Érdekel miért nem tudsz meg egy hangszóról szinte semmit a wattszám alapján? Tarts velem!

Azt valószínűleg mindannyian tudjuk, hogy manapság egy igazi hangfal 1000 watt alatt labdába se rúghat. Nem igaz? Régen ment a trükközés a feliratokkal, hogy ennyi RMS, annyi PMPO, ma pedig ott tartunk, hogy már az elvileg profi kategóriába számító ládák is ilyen olyan 4 számjegyű plecsniket kapnak. No de honnan kezdjük?

Az elejéről

Mi is az egy hangfal hátulján, hogy mekkora a terhelhetősége? 

Vagy ahogy a köznyelvben használjuk, “Hány wattos?“. Ezt a legjobban úgy lehetne leírni, hogy mi az a legnagyobb terhelés amit a hangszóróra adva azt az eszköz károsodás nélkül elvisel. Miért fogalmaztam meg ennyire tudományosan? Mert muszáj. El szeretném magyarázni a dolgok működését és ehhez muszáj tisztán és egyenesen beszélni. Még akkor is, hogyha a köznyelvben nem feltétlen így használjuk ezeket a fogalmakat. Ha már itt tartunk a hangfal is egy eléggé puritán kifejezés, na de hagyjuk is.

Honnan tudhatjuk meg, hogy mekkora az a terhelés amit a hangszórónk károsodás nélkül elviselhet? Ezt megállapítani több szempontból sem egyszerű. Nem vagyok villamosmérnök, így sajnos a mélyébe tudás híján nem tudok belemenni, de szeretném felvázolni a helyzetet. Mitől károsodik egy hangszóró? A terheléstől? Attól, hogy csak úgy átküldünk egy hangszórón 100 wattot még nem feltétlen lesz baja. Baja attól lesz ha a rajta átmenő áram mennyisége megnő annyira, hogy a hangszórót mozgató tekercs elér egy olyan kritikus hőmérsékletet amikor saját magát vagy a körülötte lévő alkatrészeket ez a hőmérséklet károsítani tudja. Megolvasztani vagy megégetni. Ha pedig a tekercsünk ilyen sérüléseket szenved el, nem fogja tudni ellátni megfelelőképp a feladatát. De mi is a tekercs és mi a feladata?

Ismerkedjünk meg egy hangszóró működésével!

Hangszóró felépítése forrás: ELECTRONICS HUB

Ahogy az alábbi ábrán látható a hangszóró több különféle anyagú és formájú komponensből épül fel.

Ezek közül talán az egyik legfontosabb a tekercs. Ez egy vékony rézhuzalból készített tekercs, ami a belül lévő mágnessel kölcsönhatásba kerül és kitér eredeti helyzetéből. Amikor áramot vezetünk a tekercsre, az ki fog térni valamilyen irányba. A tekercs pedig egy egységet alkot a membránnal ami így a kis méretű tekercs mozgását felerősíti így hozva létre hangot.
Azonban ha csak egy elemet rákötünk egy hangszóróra az mozdul egyet, de ott is marad. Egy rövid kattanás és több hang nem lesz. Ez azért van, mert a hangszóró csak is kizárólag váltóárammal tud hangot kiadni és csak is kizárólag ilyen árammal ajánlott terhelni.
A váltóáram folyamatosan váltakozik, ez a folyamatos pulzálás pedig pontosan megegyezik azzal a mozgással amit a hangszóró mozgásakor is tapasztalhatunk. Tulajdonképpen nem az áram hasonlít a hangszóró mozgásához, hanem fordítva. Ugyanis a hangszóró úgy fog mozogni amilyen jelet kap.

tumblr.com

Látjuk hát, hogy a tekercs az ami a lényegi munkát végzi, így ő is fog felmelegedni. Amikor olyan nagy mennyiségű áram folyik át a tekercsen aminek a hőjét nem képes a környezetének leadni, túlmelegszik. Fontos megjegyezni, hogy ha a tekercset terheljük, de nem képes mozgást végezni, csak még jobban melegszik, mert a rá kerülő áramból semennyi se fordul magára a mozgásra, így az is csak tovább fogja melegíteni.

