Ten tekst ma wyjaśnić w sposób prosty temat właściwego dopasowania kolumn i wzmacniacza pod względem mocy i impedancji. Innymi słowy postaramy się odpowiedzieć na pytanie jaka jest potrzebna moc wzmacniacza, a szczególnie chodzi o to jaka jest wymagana moc wzmacniacza w przypadku kolumn typu monitor. Powszechnie uważa się, że monitory wymagają mocniejszych wzmacniaczy niż kolumny podłogowe.

Zacznijmy jednak od ustalenia jak głośno będziemy słuchać.

Okresy dopuszczalnej ekspozycji na hałas w zależności od jego natężenia (w/g rządowych normatywów USA z 1993r.)

Okresy najdłuższej
dopuszczalnej ekspozycji
na hałas / Poziom natężenia hałasu
8 godz. / 85 dB
4 godz. / 90 dB
2 godz. / 95 dB
1 godz. / 100 dB
30 min / 105 dB
15 min / 110 dB
7,5 min / 115 dB

Zakładamy, że będziemy słuchać muzyki przez 4 godziny dziennie i w związku z tym, że raczej nie chcemy systematycznie głuchnąć, to będziemy słuchać ze średnią głośnością 90 dB*). Zakładamy również, że używamy monitorów o efektywności 82dB/1W/1m. Nasze monitory mają taką charakterystykę głośności i poziom zniekształceń jak pokazuje to grafika:



Teraz trochę teorii. Żeby zrozumieć zależność pomiędzy mocą, napięciem i głośnością przyjrzyjmy się tej tabeli.



Jak widać, żeby zwiększyć głośność o 10 dB należy zwiększyć moc dziesięciokrotnie. Zwiększenie głośności o 20 dB wymaga zwiększenia mocy 10x10 czyli sto razy.

Teraz jeszcze jedna tabela.



W tej tabeli mamy pokazaną relację pomiędzy głośnością, mocą i wynikową głośnością jaką uzyskamy z dwóch głośników stereo jeśli będziemy słuchać z odległości 2 metry od kolumn. W naszym przykładzie będziemy rozważać odsłuch z głośnością 90 dB, a w tabeli nie ma akurat takiej wartości, jest 91dB. My będziemy dalej zajmować się mocą dla 91dB, ale jeśli mamy być dokładni, to moc potrzebna dla uzyskania 90dB będzie około 12W. My przyjmiemy za punkt wyjścia 16W dla 90dB – po to, żeby mieć pewien margines błędu czy zapas mocy.

Zatem powtórzmy: Mając 2 kolumny o efektywności 82dB/1W/1m aby osiągnąć średnią głośność 90 dB SPL potrzebujemy podać do kolumn moc 16W.

Słuchamy z głośnością 90 dB utworu, który ma zakres dynamiki czyli DR równy 10. W takim przypadku jeśli średnia głośność jest 90 dB a muzyka ma DR10, to oznacza, że szczytowa głośność będzie większa o 10 dB i wyniesie 100dB. Warto tu podkreślić, że odtwarzając muzykę z nośników cyfrowych nie możemy mieć większej głośności niż zero dB w poziomie nagrania. Oznacza to, że nasz utwór o DR10 patrząc na to z poziomu głośności dźwięku w samym nagraniu ma średnią głośność -10dB, a szczytowo będzie 0dB. Wobec tego wiemy z całą pewnością, że głośność w szczycie odsłuchu utworu o DR10 dla naszych założeń nie przekroczy 100dB i będzie to wartość maksymalna dla impulsów i maksymalnych skoków dynamiki w tym nagraniu.

Skoro wiemy, że dla uzyskania głośności 90dB potrzebujemy mocy 16W to w naszym przykładzie maksymalna moc szczytowa będzie wynosić 16Wx10=160W. I to jest właśnie odpowiedź na pytanie jaką moc powinien mieć wzmacniacz, żeby był w stanie wysterować kolumny o efektywności 82dB/1W/1m do średniej głośności 90dB. Wzmacniacz powinien mieć wystarczająco dużą moc, żeby dostarczać moc impulsową 160W. Dotyczy to oczywiście mocy dla konkretnej impedancji kolumn. Czasem więc to będzie taka moc dla 6 Ohm a innym razem dla 2,8 Ohm.

