Что такое ‎мощность и ‎громкость. Стандарты мощности RMS и другие.  04.04.2025 13:36

При выборе акустики, усилителей мощности часто можно встретить характеристику под названием ‎мощность, которая обозначается в ваттах, и пишется на задней панели акустической системы или усилителя. При выборе аудиосистемы мы часто обращались к этому показателю. Однако порой возникают вопросы: например, на акустике иногда указана мощность 500ватт, хотя на усилителе мощности может быть всего 50 ватт. Как сделать правильный выбор, и какие существуют стандарты мощности? 

Из-за ориентирования на значения мощности усилителей и акустических систем возникает много вопросов, которые усложняют покупателям выбор звуковой аппаратуры. Существуют  несколько разных стандартов мощности, и какие маркетинговые ухищрения помогают некоторым производителям заявить “высокую” формальную мощность, при достаточно скромных реальных характеристиках.

Что определяет громкость?

На всякий случай, ещё раз о том, что такое громкость и какие именно факторы определяют ее для того или иного тракта. Конечно, сегодня для большинства истина в том, что высокая мощность не всегда говорит о высокой громкости …

Итак, громкость звука — это:

субъективная характеристика, она определяется интенсивностью звука, пропорциональной квадрату амплитуды (A) звукового давления (SPL). Восприимчивостью органа слуха, зависящей от частоты звука.

Так вот, мощность не единственная влияет на итоговое звуковое давление (SPL). Громкость тракта определяет сочетание чувствительности акустики с мощностью усилителя. Чем ниже чувствительность АС, тем более мощный УМЗЧ потребуется для того, чтобы её “раскачать”.

При этом повышение звукового давления на 3 Дб требует удвоения мощности. Например, акустическая система с чувствительностью 90 дБ создает SPL= 90 дБ при подаче на АС мощности в 1 Вт (расстояние 1 м). Для повышения SPL до 93 дБ, необходимо увеличить мощность до 2 Вт, до 96 дБ — до 4 Вт, до 99 дБ — до 8 Вт и т.д.

Что такое мощность?

Если спросить людей, что они понимают под мощностью, то ответ, скорее всего, будет следующим: «Это уровень громкости, который может выдать акустика или усилитель». Здесь и скрыта главная ошибка: уровень громкости и мощность являются разными значениями. Если громкость измеряется в дБ (децибелах), то мощность — в Вт (ваттах). Физическое определение мощности как работы, проведенной за единицу времени, для нашей темы не исчерпывающее, так оно ничего не объясняет. Грамотнее сказать, что мощность — это то количество энергии, которое было преобразовано в необходимый для нас звук. По закону сохранения энергии она, эта самая энергия, никуда не исчезает, её большая часть уходит в бесполезное и даже вредное для аппаратуры тепло, а вторая часть — в полезную электрическую энергию, питающую наш усилитель или колонки. Далее переменный ток в акустике переходит в механические звуковые колебания — именно их мы и слышим! Отметим, что КПД (коэффициент полезного действия) у акустических систем в случае звука — это отношение произведенной звуковой мощности к полученному количеству тока. Как правило, КПД невысок (0,5% уже считается выдающимся результатом). Только представьте: больше 90% уходит в тепло! Такое ощущение, что перед нами утюг. И лишь на полезные пару процентов приходится всё богатство звука, которое мы слышим через свою аудиосистему.

Отметим, что разница между мощностью усилителя и мощностью колонок состоит в том, что первый её, можно сказать, «‎производит», а второй «‎потребляет», причем с очень малым КПД.

Из чего состоит громкость?

Выше мы уже писали о том, что высокая мощность сама по себе не определяет высокую громкость. О чём же идёт речь, когда мы упоминаем «‎громкость звука»? Если углубиться в определение, то это «‎субъективная характеристика, которая определяется интенсивностью звука, пропорциональной квадрату амплитуды (A) звукового давления (SPL), и восприимчивостью органа слуха, зависящей от частоты звука». Мощность непосредственно влияет на уровень звукового давления. Громкость звука определяется множеством факторов, в их числе мощность усилителя, чувствительность акустической системы и сопротивление аудио компонентов.

Какие существуют общепринятые стандарты мощности?

