Чувствительность акустических систем и максимальное звуковое давление: что означают эти цифры для профессиональных покупателей.

Два показателя в верхней части каждого технического описания профессиональных акустических систем вызывают больше путаницы, чем любые другие: чувствительность и максимальное звуковое давление (SPL). Оба указываются в децибелах, оба обычно указываются на расстоянии одного метра, и оба читаются как «насколько громко». Это не одно и то же измерение, и покупатель, который считает их взаимозаменяемыми, неправильно подберет систему — либо переплатит за мощность усилителя, которая не требуется для данного помещения, либо выберет корпуса, которые не смогут обеспечить необходимый уровень громкости.

В этой статье объясняется, что описывает каждая цифра, как они соотносятся друг с другом и с мощностью усилителя, а также какие вопросы следует задать производителю, прежде чем эти цифры будут включены в спецификацию на покупку. Каждое значение, указанное здесь для корпуса, является опубликованным значением с соответствующей страницы продукта Audfine; значения для динамиков — это опубликованные значения со страниц преобразователей Audfine. Если эталонное условие не указано в документе, в статье это отмечается, а не предполагается.

Что именно измеряет чувствительность?

Чувствительность — это показатель эффективности. Он показывает, какое звуковое давление производит корпус на заданном расстоянии при заданном электрическом входном сигнале, то есть описывает, насколько эффективно корпус преобразует мощность усилителя в акустический выход. В отрасли широко используются две общепринятые конвенции: 1 ватт на 1 метр и 2,83 вольта на 1 метр. Для нагрузки 8 Ом эти два значения совпадают, поэтому они почти взаимозаменяемы в технических характеристиках; для нагрузки 4 Ом — нет. Если в технической документации указана только величина в децибелах (дБ) без указания используемой конвенции, это первое, о чем следует спросить.

Полезность этого показателя при принятии решения о покупке обусловлена ​​правилом 3 дБ: удвоение мощности усилителя, подаваемой на акустическую систему, повышает её выходной уровень на 3 дБ. Таким образом, акустическая система с заявленным уровнем 98 дБ достигает того же уровня, что и система с заявленным уровнем 95 дБ, используя примерно половину мощности усилителя. В системе из двенадцати акустических систем или на площадке с ограниченной мощностью эта разница определяет, сколько систем можно использовать и сколько усилителей необходимо приобрести и доставить.

equally важно понимать, чего не показывает чувствительность. Она ничего не говорит о том, насколько громко может воспроизводить звук корпус, и ничего не говорит о полосе пропускания. Показатель, полученный на пике АЧХ, несопоставим с показателем, усредненным по всему рабочему диапазону, и ни один из них не говорит о том, что происходит на низкочастотном пределе, где ограничением становится амплитуда колебаний, а не мощность.

Что описывает максимальный уровень звукового давления?

Максимальный уровень звукового давления (SPL) — это потолок: самый высокий уровень, который, по заявлению производителя, может обеспечить корпус, обычно на расстоянии одного метра. Технические характеристики различаются в двух важных аспектах. Во-первых, на основе какой мощности было получено значение — непрерывная (среднеквадратичная) или пиковая. Во-вторых, было ли значение рассчитано на основе чувствительности и мощности или измерено на готовом корпусе. Значение, полученное на основе пиковой мощности, будет примерно на 3 дБ выше, чем значение того же корпуса, полученное на основе непрерывной мощности, чего достаточно, чтобы исказить сравнение двух, казалось бы, похожих технических характеристик.

Разница между пиковым и непрерывным сигналом также важна для поведения системы в процессе эксплуатации. Пиковое значение описывает короткие переходные процессы. Длительный звуковой материал находится ниже него, поскольку нагревающаяся звуковая катушка теряет выходную мощность — эффект, обычно называемый компрессией мощности, — и потому что ограничитель внутри активного корпуса существует специально для того, чтобы удерживать преобразователь в пределах его тепловых и механических ограничений.

Расстояние имеет большее значение, чем это обычно указывается в технических характеристиках. В условиях свободного поля уровень падает примерно на 6 дБ каждый раз, когда расстояние удваивается, поэтому громкость колонки, заявленная на уровне 131 дБ на расстоянии 1 метра, на самом деле составляет около 125 дБ на расстоянии 2 м и 119 дБ на расстоянии 4 м. В реальных помещениях добавляется усиление от границ, и правильно подобранная акустическая система из нескольких колонок ведет себя совершенно иначе, поэтому рассматривайте эти расчеты как приблизительную оценку, а не как прогноз.

Как соотносятся эти две цифры: чтение листа от начала до конца.

