Характеристики акустических систем

Шоу технологии - Обзоры оборудования

В настоящей статье Вы можете ознакомится с основными характеристиками акустических систем, а также узнать, на что они влияют. Если Вы хотите приобрести акустические системы или комплект звука, Вы можете найти дополнительную информацию в статье Выбор звукового комплекта и в разделе Звуковое оборудование .

Основными характеристиками акустических систем являются:

Эффективный рабочий диапазон частот — это диапазон частот, в пределах которого уровень звукового давления находится не ниже некоторой заданной величины.

Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) — это параметр, указывающий на то, насколько равномерно по амплитуде происходит воспроизведение различных частот сигнала. Идеальной АЧХ является прямая линия, но на практике АЧХ имеет много пиков и провалов, которые связаны с неидеальностью электрических компонентов, таких как динамики, фильтры в акустичекой системе, наличие обратной связи и т. д., и неидеальностью акустических свойств корпуса акустических систем (вибрация, резонансы, взаимодействие диффузоров динамиков с воздушной средой и др.).  Степень неравномерности АЧХ характеризуется отношением величины максимального звукового давления к величине минимального звукового давления и выражается в дБ (децибел). Лучшие акустические системы  Hi-Fi в диапазоне 100-8000 Гц имеют неравномерность АЧХ порядка 2 дБ, если  неравномерность достигает 10-15 дБ и более, это говорит о том, что звучание такой акустической системы едва ли будет напоминать реальный звук. На краях рабочего диапазона неравномерность АЧХ больше, чем в середине. Малое значение неравномерности АЧХ для диапазона 100-8000 Гц ще не значит, что это хорошая акустическая система. Все равно ее нужно слушать.

Параметр характеристики направленности позволяет оценить уровень звукового давления в зависимости от угла поворота акустической системы вокруг своей рабочей оси. Она представляется в виде диаграммы направленности.  Это позволет выбрать направление акустической системы для более эффективного озвучивания, то есть наибольшее звуковое давление будет ощущаться в пределах определенного угла. Потому, к примеру, для увеличения уровня громкости сателлиты (СЧ/ВЧ акустические системы) устанавливаются на штативах.

Чувствительностью называется уровень звукового давления, который развивается громкоговорителем на расстоянии 1 метра от акустической системы при подаче на нее электрического сигнала частотой 1000 Гц и мощностью 1 Вт. Измеряется чувствительность в дБ (1Вт/1м). Чем выше чувствительность акустической системы, тем большую громкость можно получить при одинаковом уровне подводимой мощности. От значения чувствительности зависит динамический диапазон акустической системы, или другими словами, ее способность воспроизводить звуки разной громкости.

Коэффициент нелинейных искажений —  это параметр, определяющий  степень искажения исходного сигнала по причине появления в нем дополнительных спектральных составляющих. Влиять на это может длина, материал и сечение проводов от усилителя к акустической системе, фильтры и динамики в акустической системе, наводки и др. Так как акустическая система вносит максимальные искажения (от 1 до 10% и выше) в звуковой тракт, то в основном качество звука зависит именно от акустической системы, а не от усилителя мощности, коэффициент нелинейных искажений которого — десятые и сотые доли процента.

Мощность акустической системы — это параметр, определяющий уровень звукового давления и динамический диапазон. Небольшой динамический диапазон уменьшает разницу между различными уровнями громкости, которые часто встречаются, к примеру, в симфонической и тяжелой музыке, когда внезапно должны быть исполнены очень громкие звуки, потому эффект воспроизведения этих звуков будет потерян. Популярная и электронная музыка чаще всего работают с мощностью и уровнем звукового давления, чем с уровнем громкости, который в основном находится в определенном небольшом диапазоне. Часто понятия мощности и громкости акустической системы отождествляют, но это не верно. Мощность — это параметр электрический, который определяет, какую подводимую мощность может выдержать данная акустическая система, в то время как громкость — это акустический параметр, который воспринимается органами слуха человека и определяется чувствительностью акустической системы. Как известно, мощность связана с силой тока, потому увеличение подводимой к акустической системе мощности увеличивает ток, протекающий в проводе катушке динамика, что приводит к его нагреванию. Следовательно, если подача мощности на акустическую систему, то есть увеличение громкости на усилителе, подымется выше  максимального уровня, обмотка катушки динамика через определенный промежуток времени перегреется и сгорит (замкнет). Во избежание подобных ситуаций акустические системы оснащают схемой защиты от превышения уровня сигнала и теплоотводами для мощных катушек низкочастотных динамиков.

В практичной деятельности чаще всего используют номинальную мощность(RMS), которая позволит акустической системе работать долго без каких-либо последствий.  Иногда на музыкальных центрах и др. рисуют PMPO (полная пиковая мощность) – 200 и даже 1000 Вт, но не стоит обращать внимание на подобные надписи, которые являются просто рекламным ходом многих производителей.

Сопротивление, или полное электрическое сопротивление акустической системы, имеет стандартизированные значения – 4, 8 и 16 Ом. Этот параметр непосредственно имеет влияние на выбор усилителя мощности. Нужно смотреть, чтобы сопротивление акустической системы было равно или больше (но не меньше!) выходного сопротивления усилителя мощности. Усилитель мощности — это сильноточное устройство, которое, в отличии от маломощных, или слаботочных, устройств, имеющих запас по основным параметрам — сила тока, мощность  рассеивания и др. — кратным (4-5 раз). Такой запас мощности невозможно обеспечить в усилителях мощности, ведь чем больше мощность, тем дороже по цене элементы, то есть стоимость усилителя будет крайне высокой при заложенном запасе 4-5 раз. Потому запас усилителя мощности по основным парамерам относительно невысоки, а его мощный выходной каскад рассчитан на работу с определенными токами, мощностью рассеивания и, соответственно, определенной нагрузкой, например, 8 Ом. Если сопротивление акустической системы меньше выходного сопротивления усилителя, необходимо последовательно соединить несколько акустических систем так, чтобы общее сопротивление нагрузки было равно или больше выходного сопротивления усилителя мощности. На практике нагрузка усилителя — это такая комплексная величина, которая  зависит от частоты сигнала, его уровня, состояния соединительных кабелей и многого другого, в результате чего сопротивление нагрузки может уменьшаться ниже номинального значения выходного сопротивления усилителя мощности. Именно по этой причине очень важно принять все меры, чтобы защитить усилитель от этого и других моментов, так как это будет иметь прямое влияние на надежность его работы.

Если сопротивление акустической системы будет больше выходного сопротивления усилителя мощности, то последний не сможет развить необходимую мощность для получения нужного уровня громкости, но акустические системы будут работать в комфортном режиме.

Практически все концертные усилители могут работать в мостовом режиме, когда есть 1 моноканал удвоенной мощности. В таком случае нужно уточнить выходное сопротивление усилителя в этом режиме, чтобы правильно согласовать с ним сопротивление акустической системы.