Как мощность влияет на громкость колонок
Содержание
Содержание
Мощность акустических систем — раздолье для спекуляции цифрами. Разнообразие подходов производителей акустики к измерению этого параметра и документирования результатов заставляет подчас задуматься даже опытного аудиофила. Рассмотрим несколько популярных заблуждений на эту тему.
Миф первый. Колонки «выдают» ватты
Первым делом нужно разобраться с несколькими понятиями. Колонки бывают активные и пассивные.
Первые имеют встроенный усилитель, а для вторых он необходим в виде отдельного устройства.
Именно усилитель в обоих вариантах преобразует ток от блока питания и передаёт сигнал определённой мощности на динамики, которые в свою очередь преобразуют его в звук. Причём делают это с низким КПД, рассеивая большую часть получаемой энергии в тепло. Поэтому говорить, что колонки выдают столько-то ватт, корректно только если они активные.
В любом случае, усилитель служит поставщиком мощности (электрической), а динамик — потребителем. За редкими исключениями (их рассмотрим позже) для активной акустики указывается выходная мощность встроенного усилителя.
Например, внутри двухкомпонентной системы SVEN MC-30 установлены TAS5342R. Его номинал 100 Вт, и производитель колонок честно указывает такую выходную мощность.
При этом динамики рассчитаны на такую мощность, иначе долго такая колонка не проживёт.
С пассивной акустикой всё немного сложнее. Согласование параметров нужно обеспечивать самостоятельно. Здесь уже у каждого компонента будет “своя” мощность: у усилителя — выходная, а у колонок — потребляемая.
Дотошный акустик может заметить, что есть такая величина как звуковая мощность, но она не измеряемая, а расчётная. А вычисляется эта величина из уровня звукового давления, который и отвечает за способности колонки. Он будет подробно рассмотрен далее.
Миф второй. Громкость определяется мощностью
Начнём с того, что громкость — параметр субъективный. Если вам в разгар вечеринки захочется прибавить звука, вряд ли это понравится соседу. То есть зависит громкость от нашего основного приёмника — уха. Правильнее говорить об уровне звукового давления. Именно этот параметр часто встречается в документации на аудиоаппаратуру под именем SPL. Измеряется он в децибелах (дБ) в отличие от мощности, единица измерения которой — ватт. Децибел — величина относительная и индицирует насколько текущий уровень SPL превышает порог слышимости (0 дБ).
Мощность приходится SPL очень «дальним родственником». Как правило, это параметр, указывающий какую максимальную электрическую энергию можно направить в динамики колонки, чтобы они при этом не вышли из строя. За то, насколько эффективно эта энергия будет использоваться, отвечает другой параметр — чувствительность. Она характеризует уже динамик, а не усилитель. Измеряется как SPL на расстоянии метра от динамика, при подаче на него сигнала частотой 1 кГц и мощностью 1 Вт. Отсюда единица измерения — дБ/Вт/м.
Например, чувствительность 84 дБ/Вт/м позволит вам на одном ватте получить SPL в 84 дБ. Каждое удвоение мощности прибавит к SPL 3 дБ. Таким образом, чтобы получить внушительные для небольшого помещения 90 дБ, в такой динамик нужно «влить» 4 ватта. Если же взять более чувствительный динамик (90 дБ/Вт/м), то достаточно будет 1 Вт. Почувствуйте разницу.
Интересно, что у некоторых производителей этот параметр значится как «эффективность». Проведём следующую аналогию. Как далеко вы проедете на автомобиле на 10 литрах бензина? Зависит от расхода топлива. Также и с динамиком, который «заправляют» 10 ваттами мощности — насколько громко он заиграет? Зависит от чувствительности. В случае с 10 Вт прибавьте к её значению 10 дБ и ответ готов.
Миф третий. Существует универсальный показатель мощности
В этой области больше решает репутация производителя, который старается придерживаться стандартов измерения характеристик, а не гонится за баснословными цифрами. Вспомните магнитолы производства известных мастеров доступной бытовой электроники, на которых гордо красовались наклейки с киловаттами. Это как раз те исключения, оговоренные в мифе №1. Казалось бы, магнитола — активная акустическая система, да ещё и портативная, откуда такие цифры?
А это не мощность усилителя, а максимально возможная пиковая нагрузка на динамики, которая может длиться миллисекунды. Да, недорогой динамик возможно выдержит такой всплеск, но это ничего не имеет общего со штатным режимом работы.