giphy.com

Sajnos ez egy ördögi kör, ami különösen megfigyelhető a neodímium mágnessel szerelt olcsóbb hangszóróknál.
A neodímium ha felmelegszik kevésbé mágneses. Azt pedig megtanultuk, hogy ahhoz hogy a hangszóró szóljon szükséges hogy a tekercs valamivel mágneses kölcsönhatásba tudjon lépni és mozogjon.
Tegyük fel, hogy szól ezerrel a muzsika. Jobban is a kelleténél és még csodálatos piros fények is izzanak a végfokon. A tekercs melegszik. Közvetlen szomszédságában pedig a neodímium mágnes is, ami így kevésbé mágneses így bár ugyanakkora terhelés éri a tekercset mint előtte, mégsem tudja majd ugyanolyan mértékben kimozdítani magát a membránt. Ha pedig nem tud a tekercs eléggé mozogni még jobban melegedni fog amivel a mágnest is melegíti. A mágnes pedig még annyi mágneses teret se fog létrehozni, így pedig a tekercs még tovább melegszik. Láthatjuk hogy elfogjuk gyorsan érni azt a pontot amikor sajnos a hangszórónk fel fogja adni a szolgálatot. Erről vajon mi tehetünk? Attól függ. Ha nem villogott CLIP led és a jel tiszta volt, közel teljesen szinuszos, akkor valószínűleg a gyártó sumákolta el a helyes teljesítmény felírását. Persze lehet mondani erre azt is, hogy ha olcsó termékről van szó, akkor nem lehettünk olyan hülyék, hogy tényleg el is hisszük azt ami rá van írva. Ez is egy felfogás, de nem lehet mindenki hangtechnikus.

Viszont rátérhetünk magára a teljesítményre

Jó sokáig tartott. Most viszont értelmét fogja nyerni az egész fejtegetés és rá fogunk jönni, hogy a teljesítmény meghatározása nem annyira egyszerű.
Kezdjük a fizikai részével, hogy utána ne okozzon nekünk fejtörést. Amikor tiszta szinuszos váltóáramot kötünk egy hangszóróra, tehát nem torz a jelünk, akkor lesz egy teljesítményszint amit a hangszórónk akár több 10 órán át is képes elviselni anélkül, hogy túlhevülne. Viszont ha ugyanezt a terhelést egyenáram formájában kapcsoljuk a hangszóróra akkor elbúcsúzhatunk tőle. Miért van ez? Egyenáramnál a hangszóró kimozdul egy adott helyre és onnan nem megy tovább, csak folyik át rajta az áram. Azt pedig tudjuk, hogyha úgy megy át áram a hangszórón, hogy az nem mozog, akkor rendesen fog melegedni.

Gyakorlatban pedig mikor jön elő, hogy egyen vagy váltóáram? Eléggé gyakran. Ha a hang amit hallunk torz, akkor a hangszóróba érkező jelnek a csúcsai nem szép lekerekített csúcspontként fejeződnek be, hanem egy hirtelen egyenes csapás található rajtuk. Amikor ezt a lecsapott csúcsot adja ki a hangszóró, akkor az azt kiadó végfok legnagyobb teljesítményével egyenáramot küldünk rá, ami tudjuk hogy rossz.

Tudom a cikk fele eddig szegény egyenáramról szólt akit mindennek elmondtam. De csupán azért, mert nem lehet eleget hangsúlyozni, hogy nem tiszta jel esetén lehet egy hangrendszer akárhány wattos, annak sosem tesz jót az, ha ilyen jelet kap. Meg szerintem senki se szereti hallgatni a különféle torz muzsikákat. És most itt nem a gitártorzítóról van szó sajnos.

RMS, Program, PMPO?

