Что такое мощность колонок: от чего зависит и в чем измеряется

Как правильно выбрать компьютерные колонки?

Как выбрать колонки для простых обывателей ПК и для настоящих ценителей музыки, которые на слух определяют чистоту и уровень звука, обожают прослушивать мелодии. Знакомство с основными критериями колонок, их характеристиками и предназначением. Данная статья поможет определиться с правильным выбором.

Все зависит от того, с какой целью вы покупаете колонки. Чтобы просто воспроизводить звук в компьютере, нужно будет купить классические колонки 2.0. Качество звука хорошее, цена – приемлемая. Но не каждого обывателя может устроить такая простая аудиосистема. Для того чтобы точно понять, для каких целей будут использоваться колонки, изучите их основные критерии и ознакомьтесь с основными функциями.

Какие бывают колонки:

1. Для разъездов с ноутбуком оптимальным выбором будут портативные колонки (см. как выбрать портативные колонки), которые подключаются через Bluetooth и имеют мощный аккумулятор. Занимают мало места, подключения к сети не требуют. Хотя проигрывают в качестве звука.
2. Для домашнего или офисного компьютера подойдут колонки 2.1, они справляются с передачей любых аудио и видеофайлов, не бьют на слух при работе на повышенных тонах.
3. Для профессиональных ди-джеев лучшим выбором будет акустическая техника формата 2.1.
4. Для любителей кино и видеоигр со спецэффектами подойдут колонки 5.1
5. Для ценителей объемного звука, к компьютеру подойдет по всем параметрам система для домашних кинотеатров.

Что же означают загадочные цифры «2.0», «5.1» и «2.1»? Это обозначения типов колонок: первое число – это количество колонок, а второе число – количество сабвуферов. Имеются еще проекторы – саундбары. В чем их отличия?

1. Самый ходовой вариант – 2.0, колонки воссоздают невысокие, обычные и высочайшие частоты. Стереопара из 2 колонок.
2. Вариант 2.1. Не дорогой вариант для прослушивания музыки и игр. Опытные меломаны считают, что такие колонки вполне неплохо прогоняют рэп и тяжелый металл. Две колонки берут на себя средние и высокие частоты, а третья – сабвуфер – низкие. Именно она гарантирует более глубокий бас, нежели прочие, не столь универсальные, системы.
3. Вариант 5.1. Его называют расширенным форматом 2.1, тут больше колонок: добавляются 2 тыловые и 1 – центральная. Но использовать такую систему получится не на каждом компьютере, нужен специальный разъем или наличие ресивера. Если вы собираетесь смотреть по компьютеру шикарные блокбастеры и играть в крутые игры со спецэффектами – это идеальный для вас вариант.
4. Саундбары. Длинная колонка, где располагаются динамики. Модель очень дорогая, для профессиональных музыкантов. Гарантируют качество и уровень звука даже в большом помещении, без размещения по периметру самих колонок.

Теперь – о материале корпусов колонок.

1. Деревянные – цена выше, но имеют более объемное звучание. И самый главный их плюс – не дребезжат.
2. Пластиковые – на порядок дешевле, больше выбор моделей, но акустика – хуже, пассивные будут сильно хрипеть.
3. Из МДФ. Компромисс между ценой и качеством. Стоят недорого и звук хороший, без дребезжания и выглядят довольно стильно.
4. С применением металла. Такие корпуса делают для оргтехники в стиле хайтек. Хороший звук, вид вполне презентабельный, но цена высокая.

Есть еще классификация на колонки активные и пассивные.

1. Активные характеризуются насыщенным звучанием и плавным переходом между тональностями. Встроенный усилитель, энергия от РС.
2. Пассивные стоят дешевле, поскольку качество звука скромное, нужен усилитель.

Теперь расшифруем еще такой термин. Однополосная акустика – это 1 динамик, который воспроизводит частоты, двухполосная – 2 динамика, на низко-средние частоты и высокие. В трехполосной колонке – 3 динамика на каждую частоту отдельно.