Измерять мощность можно разными способами, по-разному учитывая качество звука. Ниже приведены несколько стандартизированных показателей мощности:
Представляется ассоциация с водонепроницаемостью смартфона. Поместили на пару метров в воду на несколько минут — всё работает. А если утопить метров на пять на то же время, то бесследно это для аппарата не пройдёт. Сначала могут появиться проблемы с тачскрином, при следующем погружении перезагрузится и т.д. После серии таких погружений вода постепенно выведет из строя плату. Аналогично с тестированием динамика. Кратковременно он выдержит высокую нагрузку, но при увеличении времени воздействия начнётся перегрев со всеми вытекающими последствиями.
Стоит обратить внимание на такой простой параметр как потребляемая мощность.
Миф четвёртый. RMS — «честная» мощность
Это могло быть так, если бы не маркетинг и подчас повышенный оптимизм производителей акустики. RMS — это наиболее часто встречающийся показатель мощности акустической системы. Он говорит о максимальной мощности, при подведении которой динамики могут работать определённое время и не получат повреждений. То есть при следующем тесте будут функциональны. В идеале если ещё при этом не будет превышен заданный уровень нелинейных искажений. Но это для многих производителей совсем не точно. THD свыше 10% в зависимости от частоты вызывают призвуки, хрипы, скрипы и т.п., что делает прослушивание музыки некомфортным. Зато заявленная мощность будет обеспечена.
Безусловно RMS — более значимый параметр, чем любая пиковая мощность. Но лучше если производитель указывает какие уровни THD соблюдались при проведении испытаний. В идеале, если указан также и максимальный SPL.
Миф пятый. Мощность — главный параметр при выборе акустики
Чтобы дать возможность звуку полностью раскрыться, нужна громкость, равно как и обеспечивающая её мощность. Но упомянутые искажения могут сильно испортить картину. За чистоту звука на всём диапазоне SPL отвечают другие важные параметры: АЧХ, согласованность импедансов, акустическое оформление и др. Каждый из них по-своему влияет на восприятие. Не забывайте, что и помещение, в котором расположена акустическая система, тоже играет немаловажную роль. Да и особенности музыкальных композиций тоже нужно учитывать, не зря же существуют эквалайзеры. Всё эти детали в совокупности и формируют сочный насыщенный звук.
Время работы портативных колонок без подзарядки — краткий ликбез и нюансы
Содержание
Содержание
Переносная акустика переживает настоящий бум в последние годы. Взять с собой на природу портативную колонку, которая относительно компактна и не требует проводов — это удобно. Но многим важно, сколько акустика сможет проработать без подзарядки. Производители обычно указывают максимальное время работы в идеальных условиях и при громкости звука 50%. Давайте разберемся, от каких факторов оно зависит, и проверим на практике, как долго колонка сможет проработать на разных уровнях громкости.
Зависимость времени работы от тока потребления
Сперва обратимся к теории. Очевидно, что длительность автономной работы зависит от емкости аккумулятора. Но необходимо учитывать еще и другой фактор — ток, потребляемый колонкой. Неправильно оценивать длительность работы только лишь по емкости батареи.
Например, есть колонка с током потребления 400 мА и аккумулятором емкостью 2000 мА·ч, и есть другая колонка с током 1000 мА, и аккумулятором 4000 мА·ч. Напомним, что емкость измеряется в миллиампер-часах (мА·ч). То есть, это произведение тока на время. Таким образом, время автономной работы первой колонки составит пять часов (400×5=2000), а второй — всего четыре часа (1000×4=4000), несмотря на аккумулятор большей емкости.
Поэтому не стоит обращать внимание на цифры емкости, указываемые производителем. Лучше смотрите на максимальное время работы и читайте отзывы об автономности в обзорах пользователей.
Зависимость времени работы от разных уровней громкости
При возрастании громкости колонки увеличивается мощность сигнала, который передается усилителем на динамик, преобразующий этот электрический сигнал в звуковой. Усилитель тратит больше энергии, соответственно, увеличивается и ток, потребляемый от аккумулятора. Но изменение потребления тока не будет пропорционально изменению громкости колонки. Почему так происходит?
Для начала нужно отметить, что чувствительность слухового аппарата человека зависит от уровня громкости. При малых уровнях чувствительность больше, а при больши́х — меньше. То есть, изменение громкости на одну и ту же величину в области малых ее значений и в области больши́х значений будет восприниматься человеком по-разному. Оно имеет логарифмическую зависимость.
Для компенсации этого восприятия производители акустических систем делают нелинейную регулировку громкости. В начальной области скорость нарастания уровня звука делают меньше, а затем ее увеличивают.
Это дает слуховому аппарату человека ощущение линейной и плавной регулировки звука.