RMS (Rated Maximum Sinusoidal power) — это максимальная синусоидальная мощность, имеющаяся в аудиокомпоненте. Её измеряют следующим образом: на аппаратуру подают синусоидальный сигнал частотой 1000 Гц и ждут возникновения определенного уровня нелинейных искажений. Например, в паспорте модели могут написать «50 Вт (RMS)» — это значит, что на акустическую систему можно подать 50 Вт мощности, что для нее (системы) будет ‎комфортным режимом работы без риска повреждения динамиков. Данный показатель также часто называют номинальным.

Здесь и возникает каверзный вопрос: почему на некоторых пользовательских девайсах (не Hi-Fi) пишут очень крупные значения мощности, например, 10 000 Вт? Ответ прост: маркетологи хотят представить товар с лучшей стороны, поэтому и пишут значения при очень высоких нелинейных искажениях. Предупредим вас, что слушать девайс в таком режиме попросту невозможно, так как у вас возникнет ощущение, что всё работает на пределе, со скрежетом и сильнейшей перегрузкой.

PMPO (Peak Music Power Output) — пиковая музыкальная мощность, которая измеряется с помощью подачи на колонки кратковременного синусоидального сигнала с частотой ниже 250 Гц — в этих экстремальных условиях уровень гармонических искажений не учитывается, так как он бы «‎завалил все стрелки на максимум». Можно встретить на колонках, например, обозначение: PMPO 700 Вт — это значит, что на акустику меньше чем на секунду подали сигнал с мощностью в 700 Вт, после чего она осталась в строю и не «выплюнула» диффузоры. Такие космические показатели часто называют «‎китайскими ваттами», которые мало что говорят о реальных возможностях аудио. Достаточно представить себе маленькие колоночки для компьютера, которые от сети потребляют 10 ватт/ ампер, а в показателе PMPO выдают сумасшедшие 2 000 ватт. Подумайте, сколько нужно тока, чтобы получить подобное число в измерении RMS? В сотни раз больше, чем могут «переварить» компьютерные динамики!

DIN, RMS, AES, IEC и другие аббревиатуры

Сегодня злосчастное PMPO указывается крайне редко и, как правило, как дополнительный параметр, не несущий маркетинговой нагрузки. ГОСТ номинал и синусоидальную мощность также достаточно тяжело встретить. Но от этого не становится проще. В многочисленных УМЗЧ и АС современного производства нет единого стандарта мощности. Нередки и откровенные маркетинговые манипуляции.

Начну, пожалуй, со стандарта DIN 45500 (известен тем, что впервые стандартизировал понятие HI-FI), в котором DIN Power измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD. Стандарт практически идентичен EIAJ, принятому японской ассоциацией отраслей электронной промышленности.
(Electronic Industries Association of Japan).

Также стандарт предусматривает ещё один вид измерения мощности — DIN Music Power, описывающая мощность близка к определению синусоидальной и паспортной шумовой мощности, т.е. значение длительной нагрузки музыкальным сигналом без риска повреждения. Обычно указываемая величина DIN music power незначительно выше, чем DIN.

Нормы этого стандарта соотносятся с понятием IEC Power по стандарту IEC 268-5 (стандарт международного электротехнического комитета, второе издание 1989-07), в котором определена длительность нагрузки — более 100 часов.

RMS (Rated Maximum Sinusoidal) — предельная синусоидальная мощность, т.е. такая, при которой звуковоспроизводящее устройство может работать один час с реальным музыкальным сигналом без повреждений. Как правило, на 120-250 % выше ГОСТовского номинала и на 20 — 25 % больше DIN Music Power.

К RMS максимально близок стандарт AES2-1984 (Audio Engineering Society). Различие между AES Power и RMS заключается лишь во времени, которое должно проработать устройство — для стандарта AES необходимо 2 часа.

Также может указываться т.н. программная мощность (Program Power или PP), которая в принципе может быть любой, т.к. не стандартизирована. Принято считать, что Program Power в 2 раза больше RMS, но это не является обязательным. Не менее туманные представления о мощности даёт PPP, т.е. пиковая программная мощность (Peak Program Power), которая в 2 раза больше PP.

Характерным примером разницы в указании мощности могут служить такие известные и уважаемые производители АС как Dynaudio и DALI. Первые указывают «Паспортная мощность, IEC», т.е фактически DIN, вторые вообще ограничиваются понятием “рекомендуемая мощность” и указывают диапазон мощностей.

