Ода об истинной мощности или громкие и тихие Ватты

У всех, кто когда-либо сталкивался с выбором звуковой аппаратуры возникал вопрос о мощности, а если точнее, о громкости, например, акустической системы или ресивера. Предположу, что многие слышали от “заботливых” продавцов или замечали в рекламных материалах информацию о мощности в 30, 50 или, например, 100 Вт. Когда такое доводится слышать (видеть) мне, я крепко задумываюсь, о какой именно мощности идёт речь. Системы из поднебесной, например, якобы “выдают” заоблачные тысячи Ватт, при этом звучат тише десятиваттных трактов от других производителей.

Из-за ориентирования на значения мощности усилительной техники и акустических систем возникает много неразберихи, которая мешает покупателям приобретать, а продавцам продавать звуковую аппаратуру. Под катом я расскажу о существующих стандартах мощности, а также о том, какие маркетинговые ухищрения помогают некоторым производителям заявить “высокую” формальную мощность, при достаточно скромных реальных характеристиках.

Что определяет громкость?

На всякий случай, ещё раз напишу о том, что такое громкость и какие именно факторы определяют ее для того или иного тракта. Конечно, сегодня для большинства истина в том, что высокая мощность не всегда говорит о высокой громкости — секрет Полишинеля, но мало ли…

Итак, громкость звука — это:

“субъективная характеристика, она определяется интенсивностью звука, пропорциональной квадрату амплитуды (A) звукового давления (SPL), и восприимчивостью органа слуха, зависящей от частоты звука.”

Так вот, мощность не единственная влияет на итоговое звуковое давление (SPL). Громкость тракта определяет сочетание чувствительности акустики с мощностью усилителя. Чем ниже чувствительность АС, тем более мощный УМЗЧ потребуется для того, чтобы её “раскачать”.

При этом повышение звукового давления на 3 дБ требует удвоения мощности. Например, акустическая система с чувствительностью 90 дБ создает SPL= 90 дБ при подаче на АС мощности в 1 Вт (расстояние 1 м). Для повышения SPL до 93 дБ, необходимо увеличить мощность до 2 Вт, до 96 дБ — до 4 Вт, до 99 дБ — до 8 Вт и т.д.

“Советские” и “китайские” Ватты

Но всё же вернёмся к стандартам мощности, как к основному инструменту маркетинговых манипуляций. “Советские” и “китайские” Ватты — это “народное” деление мощностных стандартов, которое появилось лет 20-25 назад. Тогда наиболее доступной и востребованной на рынке техникой была новая из Поднебесной или старая из СССР. Остальное либо не поставлялось в РФ (по причине засилья китайских центров), либо стоило неприлично дорого для 80-90% населения РФ.

“Советские” Ватты считались честными, а китайские, соответственно, не очень. Хотя с советскими тоже всё не так просто. Мощностные характеристики усилителя в СССР определялись ГОСТ 23262-88, который предписывал производителю указать в паспорте устройства номинальную мощность.

Номинальная мощность определяется при среднем положении регулятора громкости усилителя, при которой остальные параметры устройства соответствуют заявленным в техническом описании.

Иными словами, ГОСТ оставлял за производителем право указать мощность, которая соответствует наименьшему значению коэффициента нелинейных искажений. Показатели, как правило, подгонялись под требования стандарта к классу сложности устройства. Мощность указывалась как у усилителей, так и у АС (указывала на усиление какой номинальной мощности рассчитана акустика).

При этом, по утверждениям tehpoisk.ru, порой это приводило к проблемам. Например, не учитывались искажения типа «ступенька», возникающие на малых уровнях громкости, в усилителях класса АВ. Уровень искажений мог снижаться при увеличении выходной мощности сигнала до номинальной. При этом на средних и низких уровнях громкости сигнал существенно искажался.

Также в отечественной аппаратуре можно встретить такой параметр, как синусоидальная мощность (максимальная синусоидальная мощность) — это мощность, при которой УМЗЧ или акустика способны работать в течение 2-х часов с музыкальным сигналом без физического повреждения. Такая мощность не ограничена искажениями, её пределы определены лишь тепловыми и механическими повреждениями. Синусоидальная мощность обычно в 2-3 раза больше номинальной.

Типичный пример спекуляции на синусоидальной мощности — легендарные S-90. Их номинальная мощность составляла 35 Вт (к слову, первый вариант акустики назывался 35АС-1), а синусоидальная, уклончиво названная в документации паспортной, — 90 Вт. Номинальная также была указана, но второй по счету, что можно считать почти безобидной, по нынешним меркам, маркетинговой манипуляцией.

По сравнению с китайцами из 90-х и начала нулевых, случай “Радиотехники” с С-90 представляется совсем невинным. До сих пор помню, как унылые подвальные копировщики детища Мацуситы с созвучным названием Panansonica (орфография бракоделов сохранена) оставили на своей поделке “гордую” и заметную надпись: 5000 Вт.

В данном случае речь о PMPO (Peak Music Power Output), т.е. о максимальной мощности, которую в принципе может выдержать динамик АС, а усилитель способен выдать без термических и механических проблем. Тест проводится в течение одной-двух секунд при подаче сигнала 200 Гц.

Такие значения обычно в 20-30 раз выше номинала и именно их принято было называть китайскими. В последние годы, к чести китайских производителей, они отказались от использования PMPO и стали применять RMS.

Среди отечественных паспортных характеристик могут также встречаться максимальная кратковременная мощность (аналог PMPO), паспортная шумовая мощность (аналог синусоидальной, но в тесте вместо музыкального сигнала используется розовый шум).