Получается, что при значении 50% шкалы регулятора колонки, фактическая величина реальной громкости будет иметь гораздо меньшее значение (около 10%). Легко понять, что при стопроцентном уровне громкости, время автономной работы колонки значительно сократится. Ниже мы проверим это утверждение в реальных условиях.
Как влияет температура окружающей среды
Время автономной работы значительно уменьшится, если использовать колонку на морозе. Но не нужно беспокоиться — это временный эффект.
У литий-ионных аккумуляторов есть особенность, при низких температурах они частично теряют емкость. Это происходит из-за замедления в них химических процессов. Процесс обратим — при повышении температуры емкость восстанавливается.
Как влияет степень износа аккумулятора
Любая аккумуляторная батарея имеет ограниченное количество циклов «заряд-разряд». По мере их исчерпания емкость постепенно снижается. Установленный ресурс литий-ионных аккумуляторов, которые применяются в портативных колонках, составляет в среднем от 500 до 1000 полных циклов.
Чем чаще вы будете заряжать колонку, тем быстрее будет уменьшаться время ее автономной работы. Это нормальный, естественный процесс износа.
Тестирование при разной громкости
Давайте проверим теорию на практике. Посмотрим, как долго портативная колонка проработает при 20, 50, 80 и 100% регулировке громкости. Для этого используем акустику JBL Charge 3 и смартфон OnePlus Nord. Колонка была куплена 22 февраля 2019 года, то есть срок эксплуатации — примерно два с половиной года.
Тестирование проводилось в обычной квартире при температуре 24°С, на полной зарядке аккумулятора и выключенной подсветке. Из-за жалоб домочадцев, для уровней громкости 80 и 100% пришлось перенести колонку на балкон, где температура колебалась в районе 16–18°С.
Воспроизводился сигнал «белый шум», который передавался смартфоном по Bluetooth. Уровень заряда контролировался удаленно, при помощи фирменного приложения JBL Portable.
После нескольких дней тестов, получаем следующие результаты:
При 20% громкости колонка проработала приблизительно 12 часов 10 минут, при 50% — 10 часов 50 минут, при 80% — 8 часов 25 минут, при 100% — 5 часов 55 минут. Стоит учесть, что при высоких уровнях звука, как уже было отмечено ранее, температура была ниже, а прохождению Bluetooth-сигнала мешала бетонная стена, отделяющая балкон от комнаты.
Производителем заявлено до 12 часов автономной работы, но подробных уточнений не дается:
Предположим, что данная цифра получена при 50% уровне звука в нормальных климатических условиях. В нашем случае, учитывая износ аккумулятора за два с лишним года работы, время уменьшилось примерно на час.
Можно сделать вывод, что по затрате электрической энергии на единицу громкости уровень в 50% является самым выгодным режимом работы. При 80% и 100% разряд аккумулятора происходит непропорционально быстрее увеличению уровня громкости, что соответствует логарифмическому закону. Для предотвращения преждевременного износа аккумулятора колонки, лучше использовать ее в портативном режиме на средней громкости или ниже. А если нужен громкий звук — запитывать от сети.
Как выбрать колонки
Вряд ли кому нужно объяснять, зачем нужны колонки. «Дать голос» компьютеру, послушать музыку со смартфона или портативного плеера, улучшить звучание аудиосистемы, портативного плеера или телевизора – со всеми этими задачами справятся колонки.
Большинство колонок универсальны – общепринятый стандарт позволяет смело подключать одни и те же колонки, как к звуковой плате компьютера, так и к выходу плеера или телевизора. Но условия эксплуатации у них все же разные, поэтому, в зависимости от области применения, колонки принято делить на несколько видов.
Мобильные колонки с питанием от USB-порта обычно используются для подключения к ноутбуку или планшету. Такие колонки не отличаются качеством звука, но если громкости штатной аудиосистемы устройства не хватает, их приобретение может решить проблему. Основное их достоинство – низкая цена. Если же вы готовы доплатить за приличный звук, обратите внимание на портативные колонки – они могут предоставить более качественный звук при сохранении мобильности.
Колонки для офисного компьютера также не блистают характеристиками. Звук для офисного компьютера зачастую вообще считается излишеством, так что если работодатель все же решает снабдить рабочие компьютеры колонками, то в приоритете обычно оказываются невысокая цена и малые габариты. Сабвуфера у таких колонок нет.
К колонкам для игрового или домашнего компьютера требования уже повыше. Здесь не редкость наличие сабвуфера и дополнительных динамиков для создания объемного звучания.
Колонки для hi-fi плеера или домашнего кинотеатра содержат несколько сателлитов для обеспечения объемного звучания, имеют большую мощность и широкий частотный диапазон. Разумеется, цена у них также немаленькая.
