Что означает чувствительность динамика и почему это важно?

Понимание одной из самых важных, но запутанных характеристик динамика

Если есть одна характеристика колонок, на которую стоит обратить внимание, это рейтинг чувствительности. Чувствительность говорит вам, какую громкость вы получите от динамика с заданным уровнем мощности. Это может повлиять не только на выбор динамика, но и на выбор стерео ресивера/усилителя. Чувствительность является неотъемлемой частью динамиков Bluetooth, звуковых панелей и сабвуферов, даже если эти продукты могут не соответствовать спецификации.

Что означает Чувствительность

Чувствительность динамика становится понятной, если вы понимаете, как она измеряется. Начните с установки измерительного микрофона или измерителя уровня звукового давления точно на расстоянии одного метра от передней части динамика. Затем подключите усилитель к динамику и воспроизведите сигнал; Вам нужно отрегулировать уровень, чтобы усилитель подал на динамик только один ватт . Теперь наблюдайте результаты, измеренные в децибелах (дБ), на микрофоне или SPL-метре. Это чувствительность динамика.

Чем выше рейтинг чувствительности динамика, тем громче он будет играть при определенной мощности. Например, некоторые динамики имеют чувствительность около 81 дБ или около того. Это означает, что с одним ваттом мощности они будут обеспечивать лишь умеренный уровень прослушивания. Хотите 84 дБ? Вам понадобится два ватта – это связано с тем, что каждые дополнительные 3 дБ громкости требуют удвоенной мощности. Хотите достичь хороших и громких пиков в 102 дБ в вашей системе домашнего кинотеатра? Вам понадобится 128 Вт.

Измерения чувствительности в 88 дБ примерно равны средним. Все, что ниже 84 дБ, считается довольно плохой чувствительностью. Чувствительность 92 дБ или выше очень хорошая и ее следует искать.

Эффективность и чувствительность одинаковы?

И да и нет. Вы часто будете видеть термины «чувствительность» и «эффективность», используемые взаимозаменяемо в аудио, что нормально. Большинство людей должны знать, что вы имеете в виду, когда говорите, что у динамика “эффективность 89 дБ”. Технически эффективность и чувствительность различны, хотя они описывают одну и ту же концепцию. Спецификации чувствительности могут быть преобразованы в спецификации эффективности и наоборот.

Эффективность – это количество энергии, поступающей в динамик, которая фактически преобразуется в звук. Это значение обычно составляет менее одного процента, что говорит о том, что большая часть мощности, передаваемой на громкоговоритель, заканчивается в виде тепла, а не звука.

Как измерения чувствительности могут меняться

Редко производитель колонок подробно описывает, как они измеряют чувствительность. Большинство предпочитают рассказывать вам то, что вы уже знаете; Измерение было сделано при одном ватте на расстоянии одного метра. К сожалению, измерения чувствительности могут быть выполнены различными способами.

Вы можете измерить чувствительность с розовым шумом. Тем не менее, розовый шум колеблется по уровню, что означает, что он не очень точен, если у вас нет измерителя, который выполняет усреднение в течение нескольких секунд. Розовый шум также не позволяет ограничить измерение определенной полосой звука. Например, громкоговоритель с усилением низких частот на +10 дБ будет демонстрировать более высокую чувствительность, но он в основном «обманывает» из-за всех нежелательных низких частот. Можно применить весовые кривые – такие как A-взвешивание, которое фокусируется на звуках между 500 Гц и 10 кГц – к измерителю SPL, чтобы отфильтровать экстремумы частоты. Но это добавленная работа.

Многие предпочитают оценивать чувствительность, проводя измерения АЧХ динамиков при заданном напряжении. Затем вы должны усреднить все точки данных ответа между 300 Гц и 3000 Гц. Этот подход очень хорош для получения воспроизводимых результатов с точностью до 0,1 дБ.

Но тогда возникает вопрос о том, были ли измерения чувствительности сделаны безэховыми или в комнате. Безэховое измерение учитывает только звук, излучаемый динамиком, и игнорирует отражения от других объектов. Это любимая техника, так как она повторяется и точна. Тем не менее, измерения в комнате дают вам более реалистичную картину уровней звука, излучаемых динамиком. Но измерения в комнате обычно дают вам дополнительные 3 дБ или около того. К сожалению, большинство производителей не говорят вам, являются ли их измерения чувствительности безэховыми или в комнате – лучший случай, когда они дают вам оба, чтобы вы могли убедиться в этом сами.

Какое это имеет отношение к звуковым панелям и динамикам Bluetooth?