Практическая проверка заключается в том, чтобы убедиться в согласованности чувствительности, мощности и максимального уровня звукового давления. Зависимость логарифмическая: выходная мощность равна чувствительности плюс десять умноженное на логарифм отношения мощности. Применим это к трем опубликованным примерам из линейки Audfine:

• NX-915 — чувствительность 97 дБ при мощности 400 Вт RMS: 97 + 10 log ₁₀ (400) ≈ 123 дБ, что является опубликованным максимальным значением SPL.
• PRX918 — чувствительность 98 дБ при пиковой мощности 2000 Вт: 98 + 10 log ₁₀ (2000) ≈ 131 дБ, опять же, опубликованные данные.
• HDL50-A — чувствительность 104 дБ при пиковой мощности 4400 Вт: 104 + 10 log ₁₀ (4400) ≈ 140 дБ, опубликованные данные.

В тех случаях, когда арифметические значения и указанные на печатной плате цифры различаются, следует указывать именно указанные: это значение, которое производитель публикует для данной модели. Разница обычно объясняется порогом срабатывания ограничителя, пределами амплитуды колебаний в нижней части полосы или значением чувствительности, усредненным по более широкому диапазону, чем пик частотной характеристики. В каждом случае стоит задаться вопросом, на основе какой мощности было получено значение SPL. На полных листах с данными для 15-дюймовой активной акустической системы NX-915 , 18-дюймового активного сабвуфера PRX918 и линейного массива HDL50-A указаны все три значения вместе.

Чувствительность на уровне динамика: почему показания низкочастотных и компрессионных динамиков так сильно различаются.

На листах с данными о преобразователях указаны те же две цифры, с одним важным отличием в масштабе. Компрессионный драйвер, работающий в рупорном корпусе, является гораздо более эффективным устройством, чем конусный драйвер с прямым излучением. В заявленном диапазоне Audfine низкочастотные динамики показывают значения от 95 до 98 дБ, в то время как компрессионные драйверы — от 106 до 110 дБ — разница составляет примерно 10 дБ или более; заявленные значения для 1,42-дюймового компрессионного драйвера CD3601 составляют 106 дБ при мощности 50 Вт RMS, тогда как для конусных драйверов — от 95 до 98 дБ.

Именно из-за этого разрыва пассивный двухполосный корпус никогда не представляет собой просто кроссовер и два динамика, подключенных к нему напрямую. Высокочастотная составляющая ослабляется, обычно резисторной сетью в кроссовере, до тех пор, пока её уровень не сравняется с уровнем низкочастотного динамика. Именно поэтому чувствительность является одним из четырёх параметров, которые должны совпадать при замене преобразователя: установка нового динамика с другой чувствительностью изменит баланс корпуса, независимо от того, соответствуют ли импеданс и конструкция рамы требованиям. Основные принципы, лежащие в основе этих чисел, более подробно описаны в нашем руководстве по низкочастотным, высокочастотным и компрессионным динамикам .

Заявленные значения чувствительности и максимального уровня звукового давления в линейке Audfine.

В таблице ниже приведены два параметра, указанные на каждой странице товара, а также номинальная мощность и частотная характеристика, напечатанные рядом с ними. Значения воспроизведены точно так, как они опубликованы; эталонные условия чувствительности не указаны на листах и ​​должны быть уточнены на этапе запроса.

Два момента заслуживают внимания при сравнении характеристик. Во-первых, пять моделей активных линейных массивов охватывают диапазон от 95 дБ до 104 дБ, поэтому бюджет усилителя для заданного целевого уровня не одинаков для всей линейки, даже при совместном использовании корпусов. Во-вторых, сабвуферы показывают уровни 98 дБ и 131 дБ, но мощность, необходимая для достижения этой цифры, варьируется в зависимости от корпуса: один 18-дюймовый корпус и два 18-дюймовых корпуса достигают одного и того же заявленного максимального уровня при использовании разных каналов усилителя. Вопросы такого рода рассматриваются в руководстве покупателя по активным акустическим системам и техническом руководстве по активным линейным массивам .

Заявленная чувствительность динамиков: низкочастотные и компрессионные драйверы.

Для покупателей, запрашивающих преобразователи, а не готовые корпуса, столбец «Чувствительность» является первым фильтром. Ниже приведен список опубликованных Audfine низкочастотных и компрессионных динамиков, а мощность и полоса пропускания указаны на том же листе.

Что следует указывать при закупке акустических систем у китайского производителя?