Sajnos ezekre a szavakra a mai napig nincs egységes szabvány és nem is lesz. De mik is ezek? Az RMS az angol Root Means Square rövidítése. Ezt úgy lehetne jellemezni, hogy ez az a váltóáramú teljesítmény ami terhelés szempontjából egyenlő ugyanekkora teljesítményű egyenárammal. Hangszóróknál pedig? Szinte semmi hasznosat. Nagy vonalakban annyit lehetne mondani, hogy ekkora teljesítményű végfokot rákapcsolva a hangszórónak nem igazán lehet baja. A Program jellemezhető leginkább úgy, hogy zenei használatnál a dinamika és a headroom miatt ekkora teljesítménnyel lehetne hajtani a ládát, mert folyamatosan nem fog ekkora terheléseket kapni. A PMPO meg úgy jellemezhető a legjobban, hogy ez az a teljesítmény amit rettenetesen kevés ideig (kb. meg se halljuk) ki tud adni a hangszóró. Arról persze nem beszélve, hogy ha az adott hangfal aktív és van benne végfok, az soha a közelébe se tudna érni ennek a teljesítménynek. Ez az abszolút parasztvakítás kategória. Úgy gondolom nem éri meg ezekről többet beszélni, mert össze-vissza használja mindenki mindenhogyan, csak úgy nem ahogy kellene.

Mit nézzünk akkor? Egyszerűbb hangszóróknál sajnos nem elérhető, de a profi hangosításnál az úgynevezett AES terhelhetőséget érdemes figyelembe venni. Ez egy szabványosított mérési módszer ahogy rózsazajjal 2 órán keresztül mérik a hangszórót. Az RMS érték is ennek a közelében szokott lenni, úgyhogy ha nincs AES érték, de mégis egy komolyabb gyártóval van dolgunk akkor nyugodtan hagyatkozhatunk az RMS értékre is.

Egyszerűbb hangkeltőknél pedig könnyedén lehet az RMS érték is lutri. Pláne ha aktív ládákról van szó. 

Most viszont össze foglak zavarni!

Mi van, ha azt mondom, hogy a ráírt teljesítménynek akár a kétszeresével is lehetséges meghajtani egy hangszórót úgy, hogy nem lesz baja?

Ha visszaemlékezünk, nem attól lesz a hangszórónak baja, hogy X wattot “rákötünk”, hanem az ettől jelentkező hőmérséklettől. Innen kikövetkeztethető, hogy rövid ideig nyugodtan megterhelhetem a hangszórót nagyobb teljesítménnyel is, nem lesz baja. Na de mennyi időre? Ez attól függ. Természetesen nem lehet még tiszta jellel sem minden hangszórót járatni a teljesítményének a dupláján.
Leginkább élő hangosításnál van mindennek sok értelme, ahol a dinamika miatt a hangszóró teljes teljesítményét igen kevés ideig használjuk ki. Amennyiben nagyobb végfokunk van mint amit a hangszóró “bírna” akkor a különböző csúcsoknál, mint pl. a lábdob pillanatnyi megszólalásánál a hangszóró képes lehet rá, hogy a nagyobb teljesítményt károsodás nélkül elviselje. Miért mondom, hogy lehet? Azért, mert lehetnek például fizikai korlátai, vagy lehet, hogy már amúgy is eléggé meleg a tekercs.
Általánosságban elmondható, hogyha foglalkozunk ezzel annyira komolyan, hogy van rendszervezérlőnk, akkor szubládáknál érdemes feljebb megvágni őket, hogy a nagyobb kimozdulás nehogy az alsóbb frekvenciáknál kárt tegyen. Tovább növelhetjük biztonságérzetünket, hogy a beépített limitert úgy állítjuk be, hogy arra a szintre korlátozzon amit a hangszóró biztosan bírni fog, viszont bizonyos ideig nagyobb jelnél még azt engedje át magán és csak aztán “fogja meg”.
Kezdjük eléggé túlbonyolítani, azonban sajnos nem eléggé egyszerű a téma körbejárása és órákat lehetne róla beszélni, azonban erre nem kívánok órákat rászánni.

 De ha már itt tartunk akkor most összezavarlak még egyszer.

