (в каждую сторону) никак не больше 25 В минус какие-то копейки, теряемые в транзисторах. Максимальная выходная мощность получится как 25 в квадрате, поделённая на сопротивление нагрузки. Это по закону Ома, он неумолим. Выходит чуть больше 150 Вт. Только это - пиковое значение, по шкале RMS - ровно вдвое меньше, около 75 Вт. Цифры вполне реальные, таких усилителей - навалом. Можно ли выжать из этого усилителя больше? Первая стадия «форсажа» у многих моделей произойдёт сама собой, стоит завести двигатель. У очень многих усилителей выходное напряжение источника питания не стабилизировано и находится в пропорции к входному. И когда при заведенном двигателе и работающем генераторе напряжение на борту станет не 12, а, на хорошо отрегулированной машине, 14,4 В, напряжение на выходе источника питания возрастёт с 50 до 60 В, так же поднимется и «потолок» для выходного напряжения усилителя, и максимум мощности возрастёт до 108 Вт. Ничего себе прибавка, верно? Только сильно-то пока не ликуйте. Станет ли при этом усилитель играть громче? А с чего это, собственно? Общее усиление, от источника сигнала до выхода, осталось таким же, оно от питания не зависит (а если бы вдруг зависело, то повинный в этом компонент срочно запросил бы постоянной регистрации в мусорном баке), значит, как играло, так и будет. Иное дело, что если прежде на какой-то громкости появлялись искажения, это когда на пиках сигнала выходное напряжение пыталось перепрыгнуть через планку, поставленную источником питания, то теперь этот момент отодвинется в область большей громкости. Насколько отодвинется? Давайте прикинем. На полтора децибела. Один щелчок громкостью, а то и ни одного, это зависит от шага регулятора.
А что мы выиграли по сравнению с «прошлой жизнью», когда вообще усилителя не было? В ваттах вроде бы очень много. А в децибелах максимальной неискажённой громкости, опять же вроде бы, не очень: 5,4 дБ. Но это только «вроде бы», как мы потом увидим, счастье - не в одних щелчках регулятора громкости. Надо всё же организовать какую-то гармонию между мощностями. Посмотреть, например, какая мощность у акустики, и по ней подобрать усилитель, верно?
НЕВЕРНО
Это я нарочно, с целью провокации. О том, как можно загубить акустику недостаточной мощностью, было в прошлом выпуске, теперь давайте попытаемся сделать это с помощью излишней. Это будет намного труднее, предупреждаю.
Вернёмся ещё раз к фразе, которую я по разным поводам произносил (и писал) очень много раз, последний раз - в прошлом выпуске. Вот она: «И когда мы говорим о мощности усилителя, то речь идёт о том, что ОН ДАЁТ. А когда о мощности динамика - то о том, что ОН БЕРЁТ». Максимальная мощность усилителя - это та, больше которой он не может дать, потому что начинает искажать сигнал, а мы не для этого его покупали. Максимальная мощность акустики, стало быть, это та, больше которой она взять не может, потому что ЧТО? Тоже начинает искажать сигнал? А она это начинает делать сразу и понемногу, совсем не так, как усилитель, жёсткой планки ограничения у акустики нет. В стародавние времена был советский стандарт, по которому нормировалась так называемая номинальная мощность динамиков. Там оговаривались специальные условия, полоса частот и так далее, в общем, мощность считалась такой, чтобы нелинейные искажения не превышали 10%. Лучший басовый динамик того времени назывался 6ГД2, первая цифра - это как раз номинальная мощность. Были ещё 4 ГД, 3 ГД и так далее, это потом приняли определение паспортной мощности, зависящей уже не от искажений, а от живучести, и все эти ГД разом потолстели до 10, 20, 75 и тому подобного. ГОСТы эти приказали нам всем долго жить, и сейчас мощность определяют иначе, и очень важно это понимать, чтобы испытывать к этому показателю то отношение, которого он заслуживает.
Попрошу набрать это красным, если забуду - вы сами тогда карандашом, ладно?
Мощность, указываемая на акустике, это не та, на которой она должна работать, а та, которая её разрушает.
Разумеется, должна быть взаимосвязь между возможностями акустики и ресурсами источника этого вероятного разрушения, но это взаимосвязь, а не тождество. Представьте себе: вы купили автомобиль, у которого максимальная скорость 200 км/ч. И подвернулась вам резина с индексом скорости Т (190 км/ч). Что, нельзя ездить? При 191 км/ч все четыре колеса - в клочья? Или наоборот, у шин индекс скорости Z (240 и больше), и вы сбиваетесь с ног, подбирая под такую резину подходящий автомобиль. Нереально.