Teraz możemy zastanowić się nad tym zagadnieniem bardziej ogólnie. Chodziło nam o to czy rzeczywiście monitory wymagają większych mocy niż kolumny podłogowe. W takim razie jeszcze raz musimy się przyjrzeć pierwszej grafice, gdzie mamy pokazane poziomy głośności i poziomy zniekształceń. Jak widać krzywa zniekształceń dla 100dB – a nieprzypadkowo wybraliśmy dla naszego przykładu maksymalną głośność szczytową 100dB – przy częstotliwości 100 Hz jest 20dB poniżej poziomu głośności. Oznacza to, że wartość zniekształceń harmonicznych wynosi 10%. Dla krzywej głośności 95dB przy częstotliwości około 35Hz nakłada się ona z krzywą zniekształceń i oznacza to, że poziom THD wynosi 100%.

Jeżeli więc do kolumn doprowadzimy moce impulsowe 160W to poziom zniekształceń będzie już dosyć duży. Uważam, że zniekształcenia 100% są dosyć duże. Zatem zwiększenie mocy spowoduje zwiększenie poziomu THD i 100% będziemy mieć dla coraz wyższych częstotliwości. Możemy się tylko domyślać, bo takich danych nie ma, że dla impulsu o mocy 200W THD100% będziemy mieć już dla 50Hz. Wnioski są dwa. Jeśli chcemy zachować dobrą jakość dźwięku, to nie możemy doprowadzać do naszych monitorów zbyt dużych mocy. Drugi wniosek to taki, że wzmacniacz o mocy ciągłej 200W nic nie zmieni, bo nasz monitor nie będzie w stanie przyjąć i przetworzyć tego na dźwięk. Warto też pamiętać, że przekroczenie pewnego poziomu głośności skutkuje lawinowym wzrostem zniekształceń. Powyższa grafika pokazuje jedynie THD, ale to są przecież nie wszystkie rodzaje zniekształceń, które powstają w głośnikach. Ogólny poziom zniekształceń, wszystkich realnych czyli np. intermodulacyjnych, będzie znacznie większy niż to jest dla samych THD.

Początkowo miałem zamiar wyjaśnić kwestię tzw. kolumn prądożernych. Prądożerność może mieć dwie przyczyny: niska impedancja i duże przesunięcia fazowe w kolumnach. Chodzi o to, że im niższa impedancja, tym większy prąd płynie przy danej mocy. Dodatkowo może dojść przesunięcie fazy pomiędzy napięciem i natężeniem prądu. Jak wiadomo przy przesunięciu faz o 90 stopni moc czynna wyniesie zero, ale mimo to popłynie bardzo duży prąd. Jednak jeśli chodzi o kolumny to nie ma potrzeby tego w ogóle brać pod uwagę. Prawdopodobnie większość kolumn przesuwa fazy w granicach +/- 30 stopni, a to naprawdę niewiele i nie warto sobie tym zaprzątać głowy. Znaczenie ma impedancja i raczej wyłącznie impedancja. Przejrzałem dane bardzo wielu kolumn i zawsze, kiedy była podawana moc wymagana dla wzmacniacza i rzeczywiście podawano też moce z uwzględnieniem kosinus fi, to zawsze była ona taka sama jak dla czystej impedancji. Z tego wniosek praktyczny, że przesunięcia fazowe w kontekście zapotrzebowania na moc nie mają znaczenia żadnego. Wystarczy się tylko zorientować czy dany wzmacniacz jest w stanie pracować z wymaganą mocą przy tej impedancji, jaką mają dane kolumny.