Csak azért mert ennyire kedves vagyok és csak azért mert az elején én is kissé értetlenül álltam a dolog előtt. Na meg persze sokan azok közül akik nem értenek hozzá, el sem akarták hinni.
Attól hogy a teljesítményt a duplájára növeled, nem lesz a cucc kétszer hangosabb. Itt van egy nagyon érdekes és vicces összefüggés, ugyanis a hangerő megkétszerezéséhez a teljesítmény négyszerezése! szükséges. Igen, négyszer akkora teljesítményű hangszóróra van szükség a kétszer nagyobb hangnyomás előállítására (persze ha minden paraméterük megegyezik).
Ha csak a watt számot nézzük egy 200 és 400 wattos hangszóró között mindössze csak 3 dB hangerő különbség van. Ahhoz, hogy kétszer akkora legyen a hangerő egy 800 wattos hangszóróra lenne szükségünk (ez lenne a 6 dB növekedés). A teljes hangnyomást pedig jelentősen befolyásolja a hangszóró érzékenysége.
Ez a dB/watt/méterben megadott szám pedig azt jellemzi, hogy a hangszórótól egy méterre egy wattal terhelve mekkora hangnyomás mérhető. Láthatjuk, hogy általában egy 90-110 dB közti értéket olvashatunk, így 1 wattal terhelve is van már hangja a ládáknak. Ugyanígy ebből számolhatjuk ki azt is, hogy adott teljesítménnyel terhelve mekkorát tud szólni a láda.
Minden egyes 6 dB-es emelkedéssel a teljesítmény négyszeresére fog nőni. Így tehát egyáltalán nem biztos, hogy egy 800 wattos hangszóró nagyobbat szól mint egy 200 wattos.
Akit érdekel a téma van egy cikk, ami anno engem is megvilágosított: https://www.hobbielektronika.hu/cikkek/watt_vagy_decibel.html .
Sajnos ez nem az eredeti cikk weboldala, azt már nem találtam meg. Ezen felül nekem is van egy egyszerű kalkulátorom amit az Extrák menüpontban is megtalálhattok, vagy IDE kattintva.

De hogy lehet akkor mégis, hogy még a QSC is 2000 wattos aktív ládákat dob piacra?

Úgy, hogy D osztályú erősítőből könnyen (többi osztályhoz képest) lehet hatalmas teljesítményűeket előállítani.
Azt pedig tudjuk, hogy a hangszóró rövid ideig képes elviselni nagyobb teljesítményt. Így aztán ha egy nagyobb végfok “rúg alá” a hangszórónak a csúcsoknál sokkal dinamikusabb és feszesebb hangzást is el lehet érni, nem beszélve arról, hogy így kis hangszórókból sokkal nagyobb teljesítményt ki lehet csalni, így lehet az, hogy sok ember csak ámul ezeken a ládákon, pedig a 2000 wattal ritkán futnak össze a hangszórók, de a technika ott van mögötte, így miért hagynák ki ezt a marketing fogást?

A rosszabb ennél sajnos csak az amikor egy aktív ládának nagyjából egyik komponense se képes ilyen dolgok megbízható kivitelezésére és mégis ráírják ezeket a hatalmas számokat.

A teljesítmény tehát egy csodálatosan szép szám, ami régen se jelentett sokat és ma sem sokkal többet. Nem árulja el egy hangszóróról milyen hangosan képes szólni és milyen hangja van. Viszont nem mondhatjuk azt, hogy nem számítana, mert igenis egy nagyon fontos paraméter. Azonban önmagában a wattokról beszélgetni nem igazán szakszerű és időpazarlás, mert okozhat ugyanakkora csalódást mint meglepődést.

Megjegyezném továbbá, hogy manapság amikor az aktív hangfalakban egyre durvább DSP-ket szerelnek és már az RCF olcsóbb ART ládái is FIR technológiás jelfeldolgozókat kapnak, érdemes elgondolkodni azon, hogy biztos hogy egyszerűbb használatra passzív rendszert akarunk-e magunknak? Az aktív rendszereknél a gyártók teljes mértékben a hangszóróhoz és a ládához igazíthatják a beállításokat és a végfokozat méretét. Mert valljuk be, náluk mégis ki tudhatná jobban, hogy az adott hangszóró mit tud? Na ugye!