Тем не менее сплошь и рядом приходится слышать (да и читать), как акустику к усилителю (и наоборот) подбирают, глядя в первую очередь на мощность, а потом уже на всё остальное.
Так что давайте в последний раз, чтобы не возвращаться к вопросу. Цифры на акустике, сопровождаемые словами Power, без указания на то, что под этим подразумевается, не означают ничего, это часть современной, но укоренившейся традиции. Если производитель акустики хотя бы относительно корректен в приводимых им цифрах, то он может указать долговременную мощность, а это - максимальная неразрушающая (или минимально разрушающая, не забывайте и об этом) мощность, поданная на динамик в течение получаса по схеме: минуту работает - две отдыхает. Подаётся при этом шумовой сигнал, пропущенный через фильтр, отрезающий всё ниже 40 Гц и всё выше 4 кГц, так что к пищалке-то это уже почти не имеет отношения. Вот если акустика эти самые трудные в своей жизни полчаса пережила - записывается использованное значение мощности. Если погибла - берётся из предыдущего опыта с меньшей мощностью. Кратковременная мощность - это такая, которая не погубит динамик (или погубит, но в последний момент) после 60 циклов «секунду орём - минуту отдыхаем». Все описанные процедуры подразумевают подведение испытуемого образца акустики максимально близко к краю могилы, поэтому ориентироваться на них как на нормативный показатель тому, кто за акустику заплатил из своего кармана, как-то не очень разумно. Единственный тип показателя, хоть немного напоминающий возможное реальное использование своей законной собственности, - это rated noise power по стандарту IEC 268-5, когда акустика должна остаться живой после 8 часов непрерывной работы на уже упомянутом шумовом сигнале. Её не указывают почти никогда.
Ориентиры здесь должны быть другими, их на коробках с акустикой искать не стоит.
ОРИЕНТИРЫ, ГДЕ ВЫ?
Наши штатные специалисты в тестах акустики неоднократно рекомендовали (когда изготовители совсем уж теряли стыд и смолчать было немыслимо) равняться на показатели, которые хотя бы примерно обозначают область возможных значений. Для 6-дюймовой компонентной акустики границы разумного риска пролегают где-то на 40 и 90 Вт (это широко, внутри уже надо смотреть на особенности конструкции), для 5-дюймовой - закономерно ниже, 30 - 70 Вт. Такими мы считаем значения rated noise power. Можете не соглашаться, но опровергающие опыты - за свой счёт, пожалуйста.
Цифры, в принципе, напоминают распространённые значения максимальной выходной мощности усилителей широкого распространения, так что самый простой, на грани примитивизма, ответ на вопрос о согласовании мощности усилителя с мощностью акустики уже готов: типичный усилитель подходит для работы с типичной акустикой. Любой - с любой. В принципе, если не хотите париться, можете взять его на вооружение. Но ответ чересчур прост, чтобы хоть как-то претендовать на роль исчерпывающего, это ясно.
Чуть более распространённый ответ можно найти в опыте супербизонов мира акустики. Несомненный супербизон - фирма JBL, равно преуспевшая в акустике домашней, сценической, автомобильной и предназначенной для озвучивания помещений и открытых пространств. В техническом циркуляре фирмы есть такая рекомендация: в случае, когда уровень громкости находится под контролем (там поясняется: имеется в виду дом или студия, про автомобиль, правда, ни слова), максимальная мощность усилителя (RMS) может вдвое превышать rated noise power. В случае, когда контроль небезупречен (это про системы озвучивания), надо соблюдать паритет.