Влияние общей выходной мощности на громкость

Как ни странно, высокая мощность аппаратуры не всегда говорит о том, что она будет играть громко и «мясисто». Выбирая акустику для компьютера, следует помнить, что ватты, грубо говоря – это количество энергии, потребляемое аппаратурой.

В зависимости от КПД системы (а он иногда бывает чрезвычайно мал) итоговая громкость может значительно корректироваться.

Громкость звука – субъективная характеристика. Измеряется она интенсивностью, которая пропорциональна квадрату амплитуды звукового давления. На нее влияет чувствительность человеческого уха.

Разные люди могут по-разному воспринимать одни и те же диапазоны частот. Кроме того, чувствительность снижается с возрастом.

Общая выходная мощность – не единственный параметр, влияющий на звуковое давление. Громкость системы в целом также находится в зависимости от чувствительности динамиков и мощности усилителя.

Чем ниже будет чувствительность колонки, тем мощнее усилитель потребуется для ее активации.

Подробная расшифровка некоторых характеристик акустики

Мощность

Под словом мощность в разговорной речи многие подразумевают «мощь», «силу». Поэтому вполне естественно, что покупатели связывают мощность с громкостью: «Чем больше мощность, тем лучше и громче будут звучать колонки». Однако это распространенное мнение в корне ошибочно! Далеко не всегда колонка мощностью 100 Вт будет играть громче или качественней той, у которой указана мощность «всего» в 50 Вт. Значение мощности скорее говорит не о громкости, а о механической надежности акустики. Те же 50 или 100 Вт — это совсем не громкость звука, издаваемого колонкой. Динамические головки сами по себе имеют низкий КПД и преобразуют в звуковые колебания лишь 2-3% мощности подводимого к ним электрического сигнала (к счастью, громкости издаваемого звука вполне хватает для создания звукового сопровождения). Величина, которую указывает производитель в паспорте динамика или системы в целом, говорит лишь о том, что при подведении сигнала указанной мощности динамическая головка или акустическая система не выйдет из строя (вследствие критического разогрева и межвиткового КЗ провода, «закусывания» каркаса катушки, разрыва диффузора, повреждения гибких подвесов системы и т.п.).

Таким образом, мощность акустической системы — это технический параметр, величина которого не имеет прямого отношения к громкости звучания акустики, хотя и связана с ней некоторой зависимостью. Номинальные значения мощности динамических головок, усилительного тракта, акустической системы могут быть разными. Указываются они скорее для ориентировки и оптимального сопряжения между компонентами. К примеру, усилитель значительно меньшей или значительно большей мощности может вывести колонку из строя в максимальных положениях регулятора громкости на обоих усилителях: на первом — благодаря высокому уровню искажений, на втором — благодаря нештатному режиму работы колонки.

Мощность может измеряться различными способами и в различных тестовых условиях. Существуют общепринятые стандарты этих измерений. Рассмотрим подробнее некоторые из них, наиболее часто употребляемые в характеристиках изделий западных фирм:

RMS (Root Mean Squared — среднеквадратичное значение). Мощность измеряется подачей синусоидального сигнала частотой 1000 Гц до достижения определенного уровня нелинейных искажений. Обычно в паспорте на изделие пишется так: 15 Вт (RMS). Эта величина говорит о том, что акустическая система при подведении к ней сигнала мощностью 15 Вт может работать длительное время без механических повреждений динамических головок. Для мультимедийной акустики завышенные по сравнению с Hi-Fi колонками значения мощности в Вт (RMS) получаются вследствие измерения при очень высоких гармонических искажениях, часто до 10%. При таких искажениях слушать звуковое сопровождение практически невозможно из-за сильных хрипов и призвуков в динамической головке и корпусе колонки.

