120 лет назад пылесос представлял из себя самый натуральный вагончик на колёсах, размером с хороший автомобиль. Чтобы почистить таким пылесосом ковёр в гостиной на втором этаже, вагончик подгоняли как можно ближе к дому, а длинный шланг вместе с насадкой просовывали через окно! Современный бытовой пылесос – прибор очень даже компактный, с ним легко управится даже младшеклассник.
120 лет назад телефон был солидным настольным или настенным устройством – с корпусом из ценных пород дерева, с отделкой из бронзы, с позолотой и даже драгоценными инкрустациями (у тех, кто побогаче). Весил он несколько килограммов, таким запросто убить было можно. Современный простенький телефон («говорилка») легко укладывается в нагрудный карман рубашки и весит около 100 граммов.
70 лет назад компьютер для простых арифметических действий (такой сейчас назвали бы «калькулятором») был размером с хороший зал, а то и все два. Управлять этим калькулятором могли только очень крутые специалисты, ломался он очень часто, а электроэнергии потреблял, как небольшой завод. Современный калькулятор можно легко встроить в тот же телефон или часы, и считать на нём может даже дошколёнок.
Как видите, XX век (и наш XXI тоже) – это время торжества всеобщего «уменьшения и облегчения», или, как говорят заумно учёные, микроминиатюризации. Когда-то давно весь мир восхищался тем, насколько маленькими размерами (в сравнении с радиолампой) обладает транзистор. Лампа – больше пальца, а транзистор – размером с ноготь... Ха-ха! Уже в 70-е годы появились микросхемы, умещающиеся на ладони и содержащие десятки тысяч транзисторов. Современный многоядерный процессор (даже для домашнего «компа») может содержать десятки миллиардов транзисторов.
Помните песню «Марш авиаторов»? В которой пелось «Всё выше, и выше, и выше»? Вот про всю современную технику можно спеть песню «Всё меньше, и меньше, и меньше». Или не про всю?
Оказывается, из этого правила есть исключения.
Вы когда последний раз ходили на площадь, на концерт какой-нибудь рок-звезды?
Ну, или поп-звезды... Звезды, короче говоря.
Если прийти за несколько часов до концерта, то можно увидеть, даже издалека, как техники монтируют из металлических ферм огромные конструкции, как могучими лебёдками на крепчайших цепях поднимают наверх тяжеленные многоэтажные «кластеры» из акустических систем (они же «линейные массивы», они же в просторечии «колонки»).
Удивительное дело! Нельзя сказать, что технический прогресс не добрался до музыки или шоу-бизнеса – ещё как добрался! Юные диджеи могут сочинять «фруктовые» композиции прямо дома, на маленьком ноутбуке. Громоздкие пожирающие энергию ламповые прожекторы сменили экономичные и лёгкие приборы на ярких светодиодах. Появились цифровые усилители – невероятно мощные, но при этом компактные. Но вот что касается «колонок», тут ситуация поменялась очень даже слабо. Как монтировали техники 50 лет назад перед концертами на сцене многометровые «стены звука», так и монтируют по сей день.
Признанный специалист по акустике и звукозаписывающей технике, автор нескольких книг Филипп Ньюэлл, в начале 2000-х годов писал о том, что, в сущности, даже среди самых ультрасовременных образцов звуковой техники мало найдётся образцов, способных посрамить «дедушкины» колонки Quad Electrostatic 1957 или микрофон Neumann M49... Сегодня, 20 лет спустя, кстати, ситуация ничуть не изменилась. И вообще – музыканты люди очень консервативные. В XXI веке они с удовольствием поют в микрофоны Shure SM58 (1966 год), играют на электрогитарах Fender Telecaster (1950 год) и обожают скрипки Страдивари (XVII век, между прочим).
Но всё-таки – почему концертная акустическая колонка должна быть такой большой?
Интуитивный ответ, «вариант простого человека», как бы напрашивается сам собой – «чем колонка больше, тем она громче, тем она мощнее!». Свойства звука (и всего связанного со звуком) изучает особый раздел физики – акустика. И в целом акустика с «вариантом простого человека» согласна. Безусловно, бывают и исключения – скажем, корпус скрипки существенно меньше корпуса акустической гитары. Но при этом скрипка звучит намного пронзительнее и громче – если соседа, играющего на гитаре, слышно только через стену, то вот соседа, «пилящего гаммы» на скрипке, слышно на весь подъезд, а то и дальше.
