Характеристики звука акустических систем

Динамики АС на фоне графика

Акустические системы предназначены для трансляции звука в окружающее пространство. На качество передаваемого звука оказывают влияние типы АС, формы и количество излучателей, конструкция корпуса, разделительные фильтры и многое другое.

Однако помимо знания элементов конструкции, необходимо понимать какие характеристики акустических систем оказывают влияние на формирование звука, и уметь читать их в паспортах устройств.

Мощность акустической системы

Мощность, простой параметр, но одновременно именно из-за него возникают недопонимания. Все дело в том, что некоторые пользователи считают, что мощность и громкость это одно и то же и чем выше мощность, тем громче работает АС, но это не верно.

Мощность и громкость, связанные понятия, но чтобы понять, как громко будет звучать модель необходимо знать еще и ряд других характеристик акустики, например чувствительность и сопротивление. Кроме того, пытаясь добиться усиления громкости увеличением мощности, возникает проблема искажения сигналов, связанных с жёсткостью диффузора и неравномерным магнитным полем, возникающим вследствие большой амплитуды движения катушки.

Поэтому выбирая АС внимательно смотрите не только на мощность акустической системы, но и на то при каких параметрах она обеспечивается. Эту информацию производители обязаны указывать. Из-за различия стандартов стран производителей, рассмотрим наиболее распространённые зарубежные и отечественные стандарты.

Термины:

  • Белый шум — совокупность сигналов со случайными характеристиками и постоянной равномерной плотностью распределения по частотам.
  • Розовый шум — совокупность сигналов со случайными характеристиками и равномерным разделением по частотам. С увеличением частоты интенсивность звуковых волн уменьшается.
  • Октава — полоса частот, в которой отношение высшей крайней частоты к меньшей равно двум.

Стандарты мощности АС (страны СНГ):

  • Номинальная мощность – параметр, при котором нелинейные искажения не превышают требования указанные для данного вида измерений. Номинальная мощность искусственная величина, оставляющая производителю возможность указывать наиболее выгодные для себя значения.
  • Синусоидальная мощность – мощность, при которой акустика способна работать длительное время без повреждений с непрерывным синусоидальным сигналом в заданном диапазоне частот. Превышает номинальную мощность в 2 – 3 раза.
  • Паспортная (максимальная) шумовая мощность – значение мощности сигнала в заданном диапазоне частот при которой АС способна работать длительное время без тепловых и механических повреждений.
  • Максимальная кратковременная мощность – значение мощности звукового сигнала, при котором АС способна проработать в течение 2 секунд без повреждений. Испытание проводят 60 раз с интервалом в минуту, в качестве звукового сигнала подается розовый шум.
  • Максимальная кратковременная мощность – значение мощности, при котором акустика может проработать в течение 1 минуты без повреждений. Испытание проводят десять раз с интервалом две минуты.

Международные стандарты:

  • RMS – среднеквадратичное значение мощности, ограниченное нелинейными искажениями. Редко используемый и малоинформативный параметр.
  • PMPO – ненормированный параметр, означающий максимальное пиковое значение сигнала за минимальный промежуток времени. Данный бессмысленный параметр можно встретить на дешевой китайской акустике, неизвестных производителей.
  • DIN 45500 – совокупность общепринятых стандартов, описывающих требования к АС высокого качества звучания.
  • DIN POWER – Значение мощности получаемой при реальной нагрузке и ограниченной нелинейными искажениями. Измерения производятся при достижении 1% THD (нелинейных искажений) во время подачи сигнала частотой 1 кГц в течение 10 минут.
  • DIN MUSIC POWER – мощность музыкального сигнала (запредельная). Измеряется подачей кратковременного (1-2 секунды) синусоидального сигнала низкой частоты.

И главное, в погоне за мощными устройствами не забывайте, что мощность акустической системы значимый параметр, но далеко не самый главный для получения хорошего звука.

Сопротивление (импеданс)

В первую очередь необходимо пояснить, что в акустических системах можно встретить два понятия: сопротивление и импеданс. Часто эти понятия путают и считают одним и тем же.

Сопротивление – это физическая величина, измеряемая в Омах, которая отображает способность проводника препятствовать прохождению электрического тока:

  • Входное сопротивление – внутреннее сопротивление между входными зажимами.
  • Выходное сопротивление — внутреннее сопротивление между выходными зажимами.