Дальше нужно смотреть уже на реалии жизни. В жизни, как у меня есть основания полагать, и усилитель, и акустика будут использованы для воспроизведения музыки, а не испытательных сигналов, на музыку похожих лишь очень приблизительно. Музыкальный сигнал - это не синус и даже не шум, это сигнал с большой разницей между средним значением и пиковым. Кратковременные пики сигнала, за редким исключением, не угрожают здоровью акустики, которой в основном приходится сопротивляться тепловой нагрузке, а выделяемое на звуковой катушке тепло - функция среднего уровня подведённого сигнала. Приходилось видеть в документации самых серьёзных изготовителей акустики, как рядом с вполне реальными (и с указанием всех нормативных данных) цифрами долговременной мощности приводились значения выдерживаемой мощности на коротких (скажем,
10 мс) пиках. Цифры достигали порой сотен ватт, и это уже не маркетинг, это факт, даже очень мощный, но очень короткий всплеск сигнала динамик не погубит. А у усилителя взгляд на пики уровня принципиально иной. Хоть на миллисекунду превысит уровень сигнала планку максимальной мощности - и будет безжалостно обезглавлен, то есть пойдёт дальше по проводам к акустике уже в искажённом, по сравнению с первоисточником, виде. Этого допускать никак нельзя. И здесь уже есть смысл взглянуть на свои музыкальные вкусы.
ВКУСЫ НЕ ИЗМЕРЯЮТ
Это почему же? Можно попробовать. Я пропустил через компьютер некоторое количество музыкальных фрагментов и выбрал довольно показательные с точки зрения соотношения средней (опасной для акустики) и пиковой (которая должна быть посильной для усилителя) мощности. Уровень сигнала измерялся в децибелах относительно максимального, записанного на диске, но для наглядности я пересчитал всё в проценты от максимальной мощности. Первая картинка - это 60 секунд «Шествия гномов» (6-я дорожка «Let’s Test!»). Если система настроена так, чтобы самые большие пики сигнала не вышли за пределы выходной мощности усилителя, то в целом за эту минуту акустике будет доставаться около полутора процентов этой мощности. Даже в те 12 секунд, когда оркестр совсем распоясается, тепловая нагрузка составит не более половины мощности.
Минута деятельности барабанщиков Yamato (помните, приезжали в Москву?). Уровень сигнала выбран так, чтобы беспрепятственно пропустить пик деятельности на 21 секунде. В результате средняя мощность всего фрагмента - меньше процента от максимальной, а самой его напряжённой части - одна десятая от максимума.
Третий пример: «In the Pocket» (Kai Eckhardt, «NAIM Sampler», дорожка 8). Средняя мощность 13% от максимума, а прибавить громкость в искренней попытке загубить акустику будет означать - обрубить многочисленные пики, вызванные умелой работой барабанщика.
Не слушаете аудиофильские изыски? Не станем заставлять. Вот фрагмент фонограммы панк-роковой группы Kurban (турецкой и, кстати, довольно любопытной). Вот здесь уже - да, ребята на сцене не отдыхают, и средняя мощность подолгу составляет около 40, а то и больше процентов от максимума. Но ориентиры, в принципе, остаются те же, что были предложены светлыми головами из JBL, дай им бог здоровья. Просто рок-музыка попадает в разряд «небезупречного контроля», что логично.
Внимательный читатель здесь может озадачиться: «Подождите-ка, выходит, мы слушаем музыку на одном-двух, много - десяти ваттах, подведенных к акустике? А почему же тогда громко играет? Сами ведь слышали: громко». Отвечу: а почему бы ей громко не играть? Вы ведь с децибелами управляетесь легко (даже те, кто прежде не умел). Берём любую акустику из любого нашего прошлого теста и смотрим на показатель чувствительности. Ну, скажем, 87 дБ, это так, средне-типичное значение. Такое звуковое давление создаст эта акустика на расстоянии 1 м при подведенной к ней мощности 1 (один-единственный) Вт. Это, между прочим, уже не тихо. Чтобы эта акустика создала уровень звукового давления 90 дБ, стандартный для контрольного прослушивания в звукозаписи, всего-то ей потребуется 2 Вт. Подадите 10 Вт - получите 97 дБ. Это совсем громко. Да ещё учтите, что у нас таких динамиков как минимум два, а звучат они не в заглушенном помещении, а в салоне, где потерь намного меньше, а отражённые звуки приходят к нам же. Что же тогда, спросите вы, динамик будет вытворять, когда на него придут те самые пиковые сто, скажем, ватт? Ровно то, что и должен: кратковременно, в течение долей секунды, вскрикнет на 107 дБ. Дайте ему эти 100 Вт непрерывно, в виде шума или, того хуже, тонального сигнала, и крик этот будет предсмертным. А так - всё под контролем, не волнуйтесь.
О чём пойдёт разговор в следующий раз? Уже об акустике. О том, что её характеризует, помимо мощности, эту тему, я надеюсь, мы закрыли.
