ЧАСТЬ 2
Окончательно разбираемся с мощностью
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.
Все, 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?
Не верно
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
Опубликовано по материалам
http://cxem.net/sound/amps/amp130.php
Часть [1]
[2]
|