Понятие сопротивления просто и знакомо каждому со школьного курса физики и обозначается буквой R. Однако в АС музыкальный сигнал постоянно изменяется и соответственно сопротивление также постоянно изменяется в зависимости от воспроизводимой частоты. Кроме того голосовая катушка имеет нелинейное сопротивление, динамики создают резонансные частоты, да и нелинейная схема кроссоверов делает измерения сопротивления простой ориентировочной цифрой. Во избежание неточностей введено значение — импеданс.

Импеданс в АС – это значение комплексного электрического сопротивления переменному току между двумя узлами или двумя полюсами гармонического сигнала. Т.е. сопротивление измеряет только активную часть, а импеданс суммирует активную и реактивную (емкость и индуктивность) составляющую.

Большинство производителей представляют импеданс в виде графика и, если вы видите относительную ровную кривую для многополосной системы, это говорит о высоком качестве акустики и способности системы «не проседать» на определённых частотах.

По большому счету на качество звучания ни сопротивление, ни импеданс не оказывают существенного значения, однако помогут при согласовании с усилителем мощности. Например, когда сопротивление АС ниже чем у усилителя, появятся нелинейные искажения, возможно сработает система защиты, и даже есть вероятность выхода из строя устройства. Когда сопротивление акустики выше, чем у усилителя, громкость звука значительно снизится.

Диапазон воспроизводимых частот

Не смотря на быстрое развитие современных технологий, на сегодняшний момент не существует излучателя способного воспроизводить весь диапазон частот, слышимый человеческим ухом.

Большие динамики хорошо воспроизводят низкие частоты, но не справляются с высокими, и наоборот. По этой причине в АС устанавливают несколько полос, отвечающих за свой диапазон. Ухо человека способно улавливать звук частотой от 20 Гц, до 20 кГц.

Мы уже знаем, что частотный диапазон делится на три части:

  • Низкие – 20 Гц-150 Гц,
  • Средние – 150 Гц – 7 кГц,
  • Высокие – 7 кГц – 20 кГц.

Существуют звуки, которые выходят за рамки слышимости, но, тем не менее, способны оказывать влияние на человеческий организм — ультразвуки.

Большинство акустических систем воспроизводит звуки на частотах 20 Гц-20 кГц и этого достаточно. Однако выпускаются устройства, на которых верхняя граница диапазона достигает 35 кГц. Это попытка усилить ощущения от звуков, используя запредельные частоты. Сложно судить насколько это работает.

Некоторые пользователи действительно отмечают большую глубину и реалистичность звучания на подобной акустике, но остальные не чувствуют никакой существенной разницы между 20кГц и 35 кГц. Кроме того, некоторые производители указывают завышенные значения на своих моделях, заведомо зная, что это всего лишь уловка и покупатели не заметят разницы.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

АЧХ – это график отображающий зависимость амплитуды звука от его частоты. Данный параметр в большей мере отражает качество звучания, чем диапазон воспроизводимых частот. Именно глядя на график, можно сказать на каких частотах акустическая системы будет выдавать хороший звук, а на каких просядет и звук будет значительно тише или появятся неприятные призвуки.

Для понимания всех этих неравномерных и резких «пиков» и «завалов», поясним, что завал на НЧ выражается потерей насыщенности басов, а подъем грозит появлением гула и ощущения «бубнения». Если «заваливаются» ВЧ, выражается в тусклости и невнятности звучания, а подъем проявляется противным шипением и непонятным присвистыванием. Но не стоит пугаться каждого изгиба на графике – плавные и не ярко выраженные изгибы, это нормально.

Идеальным графиком стала бы диаграмма с прямой линией с незначительным спуском в начале и подъемом в конце, но увы, такого не бывает. Однако существуют системы Hi-End, которые максимально приближены к идеалу и обладают графиком с минимальными пиками и провалами. Это означает, что устройство способно одинаково качественно выдавать звук на всех частотах.

Однако, подобные акустические системы доступны не каждому пользователю, поэтому приходится внимательно изучать графики и подбирать устройства под личные предпочтения. Например, если вы любите тяжелый рок и глубокие басы обратите внимание на равномерный график в районе от 20 Гц до средних басов, ниже представлены примеры моделей.

Invotone EVO 15WBA

Напольная акустическая система Invotone EVO 15WBA

Напольная АС активного типа с фазоинвертором. Номинальная мощность 480 Вт, звуковое давление 117 дБ, диапазон частот 55 Гц – 20 кГц, частота кроссовера 2,5 кГц. ВЧ излучатель рупорного типа имеет размер 25,4 мм, диаметр НЧ излучателя 381 мм.