Характеристики колонок
Формат системы обозначается в виде Х.Y, где Х – количество сателлитов (колонок), Y – наличие низкочастотной колонки (сабвуфера).
1.0 – одна колонка, обеспечивающая монофоническое звучание.
2.0 – две колонки, обеспечивающие стереофоническое звучание.
2.1 – две колонки+сабвуфер – недорогой игровой и музыкальный вариант. Человек плохо определяет направление на источник низкочастотного звука, поэтому сабвуфер в акустических системах всегда один.
5.1 – две фронтальные+две тыльные+центральная+сабвуфер – полный вариант системы для домашнего кинотеатра. Такая система не только создаст эффект присутствия при просмотре фильмов, но и может значительно улучшить звуковую картину некоторых компьютерных игр, поддерживающих объемный звук.
Общая выходная мощность определяет максимальную громкость портативной аудиосистемы. Однако зависимость здесь не прямая и для оценки громкости системы лучше сравнивать мощность фронтальных колонок:
До 10 Вт на колонку подходит только для аудиосистем, расположенных в непосредственной близости от слушателя – для компьютерных, например.
10-20 Вт на колонку способны создать звук приемлемой громкости в пределах небольшого помещения
20-40 Вт на колонку – оптимальная мощность фронтальных колонок домашних кинотеатров, расположенных в помещениях среднего размера.
Системы с мощностью фронтальных колонок от 40 Вт можно устанавливать в больших помещениях.
Мощность сабвуфера для его звучания на такой же громкости, как и у фронтальных колонок, должна быть примерно вдвое большей. Т.е. если фронтальные колонки имеют мощность 25 Вт, то сабвуфер должен иметь мощность около 45-55 Вт, иначе на повышенной громкости басы будут «проседать».
Минимальная и максимальная воспроизводимые частоты во многом определяют качество звука аудиосистемы.
Установка нескольких динамиков, каждый из которых «отвечает» за отдельную полосу (диапазон частот) позволяет обеспечить отсутствие «провалов» в воспроизводимом диапазоне частот.
Проводное соединение пока остается наиболее надежным и помехозащищенным способом передачи звука. Но многое также зависит от типа проводного соединения – качество звука и его характеристики для одних и тех же колонок могут сильно отличаться при подключении их по разным разъемам.
3.5 jack («джек», TRS, TRRS) – самый распространенный стандарт разъемов для подключения аудиосистем. Таким разъемом оснащено большинство смартфонов, плееров, ноутбуков, планшетов и компьютеров. Однако, одиночный 3,5 jack способен передавать в лучшем случае 2 канала (стереозвук), объемный звук по такому разъему не передается. Обратите на это внимание при подключении колонок формата 5.1 – для объемного звука должны быть задействованы все 6 каналов.
RCA (phono, «тюльпаны») часто используются для передачи аналогового звука в модульных аудиосистемах. При этом один разъем соответствует одному каналу, соответственно, для передачи стереозвука используется пара разъемов RCA, а для передачи объемного звука – 6 разъемов.
XLR широко применяется в профессиональной аппаратуре благодаря хорошему контакту и надежному соединению. Часто используются для передачи балансного сигнала, обеспечивающего высокий уровень защиты от помех за счет дублирования сигнала по двум проводам, причем по второму аудиосигнал передается в противофазе. В колонках аудиосигнал в противофазе вычитается из основного, при этом наведенная помеха (поскольку она идет в одной фазе на обоих сигналах) пропадает, а полезный сигнал усиливается.
Приведенные выше разъемы обеспечивают передачу аналогового звука, но многие современные колонки снабжаются также разъемами для подключения цифровых источников звука с помощью разъемов S/PDIF или USB. Однако, при подключении с помощью таких разъемов звук необходимо преобразовать из цифрового в аналоговый, и характеристики цифро-аналогового преобразователя колонок могут сильно повлиять на качество звука.
S/PDIF coaxial – коаксиальный разъем цифрового стандарта S/PDIF, внешне отличающийся от аналогового RCA только цветом (и то не всегда). Соответственно, для соединения по этому стандарту даже можно использовать обычные RCA-кабели, но только небольшой длины (до 50 см). На большие расстояния следует использовать коаксиальный 75 Омный кабель. Возможна передача многоканального звука.
S/PDIF optical (Toslink) – оптический разъем цифрового стандарта S/PDIF.