Указание уровня децибел в техническом описании полезно для завода только в том случае, если в запросе указаны условия, лежащие в его основе. Для покупателей, готовящих запрос коммерческого предложения к профессиональному производителю акустических систем в Китае , следующие пункты позволяют поставщику преобразовать эти два показателя в формулу, на основе которой можно составить ценовое предложение и начать производство:

1. Укажите эталонное значение. Укажите, требуется ли чувствительность 1 Вт/1 м или 2,83 В/1 м, и номинальное сопротивление, к которому относится данное значение.
2. Укажите полосу пропускания. Спросите, является ли это значение одним пиком или средним значением в указанном диапазоне, и укажите этот диапазон в герцах.
3. Спросите, как было получено значение SPL. Рассчитано ли оно на основе чувствительности и мощности или измерено на корпусе — и если рассчитано, то использовалось ли среднеквадратичное или пиковое значение.
4. Установите допуск. Указанный допуск (±1 дБ или ±2 дБ) позволяет проверить значение на поступающих образцах.
5. Укажите целевой уровень громкости на расстоянии прослушивания, а не на расстоянии 1 м. Укажите требуемый уровень громкости в заднем ряду и дальность действия, чтобы производитель мог рассчитать необходимое количество акустических систем.
6. Укажите доступную мощность усилителя на канал. Чувствительность и доступная мощность в совокупности определяют, соответствует ли выбранная модель целевым показателям.
7. В случае с активными акустическими системами уточните, для чего предназначен внутренний цифровой сигнальный ограничитель (DSP). Настройка порогового значения в значительной степени определяет, какая часть заявленного пикового значения может быть использована для обработки программного материала.
8. В программах OEM-производства и производства под собственной торговой маркой укажите, необходимо ли воспроизводить опубликованные данные. Запросите образцы и данные измерений до начала производственного цикла.

Часто задаваемые вопросы

Всегда ли более высокое значение чувствительности является правильным выбором?

Само по себе это не так. Более высокое значение означает меньшую мощность усилителя при том же уровне, что важно в условиях ограниченной мощности или когда несколько акустических систем используют один усилитель. Это ничего не говорит о полосе пропускания, о том, насколько низкочастотно воспроизводит звук система, или о том, какой выходной сигнал доступен до срабатывания ограничителя. Читайте это вместе с частотной характеристикой и номинальной мощностью.

Можно ли сравнить максимальные значения уровня звукового давления (SPL) у двух поставщиков?

Только если оба значения были получены одинаковым способом. Показатель, рассчитанный на основе пиковой мощности, будет примерно на 3 дБ выше, чем показатель, рассчитанный на основе непрерывной мощности для того же корпуса. Перед сравнением уточните у каждого поставщика, какой показатель использовался и был ли он измерен или рассчитан.

Какова мощность усилителя, необходимая для работы кабинета?

Ориентируйтесь на целевой уровень, а не на характеристики корпуса. Каждое удвоение мощности добавляет 3 дБ, поэтому переход от корпуса с уровнем 95 дБ к корпусу с уровнем 98 дБ эквивалентен уменьшению мощности усилителя вдвое при той же выходной мощности. Если целевой уровень фиксирован, характеристики усилителя определяются чувствительностью.

Изменяются ли эти показатели при одновременном использовании нескольких шкафов?

Да. Тесно расположенные корпуса, излучающие один и тот же низкочастотный контент, увеличивают уровень сигнала, в то время как соседние корпуса, охватывающие разные части диапазона, не дают такого же эффекта. Опубликованные данные по отдельным корпусам являются отправной точкой, а не результатом работы массива — именно поэтому конфигурации массивов следует указывать у производителя, а не экстраполировать.

Где я могу найти эталонные условия для данных Audfine?

Опубликованные значения воспроизведены на каждой странице товара. Если в листе не указана система измерений или способ вычисления значения SPL, отправьте номер модели вместе с запросом, и инженерная группа подтвердит его, а также предоставит данные о размерах и наличии образцов.

Заключение

Чувствительность показывает, насколько эффективно корпус преобразует мощность усилителя в выходной сигнал; максимальный уровень звукового давления (SPL) показывает, насколько высок этот выходной сигнал до достижения заявленного производителем предела. Сопоставьте первый показатель с бюджетом вашего усилителя, второй — с необходимым уровнем на расстоянии прослушивания и подтвердите эталонные значения обоих показателей, прежде чем включать их в спецификацию. Приведенные выше данные Audfine предоставляют покупателям согласованный набор цифр для сравнения в рамках диапазона и для указания на этапе запроса.

Для проведения измерений, специфичных для вашей модели, получения образцов или запроса от производителя, свяжитесь с инженерной командой Audfine, указав желаемый уровень и дальность действия.