V americkém časopise AudioXpress začal od čísla September 2001 vycházet pětidílný seriál "The Ultra Fidelity Computer Sound System" věnovaný, jak jinak, kvalitnímu ozvučení osobního počítače. V seriálu budou postupně popsány specifické vlastnosti ozvučení počítače, "satelity", subwoofer a elektronická část - výhybky a zesilovače. Nemíním zde opisovat tento seriál, to by bylo zjevné porušení autorských práv. Nicméně dovolím se inspirovat prvním dílem zmíněného článku.
Ujasněme si některé pojmy. Akustický tlak LP (Intenzita zvuku, tedy jak to řve) se měří buď v Pascalech nebo v decibelech, poměrové veličině vztažené k akustickému tlaku 2.10-5 Pa při 1 kHz. Práh slyšitelnosti je přibližně 0 dB, 0 dB přitom odpovídá minimálnímu výkonu Po = 1.10-12 W/m2. Intenzita hluku v tiché místnosti je asi 35 dB, 80 dB v obýváku již může vydráždit sousedy k bušení do ústředního topení a na koncertech a diskotékách je dosaženo 100 až 110 dB. 130 dB je práh bolestivosti. Citlivost reproduktoru SL se udává také v dB a vyjadřuje akustický tlak zvuku v ose reproduktoru ve vzdálenosti 1 metr při vybuzení reproduktoru elektrickým výkonem 1 W. Intenzita zvuku ve volném prostoru klesá se čtvercem vzdálenosti. Akustický tlak LP ve vzdálenosti l pro dodaný výkon P a citlivost reproduktoru S spočítáme
LP = SL + 10log(P/l2) [dB; dB/VA/m, W, m]
V první řádce tabulky 1 je spočítáno, jaký akustický
tlak dostaneme v poslechové vzdálenosti pro zesilovač k PC,
domácí Hi-Fi zařízení a ozvučovací systém při veřejné
produkci (např. koncertu) při buzení reproduktoru s
citlivostí 90 dB výkonem 1 W. V dalších řádcích je
uvedeno, jak velký je třeba elektrický výkon pro dosažení
akustického tlaku 100 dB v poslechové vzdálenosti pro různě
citlivé reproduktory.
Tabulka 1. Potřebný výkon pro akustický tlak 100 dB a
reproduktory s různou citlivostí
Table 1. Power required for 100dB
SPL and various speakers sensitivty
| Počítač / Computer | HiFi | Venkovní ozvčení / P.A. | ||||
| Typická vzdálenost poslechu Typical listening distance |
0,5 m | 0,75 m | 3,5 m | 4,5 m | 10 m | 20 m |
| Akustický tlak v místě
poslechu pro 1 W a 90 dB reproduktor Sound pressure at listener for 1W and 90dB speaker |
96 dB | 92,5 dB | 79,1 dB | 76,9 dB | 70 dB | 64 dB |
| Výkon pro akustický tlak 100 dB v
místě posluchače pro reproduktor s citlivostí 80 dB Power for 100dB at listener using an 80dB speaker |
25 W | 56,25 W | 1225 W | 2025 W | 10000 W | 40000 W |
| Výkon pro akustický tlak 100 dB v
místě posluchače pro reproduktor s citlivostí 90 dB Power for 100dB at listener using an 90dB speaker |
2,5 W | 5,62 W | 126 W | 203 W | 1000 W | 4000 W |
| Výkon pro akustický tlak 100 dB v
místě posluchače pro reproduktor s citlivostí 100 dB Power for 100dB at listener using an 100dB speaker |
0,25 W | 0,56 W | 12,6 W | 20,3 W | 100 W | 400 W |
Jak je z tabulky zřejmé, má citlivost reproduktoru
zásadní vliv na potřebný výkon zesilovače. Pro malé
reprosoustavy se používají malé reproduktory s malou
účinností - většinou mají citlivost okolo 82,5 dB.
Reproduktory pro domácí HiFi zařízení mají citlivost
větší, asi tak 87,5 dB. Největší citlivost (a tím i
účinnost) mají velké reproduktory ozvučovacích systémů, v
[1] je odhadnuta na 97,5 dB. V tabulce 2 je potřebný výkon
přepočítán právě pro tyto citlivosti reproduktorů.
Tabulka 2. Potřebný výkon a akustický tlak pro typickou
citlivost reproduktorů
Table 2. Power required and sound
pressure level (SPL) for typical speakers efficiency
| Počítač / Computer | HiFi | Venkovní ozvčení / P.A. | ||||
| Typická citlivost reproduktorů Typical speakers efficiency |
82,5 dB | 87,5 dB | 97,5 dB | |||
| Typická vzdálenost poslechu Typical listening distance |
0,5 m | 0,75 m | 3,5 m | 4,5 m | 10 m | 20 m |
| Potřebný výkon pro akustický tlak 100
dB Power required for 100 dB SPL |
14 W (2x 7 W) |
31,6 W (2x 15,8 W) |
218 W (2x 109 W) |
360 W (2x 180 W) |
178 W (2x 89 W) |
711 W (2x 356 W) |
| Maximální akustický tlak v místě
posluchače pro zesilovač s výkonem 20 W (počítač),
150 W (HiFi) a 1000 W (P.A.) Maximum SPL for typical output power |
104,5 dB pro / at 2x 20 W |
101 dB pro / at 2x 20 W |
101,4 dB pro / at 2x 150 W |
99,2 dB pro / at 2x 150 W |
110,5 dB pro / at 2x 1000 W |
104,5 dB pro / at 2x 1000 W |
Při přepočítávání údajů v tabulce 2 mi vyšel oproti [1] čtyřnásobný (resp. dvojnásobný pro stereo) potřebný výkon, dosažený akustický tlak (v posledním řádku tabulky) o 3 dB menší. Kde je chyba nevím. Můj způsob výpočtu souhlasí i s [2] na s. 166. Každopádně je zřejmé, že pro stejnou hlasitost vystačíte u PC asi s desetkrát menším výkonem, než má domácí HiFi aparatura.
Uvedené údaje zahrnují pouze přímý zvukový signál a platí proto dobře jen pro reproduktory k počítači a venkovní ozvučení. Při domácím poslechu je třeba vzít v úvahu i zvuk odražený od stěn místnosti a akustický tlak může být větší.
Jaroslav Belza
[1] Stonjek, R. B.: The Ultra Fidelity
Computer Sound System, part 1. AudioXpress September 2001 s. 33.
[2] Sýkora, B.: Reproduktory a reproduktorové
soustavy trochu jinak. Amatérské radio B5/1993.
10. 10. 2001