DIN, RMS, AES, IEC и другие аббревиатуры

Сегодня злосчастное PMPO указывается крайне редко и, как правило, как дополнительный параметр, не несущий маркетинговой нагрузки. ГОСТовский номинал и синусоидальную мощность также достаточно тяжело встретить. Но от этого не становится проще. В многочисленных УМЗЧ и АС современного производства нет единого стандарта мощности. Нередки и откровенные маркетинговые манипуляции.

Начну, пожалуй, со стандарта DIN 45500 (известен тем, что впервые стандартизировал понятие HI-FI), в котором DIN Power измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1% THD. Стандарт практически идентичен EIAJ, принятому японской ассоциацией отраслей электронной промышленности.
(Electronic Industries Association of Japan).

Также стандарт предусматривает ещё один вид измерения мощности — DIN Music Power, описывающая мощность близка к определению синусоидальной и паспортной шумовой мощности, т.е. значение длительной нагрузки музыкальным сигналом без риска повреждения. Обычно указываемая величина DIN music power незначительно выше, чем DIN.

Нормы этого стандарта соотносятся с понятием IEC Power по стандарту IEC 268-5 (стандарт международного электротехнического комитета, второе издание 1989-07), в котором определена длительность нагрузки — более 100 часов.

RMS (Rated Maximum Sinusoidal) — предельная синусоидальная мощность, т.е. такая, при которой звуковоспроизводящее устройство может работать один час с реальным музыкальным сигналом без повреждений. Как правило, на 120-250 % выше ГОСТовского номинала и на 20 — 25 % больше DIN Music Power.

К RMS максимально близок стандарт AES2-1984 (Audio Engineering Society). Различие между AES Power и RMS заключается лишь во времени, которое должно проработать устройство — для стандарта AES необходимо 2 часа.

Также может указываться т.н. программная мощность (Program Power или PP), которая в принципе может быть любой, т.к. не стандартизирована. Принято считать, что Program Power в 2 раза больше RMS, но это не является обязательным. Не менее туманные представления о мощности даёт PPP, т.е. пиковая программная мощность (Peak Program Power), которая в 2 раза больше PP.

Характерным примером разницы в указании мощности могут служить такие известные и уважаемые производители АС как Dynaudio и DALI. Первые указывают «Паспортная мощность, IEC», т.е фактически DIN, вторые вообще ограничиваются понятием “рекомендуемая мощность” и указывают диапазон мощностей.

Манипуляции КНИ

Существует отличный от DIN Power и EIAJ стандарт IHF, разработанный Национальным институтом стандартов США и Institute of High Fidelity, в котором мощность измеряется при 0,1% нелинейных искажений.

Аналогично любой производитель может ввести собственный стандарт расчета мощности, что позволит ему писать напротив слова Power любые цифры, которые он сочтет выгодными. При подобных расчетах можно доводить значения КНИ до любого максимума, например, до 15-20%, что повлечет за собой рост формальной “мощности”. Более того, так могут изменяться значения RMS.

Хитрый ресивер

Следующий неоднозначный момент касается расчета мощности многоканального ресивера. Так при тестировании, происходит “выгодное” для искажения действительности разделение мощности. Результаты измерений очень порадуют глаза, но не уши соседей. Это связано с методом измерения одного нагруженного из шести, восьми или десяти каналов, что формально дает якобы мощностной прирост.

Чтобы не ошибиться, оценивая реальную мощность устройства, следует поискать приписку “all channels drive” в графе, где указана мощность, если таковой нет, то, вероятно, измерения проводились с нагрузкой на один канал. И я почти убежден, что без такой надписи заявленные характеристики мощности не соответствуют действительности. Номинальная (по ГОСТ) мощность, которая (учитывая использование усилителя класса D) будет составлять не более 80% от потребляемой мощности, а с усилителями других классов — ещё меньше.

Сухой остаток

Для подведения итогов и демонстрации существенности в различии мощности, предлагаю провести небольшое сравнение на примере всё тех же S-90. В данном случае я приведу лишь приблизительные расчетные значения (реальные измерения могут отличаться), но это позволит понять насколько сильно разнятся стандарты, с которыми можно сегодня столкнуться. Итак, Радиотехника S-90:

1. IHF: –
2. Номинальная мощность: 35 Вт
3. DIN Power: 50 Вт
4. DIN Music Power: 90 Вт
5. Максимальная синусоидальная мощность: 90 Вт
6. IEC Power: 90 Вт
7. AES Power: 110 Вт
8. RMS (Rated Maximum Sinusoidal): 110 Вт
9. PP (Program Power): 220 Вт
10. PPP (Peak Program Power): 440 Вт
11. PMPO (Peak Music Power Output): 1050 Вт

Таким образом, мы получили 7 разных значений в 11 различных стандартах. Из всего изложенного можно сделать выводы:

• наиболее показательными и учитывающими верность воспроизведения являются такие показатели как номинальная мощность, IHF, DIN Power, EIAJ, (так как они учитывают КНИ);
• менее информативными, но отражающими действительность являются измерение RMS, (AES Power), DIN Music Power, IEC Power;
• не дают достаточной информации о мощности PMPO, PP и PPP;
• при оценке ресивера следует обратить внимание на наличие надписи “all channels drive”;
• номинальная мощность ресивера с усилителем класса D не может быть больше 80-90% от потребляемой.

Также могу порекомендовать для оптимального усиления и при этом безопасной эксплуатации пары усилитель+АС для студийного и домашнего применения выбирать номинальную (или по IHF) мощность усилителя в два раза больше мощности акустики по стандарту AES.

Для концертной аппаратуры, где используется живой голос и динамические инструменты, существует другое правило — номинал мощности усиления равен мощности акустики по AES.

Автор: Sound_cULT (по материалам: habr.com)