Отмечается потрясающе звучание НЧ, что и неудивительно при довольно солидных размерах динамика. Модели удачно подойдут для домашнего использования или для проведения небольших мероприятий.

Стоимость от 12 509рублей.

Canton GLE 490.2

Четыре вариации напольной акустической системы Canton GLE 490.2

Напольная АС Hi-Fi класса пассивного типа. Мощность номинальная/максимальная – 150/320 Вт. Частотный диапазон 20 Гц – 30 кГц, чувствительность 90,5 дБ. Размеры ВЧ излучателя 25 мм, СЧ излучатель 180 мм, два ВЧ излучателя по 200 мм. Размеры 210х1060х310мм, вес 19,2 кг.

Красивая модель с густым и ровным басом. Однако, следует учитывать, что хороший мощный бас получается в небольших помещениях с хорошим резонансом. Если у вас комната в коврах и мягкой мебели, то звук теряется.

Стоимость 64 990 рублей за пару.

Если вы поклонник классики или вокала, обращайте внимание на ровность средних частот на графике. Примеры моделей.

YAMAHA HS8

Полочная акустическая система YAMAHA HS8

Потолочная акустика активного типа с тыловым расположением фазоинвертора. Частотный диапазон 38 Гц – 30 кГц, номинальная мощность 120 Вт, купольный ВЧ излучатель диаметром 25 мм, НЧ динамик диаметром 203,2мм, мощность усилителя НЧ — 75 Вт, ВЧ — 45 Вт. Размеры 250х390х334мм, вес 10,2кг.

Отличный звук с очень детальной серединой сочетается в приемлемой стоимостью, что и было отмечено пользователями. Оптимальны для помещений свыше 25 кв.м. Басов без дополнительного сабвуфера немного маловато, но тут все зависит от размеров помещения.

Стоимость от 22 750 рублей.

Canton GLE 470.2

Напольная акустическая система Canton GLE 470.2 в нескольких вариациях

Пассивная акустическая система напольного типа, Hi-Fi класса с тыловым фазоинвертором. Мощность номинальная/максимальная — 200/300 Вт, рекомендуемая мощность усилителя мин/макс – 30/300 Вт, частотный диапазон 25 Гц – 42,5 кГц, чувствительность 92 дБ. Размеры ВЧ излучателя 28 мм, СЧ излучателя 170 мм, двух НЧ излучателей по 170 мм. Габариты 195х1100х325 мм, вес 19,9кг.

Отмечается широкая панорама звука, хорошее звучание всех частот, ровная АЧХ на среднем диапазоне и стильный внешний вид. Голоса слышны идеально со всеми оттенками и нюансами, идеальны для джаза и классики.

Стоимость от 79 900 рублей

Ну а гладкие высокие частоты подойдут любителям электронной музыки, ниже показаны примеры моделей.

DALI SPEKTOR 2

Полочная акустическая система DALI SPEKTOR 2

Потолочная система пассивного типа. Диапазон частот 54 Гц – 26 кГц, мощность усилителя мин/мах – 25/100 Вт, чувствительность 84,5 дБ, импеданс 6 Ом. Размеры купольного ВЧ излучателя 25 мм, размеры СЧ/НЧ излучателя 133,3 мм. Габариты 170х292х238 мм, вес 4,2 кг.

Отличный звук, немного не хватает низов, но средний и высокий диапазоны отличаются сочностью и яркостью. Отмечается высокое качество сборки и используемых материалов. Подходит для небольших помещений.

Стоимость от 18 390 рублей.

JBL 305P MkII

Полочная акустическая система JBL 305P MkII

Активная двухполосная акустика с номинальной мощностью 82 Вт. Диапазон частот 43 Гц – 24 кГц, звуковое давление до 108 дБ, Bi-amping, отношение сигнал/шум 75 дБ. Размеры излучателей: ВЧ -25 мм , НЧ – 126 мм, мощность усилителя НЧ — 41 Вт, ВЧ — 41 Вт. Габариты 185х298х231мм, вес 4,73 кг.

По мнению пользователей, это лучшая АС за свои деньги. Модель выдает честный звук, без приукрашиваний, очень чистый верхний диапазон при достойном басе. Средние частоты немного проседают, но для электронной музыки это оптимальная модель.

Стоимость от 8665 рублей.