PMPO (Peak Music Power Output — пиковая музыкальная мощность). В данном случае мощность измеряется подачей кратковременного синусоидального сигнала длительностью менее 1 секунды и частотой ниже 250 Гц (обычно 100 Гц). При этом не учитывается уровень нелинейных искажений. К примеру, мощность колонки равна 500 Вт (PMPO). Этот факт говорит о том, что акустическая система после воспроизведения кратковременного сигнала низкой частоты не имела механических повреждений динамических головок. В народе единицы измерения мощности Вт (PMPO) называют «китайскими ваттами» из-за того, что величины мощности при такой методике измерения достигают тысячи Ватт! Представьте себе — активные колонки для компьютера потребляют из сети переменного тока электрическую мощность 10 В*А и развивают при этом пиковую музыкальную мощность 1500 Вт (PMPO).

Наравне с западными существуют также советские стандарты на различные виды мощности. Они регламентируются действующими по сей день ГОСТ 16122-87 и ГОСТ 23262-88. Эти стандарты определяют такие понятия, как номинальная, максимальная шумовая, максимальная синусоидальная, максимальная долговременная, максимальная кратковременная мощности. Некоторые из них указываются в паспорте на советскую (и постсоветскую) аппаратуру. В мировой практике эти стандарты, естественно, не используются, поэтому мы не будем на них останавливаться.

Делаем выводы: наиболее важным на практике является значение мощности, указанной в Вт (RMS) при значениях коэффициента гармоник (THD), равного 1% и менее. Однако сравнение изделий даже по этому показателю очень приблизительно и может не иметь ничего общего с реальностью, ведь громкость звука характеризуется уровнем звукового давления. Поэтому, информативность показателя «мощность акустической системы» — нулевая.

Чувствительность

Чувствительность — один из параметров, указываемых производителем в характеристике акустических систем. Величина характеризует интенсивность звукового давления, развиваемого колонкой на расстоянии 1 метра при подаче сигнала частотой 1000 Гц и мощностью 1 Вт. Измеряется чувствительность в децибелах (дБ) относительно порога слышимости (нулевой уровень звукового давления равен 2*10^-5 Па). Иногда используется обозначение уровень характеристической чувствительности (SPL, Sound Pressure Level). При этом для краткости в графе с единицами измерений указывается дБ/Вт*м либо дБ/Вт^1/2*м. При этом важно понимать, что чувствительность не является линейным коэффициентом пропорциональности между уровнем звукового давления, мощностью сигнала и расстоянием до источника. Многие фирмы указывают характеристики чувствительности динамических головок, измеренные при нестандартных условиях.

Чувствительность — характеристика, более важная при проектировании собственных акустических систем. Если вы не осознаете до конца, что означает этот параметр, то при выборе мультимедийной акустики для PC можно не обращать на чувствительность особого внимания (благо указывается она не часто).

АЧХ (Frequency Responce)

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) в общем случае представляет собой график, показывающий разницу величин амплитуд выходного и входного сигналов во всем диапазоне воспроизводимых частот. АЧХ измеряют подачей электрического синусоидального сигнала неизменной амплитуды при изменении его частоты. Причем в точке на графике, где частота равна 1000 Гц, принято откладывать на вертикальной оси уровень 0 дБ. Идеален вариант, при котором АЧХ представлена прямой линией, но таких характеристик в реальности у акустических систем просто не бывает. При рассмотрении графика нужно обратить особое внимание на величину неравномерности. Чем больше величина неравномерности, тем больше частотных искажений тембра в звучании.

Западные производители предпочитают термин FR (frequency response) — диапазон воспроизводимых частот, который представляет собой «выжимку» информации из АЧХ: указываются лишь граничные частоты и неравномерность. Допустим, написано: 50 Гц – 16 кГц АЧХ(±3 дБ). Это значит, что у данной акустической системы в диапазоне 50 Гц – 16 кГц звучание достоверное, а ниже 50 Гц и выше 15 кГц неравномерность резко увеличивается, АЧХ имеет так называемый «завал» (резкий спад характеристики).