I na koniec jeszcze jedna kwestia. W teorii łatwo można założyć, że się słucha z poziomem np. 90dB. W praktyce nie wiemy jak naprawdę jest głośno. Ale to jest problem tylko na pozór. Chyba nikt rozsądny nie słucha aż tak głośno. 90dB to jest głośność młota pneumatycznego kiedy podejdziemy do pracownika na odległość paru metrów. Przy 90dB w domu jest tak głośno, że szyby zaczynają drżeć, podłoga się trzęsie, a jeśli mamy stolik kawowy, to łyżeczka położona na podstawce od filiżanki zaczyna brzęczeć i dzwonić o podstawkę. Oczywiście nie osiągnie się tego z monitorów, bo do tego efektu musimy mieć kolumny mogące odtwarzać niski bas. Ale nawet z monitorów i bez tych efektów pneumatycznych 90dB jest już nieprzyjemnie głośne i poza fanatykami metalu raczej tak głośno nikt nie będzie słuchał.

Dobrej jakości kolumny dosłownie kłują w uszy średnimi częstotliwościami. Wysłuchanie utworu z naturalnymi tzn. akustycznymi instrumentami i śpiewem z głośnością 90dB jest czymś naprawdę przykrym. Więc w praktyce będziemy słuchać raczej znacznie ciszej. Naprawdę dużo ciszej.

Kolejna sprawa to taka, że jak pisałem, że żeby mieć 90dB potrzebujemy mocy 16W. Tak naprawdę jednak potrzebujemy połowy tej mocy. Bo to tylko teoretycznie potrzeba takiej mocy do takiej głośności. Tabela odnosi się do pomieszczenia bezechowego. Jeśli wstawimy kolumny do komory bezechowej i damy 16W to zmierzymy z dwóch przykładowych kolumn w odległości 2 metry 91dB. Jednak my słuchamy w mieszkaniu, które nie jest wytłumione na głucho. Dlatego możemy przyjąć, że dla danej mocy głośność będzie większa o około 3dB. Jeśli natomiast postawimy kolumny blisko ściany, to bas zostanie podbity o dalsze 2-3 dB. Wobec tego z 16W potrzebujemy już tylko 8W.

Na zakończenie warto przypomnieć, że większość kolumn ma lepszą sprawność niż 82dB. Ja mam kolumny o sprawności 90dB, więc do osiągnięcia 90dB potrzebuję mocy zaledwie 0,5W. Rachunkowo 1W, ale mamy 3dB zysku na odsłuchu w normalnie wytłumionym pokoju, a przy zmianie o 3dB moc spada o połowę.

Jeśli jeszcze mimo wszystko ktoś będzie mieć wątpliwości co do mocy, to może się skusić o wykonanie pomiaru głośności z jaką słucha. Można to zrobić profesjonalnie miernikiem, ale można też użyć telefonu komórkowego ze stosowną aplikacją. Jeśli okaże się, że głośność jest 88dB a sprawność naszych kolumn to 85dB/1W/1m to znaczy, że słuchamy z mocą około jeden wat.

*) są pewne odstępstwa, trzeba przeczytać całość.

PS. Ktoś może powiedzieć, że sprawa mocy się komplikuje jeśli będziemy używać filtra kontur i regulacji barwy. W takim przypadku nic się nie zmienia. Jeśli podbijemy basy o 3dB to moc sygnału wzrośnie dwukrotnie i nasze kolumny zaczną bardzo mocno zniekształcać jeśli zagramy za głośno. Podbicie sopranów nie jest tak bardzo krytyczne, bo ogólnie moce są tam znacznie mniejsze. Jednak jeśli przesadzimy z głośnością, to należy się liczyć z tym, że głośniki wysokotonowe się spalą. Kontur i podbicie basu łącznie będzie skutkować tym, że bardzo szybko osiągniemy punkt, w którym nasze kolumny zostaną przesterowane. Poza tym regulacja barwy i filtry w kontekście hi-fi są poza kręgiem zainteresowania. Regulacja barwy dźwięku z punktu widzenia jakości odtwarzania polega na wprowadzeniu zniekształceń linearnych. Podkreślam - regulując barwę zniekształcamy sygnał.