В любом случае, старайтесь подбирать акустику без резких пиков и завалов АЧХ, чем их больше, тем больше искажений в звучании этого диапазона.

Чтобы легче было ориентироваться в частотах рекомендует ознакомиться с описанием частотного диапазона по звучанию.

График АЧХ АС

Однако, далеко не все производители прикладывают к своей продукции графики, распространено цифровое указание, представляющее собой краткие данные из АЧХ. Например, на модели написана характеристика 50 Гц -16 кГц ± 3 дБ. Это отличные значения, характеризующие акустику, как серьезный и качественный товар. В диапазоне 50 Гц -16 кГц устройство имеет достоверное звучание, а если ниже 35 Гц и выше 25 кГц неравномерность звука увеличивается, и на АЧХ появляются «завалы». Лучшие АС имеют нелинейные колебания АЧХ в диапазоне 1-5 дБ.

Получается, что, приобретая АС с диапазоном частот 20 Гц – 25 кГц, качественно слышать вы будете только часть звуков. И часто системы со столь широким диапазоном, нормально воспроизводят только диапазон от 100 Гц, до 8 кГц, а все остальные частоты начинают скакать.

Чувствительность

Чувствительность акустической системы называют уровень звукового давления развиваемого при подаче на систему сигнала в 1 кГц, мощностью 1 Вт. Чувствительность измеряется на расстоянии 1 метра от громкоговорителя по оси излучения. Устройства с чувствительностью 85 дБ можно встретить на некачественной акустике, а модели, у которых параметр превышает 5 дБ относятся к Hi-Fi классу.

Данная характеристика акустики наиболее информативна и интересна для пользователей, она определяет КПД модели и ее громкость. Удвоение электрической мощности увеличивает звуковое давление на 3 дБ. А повышение чувствительности на 6 дБ создает ощущение, что АС примерно звучит в два раза громче при одинаковом входном сигнале. Поэтому для маломощных усилителей рекомендуется подбирать громкоговорители с высокой чувствительностью.

Звуковое давление

Параметр звукового давления в акустических системах для бытового использования найти сложно. Данная характеристика акустики имеет значение в профессиональных устройствах и косвенно отображает чувствительность и максимальную мощность.

Звуковое давление – это звуковая энергия, измеренная в рамках определенной площади расположенной по направлению к источнику звука и на удалении 1 метра от него, измеряется в Паскалях.

Но в отношении акустических систем измерения в Паскалях довольно неудобны и поэтому значения указываются в привычных децибелах.

Человеческое ухо способно уловить звуковое колебание в 1 дБ. Максимальным звуковым давлением домашних АС считается показатель в 90-110 дБ и это действительно много. В больших помещениях и на улице (клубах, дискотеках, концертных залах) используются системы в 130 -140 дБ. Этот параметр приближен к болевому порогу и превышать его не рекомендуется.

Коэффициент нелинейных искажений

Нелинейные искажения – появление в выходящем сигнале новых звуков, которые отсутствовали в первоначальном сигнале. Причиной появления искажений является нелинейная зависимость выходного сигнала от входного. Это связанно с технологическими и конструктивными особенностями преобразователей. Искажения возникают почти во всех элементах конструкции громкоговорителей: излучателях, усилителях, кроссоверах, микрофонах и т.д.

Нелинейные искажения бывают:

  • Гармоническими (THD) – определяются амплитудами паразитных гармоник во входящем сигнале, частоты которых кратны частоте основного тона.
  • Интермодуляционными (IMD) – образуются в результате сложения и вычитания гармонических сигналов на входе в АС.

Слух человека чувствителен к появлению различных шумов и искажений, ощущение которых усиливается при многократном прослушивании.

Измерения нелинейных искажений производится при помощи подачи синусоидального звукового сигнала частотой 1000 Гц. Существуют специальные фильтры, которые анализируют звуковой сигнал, находят посторонние гармоники и измеряют их мощность.

Коэффициент нелинейных искажений (КНИ) указывается в процентах. Для акустики среднего качества КНИ составляет не более 1%.

Если вы обладаете АС с КНИ 0,32%, это означает, что качество системы отличное и искажения на большей части диапазона частот не заметны, за исключением самых низких, где допустимо «увеличение» КНИ до 1%.

Диаграмма направленности

Диаграмма направленности – это график отображающий зависимости звукового давления от угла отклонения слушателя по оси излучения. Большая часть громкоговорителей обладают направленным излучением и при отклонении от оси уровень звукового давления снижается.