В акустике всё измеряется не так, как в обычном мире. Причин тому несколько, объяснения иных способны увести в райские кущи науки, их трогать не будем. Другие - поддаются простым истолкованиям. Или просто могут быть приняты на веру, как вам удобнее.
Человеческий слух не умеет складывать и вычитать. Только умножать и делить. Эволюция (или Создатель, выберите по вкусу) устроила его таким образом, как мне представляется, руководствуясь технической целесообразностью. Слух работает в огромном диапазоне громкостей. Звуковое давление (поддающееся измерению, как известно), соответствующее болевому порогу, превышает звуковое давление порога слышимости в десять миллионов раз (прописью, чтобы не считать нули). Слух приспособился к этому, сделавшись (по воле эволюции или Создателя) логарифмическим. Логарифмы люди придумали уже потом, а у нас в голове они сидят от природы. Логарифмическая природа слуха состоит в том, что он оценивает разницу в громкости не по тому, НА сколько больше звуковое давление, а по тому, ВО сколько раз оно стало больше. Так (если убрать сейчас все промежуточные главы истории) была придумана единица измерения, на которой в акустике и элеткроакустике базируется решительно всё - децибел. Кто всё про это знает, дальше не читайте, впрочем, я об этом просил, ещё открывая эту серию публикаций.
Остальным, сколько бы их ни оказалось, даю возможность за пять минут освоить операции с децибелами и впоследствии делать это легко и изящно. Итак: децибел это единица, которая, если её прибавить, означает «умножить», а если отнять - «поделить». Например: звуковое давление больше на 3 дБ. Это означает - вдвое. Ещё на 3 дБ? Ещё вдвое. Больше на 1 дБ - это в 1,25 раза, примерно. Больше на 10 дБ - вдесятеро. И наоборот: отнимите от звукового давления 3 дБ, и это будет означать, что оно уменьшилось вдвое.
Прислал MitrAlex с форума
Диапазон, в пределах которого уровень звукового давления, развиваемого акустической системой, не ниже некоторой заданной величины, по отношению к уровню, усредненному в определенной полосе частот. Под уровнем звукового давления понимается отношение измеренного значения модуля звукового давления к величине 2 х 10-5 Па, выраженное в децибелах. В рекомендациях МЭК 581 - 7 минимальные требования к этому параметру составляют 50 - 12500 Гц при спаде 8 дБ по отношению к уровню, усредненному в полосе частот 100 - 8000 Гц. Характеристика в значительной степени определяющая естественность звучания акустики. Производители АС стремятся максимально приблизить значение этого параметра к максимальному диапазону воспринимаемому органами слуха человека (20 - 20000 Гц). Эффективно воспроизводимый диапазон определяется характеристиками динамиков, конструкцией и размерами акустической системы, параметрами встроенного разделительного фильтра. На низких частотах решающую роль играет объем корпуса АС. Чем он больше, тем более эффективно воспроизводятся низкие частоты.
С воспроизведением высоких частот проблем обычно не возникает, современные твитеры (высокочастотные динамики) позволяют воспроизводить даже ультразвук. Поэтому диапазон воспроизводимых частот некоторых АС превышает верхнюю границу слышимости. Считается, что в этом случае более точно передается тембровая окраска слышимых составляющих звуковой программы. Типичные значения: 100 - 18000 Гц для полочной акустики и 60 - 20000 Гц для напольной. В каталогах приводится график звукового давления развиваемого акустической системой, в зависимости от частоты (график амплитудно-частотной характеристики (АЧХ)), по которому можно определить как эффективный рабочий диапазон частот, так и неравномерность АЧХ, рассмотренную ниже.
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (неравномерность характеристики звукового давления)
Степень неравномерности АЧХ характеризуется отношением максимального значения звукового давления к минимальному, или по другой методике, отношением максимального (минимального) значения к среднему, в заданном диапазоне частот, выраженное в децибелах. В рекомендациях МЭК 581 - 7, определяющих минимальные требования к аппаратуре Hi - Fi, указывается, что неравномерность АЧХ не должна превышать ± 4 дБ в диапазоне 100 - 8000 Гц. В лучших моделях АС категории Hi - Fi достигнут уровень неравномерности ± 2 дБ.