Вы когда-нибудь замечали, что динамики с внутренним питанием, такие как сабвуферы, звуковые панели и динамики Bluetooth, почти никогда не перечисляют свою чувствительность? Эти громкоговорители считаются «закрытыми системами», что означает, что чувствительность (или даже номинальная мощность) не имеет такого большого значения, как общая громкость, которую может обеспечить устройство.

Было бы неплохо увидеть оценки чувствительности для драйверов колонок, используемых в этих продуктах.Производители редко стесняются указывать мощность внутренних усилителей, всегда предлагая внушительные цифры, такие как 300 Вт для недорогой звуковой панели или 1000 Вт для системы «домашний кинотеатр в коробке».

Но номиналы мощности для этих продуктов практически не имеют смысла по трем причинам:

1. Производитель почти никогда не говорит вам, как измеряется мощность (максимальный уровень искажений, полное сопротивление нагрузки и т. Д.) Или действительно ли блок питания устройства может доставлять такое количество сока.
2. Номинальная мощность усилителя не говорит вам, насколько громко будет звучать устройство, если вы также не знаете чувствительность драйверов колонок.
3. Даже если усилитель выдает такую ​​большую мощность, вы не знаете, что драйверы колонок могут справиться с этой мощностью. Драйверы для Soundbar и Bluetooth-колонок обычно стоят недорого.

Допустим, звуковая панель мощностью 250 Вт выдает 30 Вт на канал при фактическом использовании. Если звуковая панель использует очень дешевые драйверы – давайте перейдем к чувствительности 82 дБ – тогда теоретический выходной сигнал составляет около 97 дБ. Это был бы довольно удовлетворительный уровень для игр и боевиков! Но есть только одна проблема; эти драйверы могут выдерживать только 10 Вт, что ограничит звуковую панель до 92 дБ. И это не достаточно громко для чего-то большего, чем просто просмотр телевизора.

Если на звуковой панели установлены драйверы с чувствительностью 90 дБ, вам потребуется всего восемь ватт, чтобы подтолкнуть их к 99 дБ. И восемь ватт мощности гораздо меньше способствуют тому, что драйверы выходят за их пределы.

Логический вывод, который следует сделать, заключается в том, что продукты с внутренним усилением, такие как звуковые панели, динамики Bluetooth и сабвуферы, должны оцениваться по общей громкости , которую они могут выдавать, а не по чистой мощности. Оценка SPL на звуковой панели, динамике Bluetooth или сабвуфере имеет смысл, поскольку дает реальное представление о том, каких уровней громкости могут достичь продукты. А рейтинг мощности нет.

Вот еще один пример. Сабвуфер VTF-15H от Hsu Research имеет 350-ваттный усилитель и выдает в среднем 123,2 дБ SPL между 40 и 63 Гц. Сабвуфер Sunfire Atmos – гораздо меньший по размерам, но гораздо менее эффективный – имеет усилитель мощностью 1400 Вт, но в среднем составляет всего 108,4 дБ SPL в диапазоне от 40 до 63 Гц. Очевидно, что мощность не рассказывает историю здесь. Это даже близко не подходит.

По состоянию на 2017 год не существует отраслевого стандарта для рейтингов SPL для активных продуктов, хотя существуют разумные практики. Один из способов сделать это – довести продукт до максимального уровня, которого он может достичь, прежде чем искажение станет нежелательным (многие, если не большинство, звуковые панели и динамики Bluetooth могут работать на полной громкости без нежелательных искажений), а затем измерить выходной сигнал на одном метре. используя сигнал розового шума -10 дБ. Конечно, решение о том, какой уровень искажения нежелателен, субъективно; производитель может вместо этого использовать фактические измерения искажений, сделанные в драйвере динамика.

Очевидно, что отраслевой группе необходимо разработать методики и стандарты для измерения активного выхода аудиопродуктов. Это то, что произошло со стандартом CEA-2010 для сабвуферов. Благодаря этому стандарту мы теперь можем получить очень хорошее представление о том, насколько громко будет звучать сабвуфер.

Чувствительность всегда хороша?

Вы можете удивиться, почему производители не производят настолько чувствительные колонки, насколько это возможно. Обычно это связано с необходимостью компромиссов для достижения определенных уровней чувствительности. Например, конус в сабвуфере/драйвере может быть освещен для улучшения чувствительности. Но это, вероятно, приводит к более гибкому конусу, который увеличил бы общее искажение. И когда инженеры-докладчики пытаются устранить нежелательные пики в отклике докладчика, им обычно приходится снижать чувствительность. Таким образом, именно такие аспекты должны сбалансировать производители.

Но, учитывая все обстоятельства, выбор динамика с более высоким рейтингом чувствительности обычно является лучшим выбором. Вы можете заплатить немного больше, но в конечном итоге это будет стоить того.