Измерения направленности производят на разных частотах, что отражается в диаграммах. Однако из-за большого количества частот линии довольно трудно читать, особенно если изображение маленькое, поэтому некоторые производители, указывая данный параметр, стараются изобразить диаграммы в виде трехмерной фигуры. Однако и двухмерное отображение все еще не потеряло актуальность, особенно, когда частоты выносятся в отдельные графики.

Однако ошибочно считать, что чем шире диаграмма, тем лучше. Акустика с узкой направленностью, более точно и качественно передает звуковые сигналы, но при этом требует определенно расположения пользователя. При отклонении от оси направленности тембровая окраска может существенно изменятся. Однако, низкие частоты трудно определяются и человеку сложно определить источник звука. По этой причина аудиоколонок с СЧ и ВЧ излучателями может быть несколько, а сабвуфер всегда один.

Для достижения наилучших результатов и следует не только обращать внимание на направленность звука, но и на само помещение в котором будет расположена АС.

За счет взаимного расположения большого количества излучателей достигается острая направленность по вертикали, что помогает избежать большей части отражений от пола и потолка.

Для горизонтальной плоскости подбираются излучатели широкой направленности. Для домашнего использования производители акустики стремятся делать ненаправленные системы, в которых местоположение пользователя не имеет значения, и звуковое давление в каждой точке помещения не опускается ниже определенного уровня.

Примеры моделей

Компьютерная акустика Edifier R501TIII

Компьютерная акустическая система Edifier R501TIII

АС для компьютеров стандарта 5.1. Две фронтальные колонки мощностью 11 Вт, две тыловые колонки по 11 Вт, мощность центрального канала 11 Вт и мощность сабвуфера 38 Вт. Итого суммарная мощность модели 96 Вт. Диапазон воспроизводимых частот 38 Гц – 20 кГц, диапазон частот фронтальных сателлитов – 15 Гц – 20 кГц, диапазон сабвуфера 38-95 Гц. Помимо стандартных элементов управления в комплекте идет пульт ДУ. Предусмотрен интерфейс USB Type A для подключения SD-карты (флешки). Пользователи отмечают удобство управления модели и отличное звучание с насыщенным басом. Данная АС стала лучшей по соотношеню цены и качества.

Напольная акустическая система BEHRINGER Eurolive B615D

Напольная акустическая система BEHRINGER Eurolive B615D

Концертная АС активного типа с максимальной мощностью 1500 Вт. Два динамических излучателя 44,45 мм на ВЧ и 387 мм на СЧ/НЧ. Частотный диапазон 50 Гц – 18 кГц, частота кроссовера 1, кГц. Максимальное звуковое давление 126 дБ. Интегрированный усилитель класса D, обеспечивает высокое качество звучания даже при максимальных нагрузках. В модуляции выходного сигнала используется двухполосный эквалайзер, благодаря которому пользователь может изменять баланс звука самостоятельно. Модель представляет интерес для музыкантов организаторов мероприятий т.к. прекрасно справляется с задачами озвучивания в больших и средних помещениях.

Выводы

Мы рассмотрели практически все самые важные звуковые характеристики акустических систем. Их много и разобраться во всех нюансах непросто. Но даже если вы подробно изучили и подобрали все характеристики акустики, выбрали модель перед приобретением необходимо прослушать акустику на разных композициях и оценить качество ее звучания. Однако бывает так, что в магазине система звучала потрясающе, а при установке дома звук получается тусклым и плоским. Это связанно с особенностями помещения, структурой и покрытием стен, способностью отражать или поглощать звуки и т.д.

Перед покупкой АС рекомендуется изучить все особенности комнаты, продумать расположение колонок, рассчитать поведение звуковых волн и только потом подбирать соответствующую акустику.

Будем рады оценке «Понравилось» или «Не понравилось» и комментарию, о том, что именно не понравилось в статье. Если оценили материал отрицательно и прокомментировали, мы постараемся его улучшить — нам важно знать Ваше мнение!

Поделитесь публикацией с друзьями

Администратор и создатель ресурса ТехноГуру, практикующий радиоэлектронщик. Ремонтом электроники занялся со школьной скамьи (в те годы это были магнитофоны, транзисторные радиоприемники, ламповые телевизоры и радиолы). Паять научился в 7 летнем возрасте.

ТехноГуру
Остались вопросы? Спросите или выскажите свое мнение в комментариях

Комментарии проходят ручную модерацию, поэтому не пытайтесь их дублировать. Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.