Чем это грозит? Уменьшение уровня низких частот подразумевает потерю сочности, насыщенности звучания басов. Подъем в области НЧ вызывает ощущения бубнения и гудева колонки. В завалах высоких частот звук будет тусклым, неясным. Подъемы ВЧ означают присутствие раздражающих, неприятных шипящих и свистящих призвуков. У мультимедийных колонок величина неравномерности АЧХ обычно выше, чем у так называемой Hi-Fi акустики. Ко всем рекламным заявлениям фирм-производителей об АЧХ колонки типа 20-20000 Гц (теоретический предел возможности) нужно относиться с изрядной долей скептицизма. При этом часто не указывается неравномерность АЧХ, которая может составлять при этом немыслимые величины.

Поскольку производители мультимедийной акустики часто «забывают» указать неравномерность АЧХ акустической системы, встречаясь с характеристикой колонки 20 Гц – 20000 Гц, надо держать ухо востро. Существует большая вероятность купить вещь, не обеспечивающую даже более или менее равномерную характеристику в полосе частот 100 Гц – 10000 Гц. Сравнивать же диапазон воспроизводимых частот с разными неравномерностями нельзя вовсе.

Нелинейные искажения, коэффициент гармоник (THD)

Аббревиатура THD дословно расшифровывается как суммарные гармонические искажения (Total Harmonic Distortion), но означает вполне определённый термин — коэффициент гармоник. Акустическая система представляет собой сложное электроакустическое устройство, которое имеет нелинейную характеристику усиления. Поэтому сигнал по прошествии всего звукового тракта на выходе обязательно будет иметь нелинейные искажения. Одними из самых явных и наиболее простых в измерении являются гармонические искажения.

Гармонические искажения происходят от добавления лишних гармоник к первоначальному сигналу вследствие нелинейности характеристики вход/выход. Эти паразитные гармоники придают звучанию новый тембр и ведут к невосполнимым потерям в звуке. Нелинейные искажения измеряются подачей синусоидального сигнала частотой 1000 Гц. С помощью специального фильтра в звуковом сигнале находят лишние гармоники и определяют их мощность. В советских стандартах наряду с коэффициентом гармоник измеряется также коэффициент нелинейных искажений, который более близок к термину THD+N. Эти коэффициенты в общем случае не совпадают. Коэффициент нелинейных искажений измеряется либо в процентах, либо в децибелах: [дБ] = 20 log ([%]/100). Чем больше величина коэффициента THD или THD+N, тем обычно хуже звучание. Среди аудиофилов бытует мнение, что определенные искажения, которые делают звучание «мягким» и «теплым», могут быть приятными на слух. Однако это не относится к компьютерной акустике и транзисторным усилителям из категории «ширпотреба».

THD колонок во многом зависит от мощности подаваемого на них сигнала. Поэтому глупо делать заочные выводы или сравнивать колонки только лишь по THD, не прибегая к прослушиванию аппаратуры (хотя по такому легкому пути иногда идут даже самые авторитетные издания). К тому же для рабочих положений регулятора громкости (обычно это 30…50%) значение THD производителями не указывается.

Электрическое сопротивление, импеданс (impedans)

Электродинамическая головка имеет определенное сопротивление постоянному току, зависящее от толщины, длины и материала провода в катушке (такое сопротивление еще называют резистивным или реактивным). При подачи музыкального сигнала, который представляет собой переменный ток, сопротивление головки будет меняться в зависимости от частоты сигнала.

Импеданс (impedans) — это полное электрическое сопротивление переменному току, измеренное на частоте 1000 Гц. Обычно impedans акустических систем равен 4, 6 или 8 Ом.

В целом величина полного электрического сопротивления (impedans) акустической системы ни о чем, связанном с качеством звучания того или иного изделия, покупателю не скажет. Производителем указывается этот параметр лишь для того, чтобы сопротивление учитывали при подключении акустической системы к усилителю. Если значение сопротивления колонки ниже, чем у усилителя, в звучании будут присутствовать нелинейные искажения; если выше, то звук будет значительно тише, нежели с равным сопротивлением.

Корпус колонки, акустическое оформление

Одним из важных факторов, влияющих на звучание акустической системы, является акустическое оформление. При конструировании акустических систем производитель обычно сталкивается с проблемой в выборе акустического оформления. Их насчитывается больше десятка видов.