Но это, подчёркиваем, исключение. А в целом правило «чем больше – тем громче» совершенно верно. Звук – возможно вы об этом слышали – представляет собой особые волны. Как на воде? Не совсем, но почти. Сравнение с научной точки зрения не очень корректное – однако представьте себе озеро, спокойное и гладкое, как зеркало. Это будет тишина. А представьте себе разыгравшуюся бурю и высокие гребни волн – вот вам будет тот самый громкий звук на концерте.
Во время купания в ванной проведём простой физический опыт. Возьмём пальцами обыкновенную спичку, поставим её вертикально и попробуем этой спичкой разогнать в ванной волну, «поднять волну». Как бы вы ни старались, сколько бы сил ни потратили – от спички будет идти только крохотная рябь, очень быстро затухающая. А если взять пластмассовую дощечку размером с тетрадный лист? Ого! – пары-тройки движений может хватить для того, чтобы поднять в ванной такую волну, чтобы даже заплескать весь пол (осторожно, мама увидит!).
Теперь из ванной отправимся купаться на то самое озеро. О спичке даже вспоминать не будем, сразу возьмём нашу пластиковую дощечку. Получится ею на озере «поднять волну»? Нет, не получится. А вот если мимо берега проплывёт прогулочный теплоходик – тот же вездесущий «Омик», у него длина корпуса 42 метра, – вот тогда довольно высокая волна поднимется сама собой, а купающиеся дети с визгом бросятся в воду вместе с матрасами и спасательными кругами, чтобы «покататься на волне».
Вот и со звуковыми колонками («акустическими излучателями») ситуация та же самая. 5-сантиметровый конус (диффузор) маленькой компьютерной колонки, как ты ни поворачивай регулятор громкости, не сумеет раскачать воздух так сильно, как это сможет сделать 45-сантиметровый (18-дюймовый) динамик концертной акустической системы. Правда, и мощность к 18-дюймовому динамику придётся подвести более высокую, иначе этот «лопух» просто не сдвинется с места...
Что такое мощность?
Кстати, о мощности. По нашим наблюдениям, не только школьники, но и многие взрослые очень смутно понимают, что же такое «мощность». «Мощность – это сила» – обычно отвечают они на вопрос, впрочем, не вполне уверенно. Так вот, здесь нужно понимать, что мощность – это не совсем сила!
Представим себе ситуацию: у нас есть 50-килограммовый (полцентнера!) мешок цемента. И надо этот мешок поднять на 9 этаж (то есть на высоту 30 метров) по лестнице (лифт не работает). В нашем распоряжении есть первоклассник Вася Орешкин – как вы думаете, сумеет он поднять на девятый этаж этот мешок? Хватит у него силы? Первым желанием будет ответить «конечно, нет, вы с ума сошли!» – однако не торопитесь. Взрежем мешок, дадим Васе два ведёрка, вмещающих по 2 с половиной килограмма – и вперёд! Да, Васе придётся десять раз мотаться туда-сюда, но порциями по 5 килограмм он наши полцентнера цемента на девятый этаж вполне сможет перетаскать!
А если нам вызовется помочь чемпион школы по тяжёлой атлетике одиннадцатиклассник Боря Семечкин? Он просто возьмёт мешок «на плечо» и спокойно поднимет его по лестнице на нужный этаж. Смотрите: понятное дело, что Семечкин сильнее Орешкина (в бытовом смысле)! Тем не менее, они успешно выполнили одну и ту же работу – подняли груз массой 50 кг на высоту 30 метров. Разница не в массе груза и не в высоте, а во времени работы – Орешкину потребовался час, а Семечкину – пять минут. Мощность – это именно работа за единицу времени. В данном примере именно мощность Семечкина больше мощности Орешкина.
Вернёмся к звуковым колонкам. Разница между маленьким и большим динамиком – приблизительно та же самая, что между спичкой и пластиковой доской в нашем опыте с наполненной ванной. Можно ли в принципе спичкой поднять в ванной большую волну? Да, в принципе можно. Сделаем спичку из мощной взрывчатки, скажем, из тринитротолуола (тротила), взорвём – волна будет ого-го (вопрос там вообще хоть капля воды в ванной останется или всё окажется размазано по стенкам). Точно так же со звуком – довольно простые расчёты показывают: чтобы получить от маленького динамика такую же громкость, как от большого, к нему нужно будет подвести мощность, в сотни и даже тысячи (!) раз большую. Такого катушка динамика, скорее всего, не выдержит и просто сгорит. Если сгорит очень быстро – будет взрыв, и довольно громкий.