Характеристика направленности
Позволяет оценить пространственное распределение излучаемых акустической системой звуковых колебаний, и оптимально расположить акустические системы в различных помещениях. Об этом параметре позволяет судить диаграмма направленности АС, представляющая собой зависимость уровня звукового давления от угла поворота АС относительно его рабочей оси в полярных координатах, измеренная на одной или нескольких фиксированных частотах. Иногда спад амплитудно-частотной характеристики при повороте АС на некоторый фиксированный угол, отображается на основном графике, в виде дополнительных ответвлений АЧХ.
Характеристическая чувствительность (Sensitivity, Efficiency)
Отношение среднего звукового давления, развиваемого акустической системой в заданном диапазоне частот (обычно 100 - 8000 Гц) на рабочей оси, приведенное к расстоянию 1 м и подводимой электрической мощности 1 Вт. В большинстве моделей АС категории Hi - Fi уровень характеристической чувствительности составляет 86 - 90 дБ (в технической литературе вместо дБ часто указывается дБ/м/Вт). В последние годы появились высококачественные широкополосные АС с высокой чувствительностью 93 - 95 дБ/м/Вт и более. Параметр определяющий, какой динамический диапазон, то есть отношение максимального звукового давления, к минимальному, выраженное в децибелах, способна обеспечить АС. Широкий динамический диапазон позволяет с большой достоверностью воспроизводить сложные музыкальные произведения, особенно джазовую, симфоническую, камерную музыку.
Коэффициент нелинейных искажений (Distortion, Total Harmonic, THD)
Характеризует появление в процессе преобразования, отсутствовавших в исходном сигнале спектральных составляющих искажающих его структуру, то есть, в конечном счете, точность воспроизведения. Важный параметр, так как «взнос» АС в общий коэффициент нелинейных искажений всего звукового тракта как правило является максимальным. Например коэффициент нелинейных искажений современного усилителя составляет сотые доли процента, в то время как типичное значение этого параметра для акустики - единицы процентов. При увеличении мощности сигнала коэффициент нелинейных искажений возрастает.
Электрическая (акустическая) мощность (Power Handling)
Мощность определяет уровень звукового давления и динамический диапазон (с учетом характеристической чувствительности), который потенциально может обеспечить АС в определенном помещении. Используется несколько определяемых разными стандартами видов мощностей:
Характеристическая
При которой АС обеспечивает заданный уровень среднего звукового давления. В рекомендациях МЭК значение этого уровня установлено 94 дБ на расстоянии 1 метр.
Максимальная (предельная) шумовая или паспортная (Power Handling Capacity)
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.
Максимальная (предельная) синусоидальная (Maximum Sinusoidal Testing Power, Rated Maximum Sinusoidal Power)
Мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот, при которой АС может длительно работать без механических и тепловых повреждений.
Максимальная (предельная) долговременная (Long Term Maximum Input Power)
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.
Максимальная (предельная) кратковременная (Short Term Maximum Input Power)
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.
Пиковая (максимальная) музыкальная мощность или «музыкальная» (Peak Music Power Output - PMPO)
Излюбленный параметр производителей, озабоченных сбытом своей, часто не очень качественной, аппаратуры. Методика измерения, определяемая немецким стандартом DIN 45500, следующая: на АС подается кратковременный (менее 2 секунд) сигнал частотой ниже 250 Гц. Акустика считается прошедшей испытания, если при этом нет заметных на слух(!) искажений. Данная методика позволяет упомянутым выше производителям снабжать свои изделия яркими наклейками с такими примерно текстами: "P.M.P.O. …" (или "Musical Power…") "…100!", "…200!" и даже… "…1000 Wt!". Понятно, что этот параметр слабо характеризует реальное качество воспроизведения звука.
При выборе пары усилитель плюс АС, желательно, чтобы реальная максимальная мощность акустической системы превышала мощность усилителя приблизительно на 30 и более процентов. В этом случае вы будете застрахованы от выхода из строя акустики, по причине подачи на нее сигнала недопустимо большого уровня. Например с усилителем мощностью 50 Вт на канал, можно использовать колонки с паспортной мощностью 75 Вт каждая. Какая мощность усилителя достаточна для качественного воспроизведения звука? Во многом это определяется параметрами помещения, характеристиками акустических систем, потребностями самого слушателя. С большой степенью приблизительности считается, что для современных жилых помещений среднего размера мощность усилителя должна быть не менее 20 Вт.
Электрическое (входное) сопротивление (импеданс)
Наиболее распространенные значения: 4, 8 или 16 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, то есть максимальное качество звука.