Акустическое оформление делится на акустически разгруженное и акустически нагруженное. Первое подразумевает оформление, при котором колебание диффузора ограничивается только жесткостью подвеса. При втором колебание диффузора ограничивается помимо жесткости подвеса еще упругостью воздуха и акустическим сопротивлением излучению. Также акустическое оформление делится на системы одинарного и двойного действий. Система одинарного действия характеризуется возбуждением звука, идущего к слушателю, посредством только одной стороны диффузора (излучение другой стороны нейтрализуется акустическим оформлением). Система двойного действия подразумевает использование в формировании звука обеих поверхностей диффузора.

Поскольку на высокочастотные и среднечастотные динамические головки акустическое оформление колонки практически не влияет, мы расскажем о наиболее распространенных в мультимедиа вариантах низкочастотного акустического оформления корпуса.

Очень широко применима акустическая схема, получившая название «закрытый ящик». Относится к нагруженному акустическому оформлению. Представляет собой закрытый корпус с выведенным на фронтальную панель диффузором динамика. Достоинства: хорошие показатели АЧХ и импульсная характеристика. Недостатки: низкий КПД, необходимость в мощном усилителе, высокий уровень гармонических искажений.

Но вместо того, чтобы бороться со звуковыми волнами, вызванными колебаниями обратной стороны диффузора, их можно использовать. Наиболее распространенным вариантом из систем двойного действия является фазоинвертор. Представляет собой трубу определенной длины и сечения, вмонтированную в корпус. Длину и сечение фазоинвертора рассчитывают таким образом, что на определенной частоте в нем создается колебание звуковых волн, синфазные с колебаниями, вызванными фронтальной стороной диффузора.

Для сабвуферов широко применяется акустическая схема с общепринятым названием «ящик-резонатор». В отличие от предыдущего примера диффузор динамика не выведен на панель корпуса, а находится внутри, на перегородке. Сам динамик непосредственного участия в формировании спектра низких частот не принимает. Вместо этого диффузор лишь возбуждает звуковые колебания низкой частоты, которые потом многократно увеличиваются по громкости в трубе фазоинвертора, выполяющего роль резонансной камеры. Достоинством этих конструктивных решений является высокий КПД при малых габаритах сабвуфера. Недостатки проявляются в ухудшении фазовых и импульсных характеристик.

Оптимальным выбором будут колонки среднего размера, по возможности с деревянным корпусом, выполненные по закрытой схеме или с фазоинвертором. При выборе сабвуфера следует обратить внимание не на его громкость (по этому параметру даже у компьютерных сабвуферов обычно имеется достаточный запас), а на достоверное воспроизведение всего диапазона низких частот. С точки зрения качества звучания наиболее нежелательны колонки с просверленными отверстиями для вентиляции, из тонкой пластмассы или очень маленьких размеров, едва превосходящих по габаритам динамик.

Creative Pebble V2

Одни из самых качественных недорогих колонок на рынке. Pebble V2 очень невелики, но для своего размера имеют весьма приличный звук. Они подключаются через USB-C (есть переходник на USB-A), а дыру в бюджете точно не пробьют. Естественно, ждать от них глубокого баса не стоит, но в остальном это очень и очень интересная модель.

Особенности:

Размеры колонок

Чем больше – тем лучше. Это не всегда верно для компьютерных колонок. И прежде всего из-за дефицита места на рабочем столе. Да, больший объем корпуса важен для воспроизведения низких частот, но пространство покрытия звуком ограничивается рабочим местом возле ПК.

Приобретя большие колонки, вы будете их слушать большую часть времени на низком уровне громкости, что не даст раскрыться динамикам на весь свой потенциал и звучание будет менее выразительным, чем на громкости более 50%. Лучше взять более компактный вариант и слушать его на том уровне громкости, где их звучание раскрывается по максимуму.

Также проблему с недостатком места и необходимостью иметь хорошие низкие частоты решает комплект 2.1 с отдельным сабвуфером.