«Но как же так?» – спросите вы. «Мне недавно на день рождения купили новые компьютерные колонки! Они не очень большие, даже почти что маленькие, но там на коробке написано – 1000 ватт! Это же какая большая мощность!». Мда. Почти по песне группы «Авария» – «сегодня отец купил мне новые колонки, теперь всем конец, соседи вешайтесь подонки». Да?
Однако на практике такие вот «киловаттные» колонки (даже если коробка ну просто запредельно красивая) той самой вожделенной большой громкости вам не дадут. И даже не пытайтесь такую «киловаттную» систему сравнить с настоящей концертной системой – скажем, Mackie SRM450. У которой мощность «всего» 450 ватт.
И действительно – загадка. Скажем, старые-старые древние-древние легендарные советские колонки АС-35 (они же S-90). Мечта каждого старшеклассника и меломана каких-то там лет 40-50 тому назад. При наличии «правильного» усилителя они – безусловно! – во много раз громче любого современного «компьютерно-киловаттного» комплекта колоночек. Под них даже устраивали дискотеки в небольших кафе, и вполне успешно. А что там по мощности? Заглянем в инструкцию: номинальная мощность – 35 ватт, паспортная мощность – 90 ватт... Что за шутки? Где 35 ватт и где 1000 ватт?!
В чём секрет? А в том, что мощность можно измерять по-разному!
Что такое «номинальная мощность»? Это такая мощность, при которой колонка выдаёт громкость в 94 децибела на расстоянии 1 метра от колонки. Причём без каких-либо искажений и «хрюков». 94 децибела – это, к сведению, далеко не самая большая возможная громкость. Тот же обыкновенный рояль при игре аккордами «фортиссимо» может «бабахнуть» на 120 децибел! А если вы не в курсе, то 120 «звуковых» децибел громче чем 94 децибела ни много ни мало примерно в 20 раз! (децибелы – особенная единица, логарифмическая, они считаются «не как сантиметры»).
А что такое «паспортная мощность»? Это такая мощность, при которой колонка может «без механических и тепловых повреждений», то есть «не ломаясь», проработать на звуковом сигнале особой формы («розовом шуме») 100 часов без перерыва. Кстати, намного ли громче будет звучать та же АС-35 при мощности 90 ватт? Около 98 децибел – всего на 4 децибела громче «номинала». Примерно в полтора раза.
А какая же мощность указана на тех самых «компьютерных колонках в день рождения»? А на них указана мощность пиковая, она же кратковременная максимальная. Грубо говоря, это такая мощность звукового сигнала, который колонка в состоянии выдержать, опять-таки, «без механических и тепловых повреждений», в течение очень короткого времени, менее 1 секунды! Можем мы на какое-то очень короткое время подать на колонку мощность в 1 киловатт? Ну да, можем попробовать. И даже 2 киловатта. И даже 5... За 1 секунду провода не успеют расплавиться, катушка не успеет перегореть... ну, наверное...
Улавливаете разницу? Скажем, наш 11-классник Боря Семечкин спокойно может за 5 минут поднять с первого на девятый этаж 50-килограммовый мешок цемента. В принципе, может даже чуть передохнуть – и повторить. И даже ещё раз! Без каких-либо неприятных последствий для организма. Но если мы прикажем Семечкину поднять тот же самый мешок бегом, за 30 секунд? Сможет? Ну, может быть и сможет. Один раз. А дальше – всё, лежит человек пластом, тяжело дышит: «отвалите от меня все!». Хорошо, если при совершении такого «рекорда» не надорвётся... В общем, мощность мощности рознь, и на коробке цифры пишут чисто для рекламы. «Замануха»! А по факту номинальная мощность тех самых «киловаттных» колонок хорошо если составляет 5-7 ватт, а то и меньше...
Так что вот такие вот пироги. На дворе XXI век, куча высоких, компьютерных, нано- и прочая и прочая и прочая технологий, но вот устроить на городской площади концерт с помощью одной вай-фай колоночки, и уж тем более крохотного динамика от смартфона, не получится. И сколько бы ни писали рекламщики в характеристиках тех же смартфонов про «объёмный суперзвук», «супербасы», «невероятно живое звучание» и так далее – не, «не обманете». Послушать какой-нибудь видосик, аудиокнижку или моднячий суперхит можно, и то часто «со скрипом». А уж послушать на таком «пятачке» по-настоящему интересную музыку, с большим динамическим диапазоном, от «пиано-пианиссимо» до «форте-фортиссимо», не получится. Хоть King Сrimson, хоть 9-ю симфонию Бетховена! Так что или хорошие колонки – или билет на живой концерт, «третьего не дано»!