Ja sprawdzałem sobie miernikiem głośność w moim pokoju podczas normalnego słuchania muzyki tak jak lubię. Maksymalnie było 84dB. 90dB dla mnie w moim pokoju 18m² to już było za dużo.
W przypadku takiego słuchania muzyki w tle, gdy pracuję lub czytam, to jest najwyżej 75dB, bo głośniej zaczyna przeszkadzać.

Słuchanie głośne to dla wielu osób oznacza różne rzeczy. Ale jeśli się włączy jakiś utwór w rodzaju głos + gitara akustyczna, to łatwo dojść do porozumienia co to jest głośno. Głośno to jest głośniej niż takie wykonanie na żywo, za głośno to jest głośniej. Ale są też rodzaje muzyki, że przesadzanie z głośnością nie jest nieprzyjemne. Muzyka tworzona syntetycznie bez jakichkolwiek cech dźwięku żywego, naturalnego, może być słuchana z poziomami dyskotekowymi. Ciekawostka. Utwory zespołów metalowych itp. są nagrywane właśnie tak, że nie mają już tych cech naturalnego dźwięku, są one jakby wycięte i dlatego można trochę podkręcić głośność.

W ogóle to utwory realizowane w sztucznej akustyce, które mają bardzo dużo niskiego basu można słuchać głośno. Ten niski głośny bas maskuje nieprzyjemne inaczej i drażniące wyższe częstotliwości.

Niemniej jednak faktem jest, że na co dzień moce, z którymi pracują nasze wzmacniacze najłatwiej wyrazić w miliwatach.

O czym jest ten temat? Dopasowanie mocy wzmacniacza do kolumn to nie to samo co uzyskanie odpowiedniego poziomu natężenia dżwięku w danym salonie odsłuchowym. Generalnie rzecz biorąc moc wzmazniacza RMS nie powinna byc niższa od maksymalnej mocy zespołów głośnikowych. Nawet ich producent zaleca wzmazniacz 60-600W to powinien on być w okolicach górnej granicy nawet jeśli w naszych warunkach lokalowych osiągamy satysfakcjąnujące nas natężenie dźwięku 60watową lampką. Przynajmniej nic nie uszkodzimy jak nawet przypadkowo ktoś rozkręci gałę na maxa

Cytat: fox733 w 19 Czerwiec 2015, 19:21:37O czym jest ten temat?

Trzeba przeczytać. Jednak.

Przeczytałem. Z twoich "porad" a właściwie przedruku z popularnych poradników hifi nie wynika jakim wzmacniaczem mam bezpiecznie napędzić 140W kolumny ze spadkiem do 2ohm

Nie nazwałbym swojego tekstu poradami ani również "poradami". Przedruk... Cóż, byłoby trudno, bo teksty były w języku nie-polskim. Trzeba było poskładać wiele rzeczy w całość. Nieskromnie powiem, że mimo wszystko jest w tekście jakiś mój osobisty udział. Ale cóż. Krytykować jest łatwo i przyjemnie, zajmuję się tym niemal całe życie. Szczerze mówiąc zaczyna mnie to nużyć.

A cóż to za kolumny, jeśli wolno spytać i jakie wzmacniacze masz na uwadze? Jeśli chcesz konkretów, to niestety na konkretach trzeba się oprzeć.

Można zacząć też oglądać audycje Reduktora Szumu - koniecznie już od pierwszego odcinka.



Wbrew pozorom fox, prezentowane tłumaczenie zawiera sporo przydatnych informacji, no chyba, że RS też bredzi. ;)

Cytat: StaryM w 19 Czerwiec 2015, 22:51:28prezentowane tłumaczenie zawiera sporo przydatnych informacji

Ale nie zawiera audiofilskich dyrdymałów i audiofilskiej poezji, więc jest nieprzydatne i nieatrakcyjne.