Многие современные AV-ресиверы, телевизоры и плееры оснащены обоими разъемами – и цифровым и коаксиальным. К какому из них подключать колонки – особой разницы нет, на параметры сигнала это не влияет. Следует только отметить, что оптический кабель более устойчив к электромагнитным помехам, зато сложнее в прокладке – «боится» деформаций и не допускает изгиба малым радиусом.
Беспроводные технологии заметно облегчают подключение устройств, и колонки не являются исключением – не нужно озадачиваться подбором кабелей и совместимостью разъемов. Но беспроводные подключения также могут повлиять на качество звука не лучшим образом.
Bluetooth в качестве протокола передачи звука в настоящее время практически избавился от детских болезней: высокая скорость последних версий Bluetooth способна обеспечить CD-качество звука даже на устройствах без поддержки AptX (оптимизированного под Bluetooth кодека, призванного обеспечить приемлемое качество звука на беспроводных колонках и наушниках). Но с проигрыванием lossless-аудио колонки, подключенные по Bluetooth, могут уже не справиться.
NFC отличается максимальной простотой сопряжения устройств – для подключения колонок к смартфону или другому источнику звука с NFC их достаточно просто поднести друг к другу. Увы, невысокая максимальная скорость передачи по протоколу NFC не позволит обеспечить качества звука, сравнимого хотя бы с CD.
Материал корпуса колонок и сабвуфера также оказывает влияние на качество звука. Так как основное назначение корпуса – экранировать «ненужный» звук, идущий с тыльной стороны динамиков, то чем выше звукоизолирующие характеристики материала, тем лучше он подходит для корпуса колонок.
МДФ, благодаря высокой плотности и слабым резонансным качествам хорошо подходит для корпусов колонок.
Пластик глушит звук хуже, и хотя некоторые производители используют в корпусах специальный многослойный материал, корпуса из обычного пластика с не самыми лучшими показателями встречаются в разы чаще. Если вам важно качество звука, желательно, чтобы хотя бы корпус сабвуфера был не пластиковый – низкочастотный звук заглушить сложнее, а тонкий пластик под его воздействием может еще и начать резонировать, что сильно ухудшит басы.
Акустическое оформление корпуса также решает проблему «ненужного» звука с тыльной стороны динамика. Этот звук генерируется в противофазе основному, и (при отсутствии корпуса), накладывается на основной и ослабляет его.
Герметичный корпус – самый простой из видов корпусов. В нем звук за динамиком просто глушится, для чего внутренности корпуса часто оббиты звукопоглощающим материалом. При этом в герметичном корпусе за динамиком создается воздушная подушка, сглаживающая резкие движения диффузора и помогающая выдерживать большую мощность. Недостатком такого корпуса является то, что немаленькая часть мощности уходит «вхолостую»: звук за диффузором просто глушится, поэтому при одинаковой мощности колонки в герметичных корпусах звучат тише.
Наличие FM-тюнера, интерфейса USB Type A (для флэшки) и поддержка карт памяти расширяют функционал колонок, по возможностям приближая их к самостоятельным аудиосистемам. Но равнять такие колонки с аудиосистемами все же не стоит: эти опции часто реализуются «по минимуму»: колонка может не проигрывать некоторые форматы аудиофайлов, не поддерживать накопители больше некоторого объема, некорректно работать с треками, разложенными по папкам и т.д.
Варианты выбора колонок
Если вам нужны недорогие мобильные колонки для ноутбука или планшета, выбирайте модель с питанием от USB. Только не стоит ждать от таких колонок выдающейся громкости и высокого качества звука.
Если вы занимаетесь студийной записью и хотите как-то контролировать записываемый звук, то вам не обойтись без студийного аудиомонитора – колонки с «идеальными» характеристиками, максимально точно передающей записываемый звук.
Для офисного компьютера будет вполне достаточно колонок формата 2.0 с подключением через USB или jack 3.5.
Для домашнего компьютера лучше предусмотреть наличие сабвуфера и выбирать среди колонок формата 2.1.
Если вы хотите в полной мере ощутить эффект присутствия, выбирайте колонки формата 5.1 и прочувствуйте все богатство и выразительность объемного звука. Но убедитесь, что устройство, к которому вы будете подключать колонки, поддерживает технологию объемного звука и имеет те же разъемы, что и выбранные колонки
Чтобы иметь возможность прослушать музыку со смартфона, не возясь с проводами и разъемами, выбирайте среди моделей с поддержкой Bluetooth.
Колонки с поддержкой флэшек и карт памяти могут проигрывать музыку с этих накопителей без подключения каких-то дополнительных устройств.
Если вы уверены, что настоящая музыка должна звучать громко, выбирайте среди мощных колонок – и наводите ужас на соседей.
