При выборе акустической системы с усилителем для преобразования жилой комнаты/гостиной в концертный зал первым делом решается вопрос о мощности системы.
Простого правила, по типу распространенного "3 Ватта на квадратный метр площади помещения" не существует. Акустические свойства помещения зависят от множества факторов - помимо объема, необходимо учесть форму помещения, особенности звукопоглощения полом, стенами и потолком, степень заполнения мебелью, обстановкой и даже людьми, наличие ковров и драпировок.
Также, помещение будет откликаться на частоты в воспроизводимой программе, совпадающие с собственными резонансными частотами помещения, что приведет к изменению тембра звучания инструментов оркестра и певческих голосов.
Как и в случае закрытой акустической системы, самой неудобной формой помещения является кубическая, при которой резонансные частоты не размажутся по диапазону, а будут представлять собой основную резонансную частоту и ее гармоники.
Методика оценки необходимой мощности громкоговорителей приведена в выпуске 919 МРБ "Эфрусси М.М, Громкоговорители и их применение, М., 1976, с. 52-59". Но, к сожалению, расчет приведен для помещения со слишком высокой реверберацией, пригодной для прослушивания органной музыки, а не инструментальной, оттого приведенный на с. 57 график (вдобавок слишком мелкий и с логарифмическим, неудобным для снятия показаний, масштабом) дает заниженные значения мощности.
Вдобавок, на графике нанесена неверная оцифровка вертикальной оси, что уже технический дефект, а именно - отметка 20 Вт нанесена не на своем месте, она должна быть выше на клетку, и отсутствует крайняя отметка 40 Вт, на самой верхней горизонтальной линии. Если у кого сохранилась эта брошюра. можете поправить для сохранения равновесия во Вселенной. Необходимые поправки нанесены красным цветом.
Каждое помещение характеризуется своим временем реверберации - временем, в течение которого, после выключения источника звука, интенсивность звука уменьшается в 10^6, или в миллион раз. Громкость звука измеряется в специальных логарифмических единицах, децибелах (дБ). Уменьшению интенсивности звука в 10^6 раз соответствует понижение громкости на 60 дБ.
В дальнейшем исходим из того, что в вашей гостиной время реверберации оптимально для прослушивания концертных программ, в противном случае звучание концерта будет либо слишком гулким (при недостаточной заглушенности помещения, голых стенах), либо чрезмерно резким и отрывистым (стены завешаны ворсистыми коврами).
Обычно оптимальное время реверберации в жилом помещении составляет0,7-0,9 с, в зависимости от его размера. Подобное время реверберации практически человеком не воспринимается, поскольку маскируется собственным процессом затухания звука в ухе.
Причиной того, что в большем помещении оптимальное время реверберации больше, считается то, что более длительное затухание звука компенсирует возможное уменьшение громкости звука определенного источника. Впрочем, это только гипотеза.
Наилучший вариант установки звуковых колонок - у более короткой стены на расстоянии 0,5-1 м от нее, при этом противоположную стену желательно завесить ковром или задрапировать.
Несколько скорректировать несовершенство акустики помещения можно эквалайзером. Эквалайзер позволяет выровнять АЧХ звукового давления в пределах до 15-20 дБ. Но это не самый лучший вариант - выравнивание частотной характеристики потребует очень большого запаса по мощности в УНЧ. Так что лучше все-таки озаботиться акустической обработкой помещения домашнего "концертного зала".
Бóльшую часть времени при воспроизведении концертной программы УНЧ работает с некоторым эффективным (среднеквадратичным) уровнем сигнала, но УНЧ и АС должны быть рассчитаны на неискаженное воспроизведение пиковых уровней сигнала.
Так, в пору аналоговых измерителей уровня записываемого сигнала на магнитофонах на бытовых магнитофонах обычно устанавливался измеритель среднего уровня, а на профессиональных - пикового, т.е. на бытовой технике предпочтение отдавалось поддержанию среднего уровня записи для поддержания приемлемой громкости при воспроизведении, а на профессиональной - отсутствию искажения при пиковых уровнях сигнала.
Также, громкоговоритель преобразует подводимую к нему электрическую энергию в звуковую с невысоким коэффициентом полезного действия, который мы в дальнейшем принимаем за некоторую среднюю величину 1%.
Итак, методика расчета такова - вначале оценим условную мощность, требуемую для воспроизведения в вашей гостиной камерного оркестра (18-20 исполнителей) при уровне громкости 86 дБ, памятуя, что 86 дБ - среднеквадратичный уровень сигнала.
Расчет прост:
P = 0,004*V^0,85
где P - мощность в ваттах, V - объем помещения в кубических метрах.
Зависимость мощности от объема не прямо пропорциональная, поскольку в больших помещениях оптимальное время реверберации больше, чем в маленьких, что требует снижения мощности звуковых волн для достижения одинаковой громкости.
Поскольку возводить объем в степень 0,85 - хлопотное дело, ниже график, отображающий данную зависимость.
В качестве примера, оценим для комнаты 18 кв. м с высотой потолка 2,7 м. Объем помещения 18*2,7 = 49 куб. м. По графику этому объему соответствует мощность 0,11 Вт. А теперь начинаем умножать. Если вы согласны с тем, что пиковая мощность превышает эффективную всего на 6 дБ, умножьте полученное значение на 4. Подобное приемлемо, если воспроизводимая программа подверглась компрессии, автоматической или ручной, и ее динамический диапазон сужен.
Поскольку программу можно воспроизводить в оригинальном звучании, с превышением пиков над среднеквадратичным значением в 10 дБ, коэффициент следует выбрать равным 10. Перемножив, получаем 1,1 Вт. Не следует удивляться малости этого значения, абонентские динамики мощностью 0,25 или даже 0,15 Вт, если они еще где и сохранились, в жилой комнате звучат вполне прилично, а 1 Вт являлся негласным стандартом выходной мощности бытового радиоприемника 3 класса, доставлявшего немало забот соседям при включении на полную громкость.
Но ведь музыкальное произведение может быть исполнено и симфоническим оркестром в составе 72 и более, до 110 исполнителей, что потребует для сохранения естества звучания уровня громкости 96 дБ при среднеквадратичном уровне сигнала и 106 дБ при пиковой громкости. Оба коэффициента возрастают в 10 раз, принимая значения 40 и 100.
Окончательный вывод таков - для полноценного звучания записи оркестра в комнате значения по графику следует умножать на 100. Для нашего примера мощность УНЧ и АС - 11 Вт.
До 3 Вт на кв. метр не дотягивает, но 106 дБ в вашей комнате - это почти 60 дБ у вашего соседа по подъезду или живущего этажом выше/ниже, исходя из требований по звукоизоляции ограждающих конструкций от 45 до 55 дБ. 60 дБ уже считаются обеспечивающими комфорт, и это значение выше действующих норм. Чтобы было понятно, 60 дБ - это громкость разговора.
Впрочем, выше мы упоминали, что при желании поправить АЧХ эквалайзером УНЧ и АС должны быть выбраны с запасом по мощности, но это та мощность, которая выравнивает звуковое давление по помещению, не затрагивая существенно общей громкости.