Советские ГОСТы 

“Советские” Ватты считались честными, а китайские "не очень". Хотя с советскими тоже всё было не так просто. Мощностные характеристики усилителя в СССР определялись ГОСТ 23262-88, который предписывал производителю указать в паспорте устройства номинальную мощность.
 

Номинальная мощность определяется при среднем положении регулятора громкости усилителя, при которой остальные параметры устройства соответствуют заявленным в техническом описании.

Иными словами, ГОСТ оставлял за производителем право указать мощность, которая соответствует наименьшему значению коэффициента нелинейных искажений. Показатели, как правило, подгонялись под требования стандарта к классу сложности устройства. Мощность указывалась как у усилителей, так и у АС (указывала на усиление какой номинальной мощности рассчитана акустика).
Например, не учитывались искажения типа «ступенька», возникающие на малых уровнях громкости, в усилителях класса АВ. Уровень искажений мог снижаться при увеличении выходной мощности сигнала до номинальной. При этом на средних и низких уровнях громкости сигнал существенно искажался.

Также в отечественной аппаратуре можно встретить такой параметр, как синусоидальная мощность (максимальная синусоидальная мощность) — это мощность, при которой УМЗЧ или акустика способны работать в течение 2-х часов с музыкальным сигналом без физического повреждения. Такая мощность не ограничена искажениями, её пределы определены лишь тепловыми и механическими повреждениями. Синусоидальная мощность обычно в 2-3 раза больше номинальной.

Типичный пример спекуляции на синусоидальной мощности — легендарные S-90. Их номинальная мощность составляла 35 Вт (к слову, первый вариант акустики назывался 35АС-01), а синусоидальная, уклончиво названная в документации паспортной, — 90 Вт. Номинальная также была указана, но второй по счету, что можно считать почти безобидной, по нынешним меркам, маркетинговой манипуляцией.

Вывод: следует обращать основное внимание на значение мощности RMS, так как именно оно даст необходимую информацию для пользователя. Ещё раз напоминаем, что мощность и громкость — это разные понятия. Громкость определяется уровнем звукового давления и измеряется в дБ.

Как подобрать мощность аудио компонентов?

Поговорим о соотношении уровней мощности усилителя и акустической системы.

• Чаще всего производители пишут рекомендуемую мощность, которую они советуют подводить к своим аудио компонентам с учетом чувствительности и сопротивления.

• Усилитель должен быть мощнее, чем акустика, но не намного. Тогда вам хватит громкости, и вы получите максимально качественное звучание. Однако всегда есть риск сжечь колонки. Всё просто: динамики не смогут рассеять и поглотить ту энергию, которую на них подает усилитель (мы же помним, что пассивная акустика только поглощает мощность, а не генерирует её). Произойдет перегрев катушки, и динамик выйдет из строя, а в худшем случае можно лишиться подвесы с диффузором. Такие грустные сценарии будут разыгрываться в том случае, если вы выкрутите ручку громкости слишком сильно.

• Другой крайностью является сильный перекос в сторону мощности акустики перед усилителем. Слабый усилитель не сможет «‎раскачать» мощные колонки, так как ему банально не хватит тока. И стоит обращать внимание на чувствительность акустической системы. Подобный дисбаланс мощности чреват для усилителя, так как есть вероятность повредить его выходной каскад. Также возможна «‎жарка» колонок постоянным током со стороны усилителя, если ему придётся работать на своем максимальном ресурсе.

• И при выборе аудио системы нужно не забывать про "реальную мощность", на которой вы будете часто слушать, так как обычно для "лампы" в помещении 18-30м мы слушаем примерно на 5 -15 ватт, и значит с запасом ламповый усилитель может быть 25-50 ватт, и как правило акустика по стандарту RMS, 70 -150вт, в зависимости конечно и от чувствительности акустики, её звукового давления (SPL). Есть еще маленький нюанс в зависимости от мощности акустики, как она раскрывается на небольшой громкости, ведь мы далеко не всегда слушаем на "полную" громкость,  а вот тут и сложность, чем выше мощность акустики тем меньше она будет "раскрываться" на не большой громкости.

• По этому всегда при выборе аудио системы, нужно учитывать площадь комнаты прослушивания, объем помещения, мощность усилителя и мощность акустики, её чувствительность.

Итак, мы постарались кратко рассказать о таком сложном понятии как мощность, в чём заключается ее отличие от громкости, а также представили несколько правил по сопоставлению мощностей компонентов.