Předmluva

Obdobně jak jsem popisoval v článku Vnímáme infra a ultra zvuk? problematiku šířky přenášeného frekvenčního pásma,  se dnes budu věnovat problematice potřebných výkonů Nf. zesilovačů.

.

Celá problematika rovněž sahá do samotných počátku přenosu, reprodukce a záznamu zvuku. První přístroje byly postaveny na bázi elektronek, později se přidaly první tranzistory, které vedly k integraci a vznikly první integrované části přístrojů.  Dlouhou dobu se jednalo o přístroje analogové, které postupně začaly doplňovat a později vytláčet přístroje digitální. Dnes máme signál i přístroje analogové i digitální, jenom signál se svou charakteristikou za celou dobu nezměnil.

Na problematiku mají zdeformovaný názor převážně výrobci zesilovačů, kteří se jednoznačně omezili na maximální výkon na, který své zesilovače i jejich zdroje dimenzují a vše ostatní popírají, stejně jak tranzistorový zvuk, který vzniká rovněž pro nedostatek výkonové rezervy. Přiznání, že potřebný efektivní akustický výkon  je mnohonásobně menší, než výkon maximální, by výrobcům zesilovačů nabouralo zažité zvyklosti a mohlo přivodit mnohé komplikace, proto je často fakta nezajímají.

Jinak je tomu u Hi-Fistů, hudebníků a odborníku z oblasti věd lékařských, kteří příliš nerozumí konkrétnímu elektrickému zapojení zesilovačů, ale vědí že lidský sluch má své specizické vlastnosti a dynamika signálu je v rozsahu až přes 140dB a akustické špičky přesahují často o 40dB efektivní hladinu.

Odborníci a fakta

Svoboda: Pojmy z elektroakustiky
"Pro opravdové fajnšmekry, kteří se zajímají o principy a zákonitosti spojené se zvukem, přinášíme článek, ve kterém si objasníme několik základních pojmů z elektroakustiky, jako např. zkreslení, výkon, impedance a vlastnosti lidského ucha. Tento článek můžete považovat za součást série teoretických, odborněji zaměřených článků pro ty hloubavější z vás.

... Pro soustavu s citlivostí 100dB a poslechovou vzdálenost 2m dostaneme potřebný maximální výkon pro špičkový   akustický tlak 120dB přesně 400 W (Platí pro prostředí bez odrazů zvuku), ovšem trvalý výkon postačí pouze 4W. Tyto skutečnosti vedou ke konstrukci zesilovačů jejichž impulzní výkon je několikanásobně vyšší, než výkon trvalý."

Tabulka vlastností hudebních nástrojů

Tabulka ukazující značný rozsah potřebné přebuditelnosti pro věrnou reprodukci, převzata ze serveru Audioheritage, Při potřebné přebuditelnosti 60dB, by zesilovač s mezním výkonem 1kWatt, musel být provozován na efektivní výkon 1mW!

Tabulka vlastností zdrojů signálu

Tabulka sestavena dle platných norem k jednotlivým zdrojům signálu.

Závěr k odborníkům, faktům a tabulkám

Nebyl žádný problém postavit celý text pouze na vlastních znalostech a zkušenostech, ale po zkušenostech s diskuzemi na serverech Audioweb, El Web a Hi-Fi Slovanet , jsem doložil i fakta na mé osobě nezávislé.  

Výrobci zesilovačů a diskuze na Audiowebu

Nyní se můžeme podívat jak se k faktům stavěli odborníci formátu pánů L. Malaníka, P. Dudka,  p. Bunty a jejich přívrženci. Za vulgaritu výrobců zesilovačů a podobných odborníků se moc omlouvám, ale je to jejich běžný projev, proto jsem se snažil vybrat jen ty slušnější a k tématu.

.

 sinclair: "Ježíšimarija, co to je za debila, ten Viktor Svoboda? Pane inženýre, opisujete od blbců a to byste jako učitel tedy neměl."

kazzatel: "Cimrmane, ty trotle, dělal jsi někdy nějaký porovnávací poslechový test ? Víš co je to PSRR ? Proč asi mají ty nejlepší zesilovače stabilizovaný napájení ? Podle tebe asi pro srandu... "

kazzatel: "Cimrmane, znáš normy pro měření nf zesilovačů ? Že něco takovýho existuje, to asi slyšíš teď poprvý, co ? Jinak bys věděl, že výrobce musí uvádět kontinuální výkon a ne nějaký pětiperiodový burst...Už vidím, jak si někdo koupí výrobek, u kterýho je v návodu psáno " když to vybudíte na plný výkon déle jak 500 msec, budete muset vyměnit pojistky... " - kolik lidí by si něco podobnýho koupilo, co myslíš ? To bys koukal, jak rychle by s tebou ing. Valenta z EZÚ vyrazil dveře.... "

kazzatel:  "Ale hovno Cimrmane - záznam zkomprimovanej na rozsah 6 dB nemá dynamiku 84 dB , nýbrž pouze 6 dB ! Máš v tom nějakej guláš..."

sinclair: "Citace audiocity:  K plné dynamice přednesu zvukového signálu ..... asi o 20dB níže, což představuje setinu maximálního výkonu.
Hovado jedno blbý. Napsat takovou píčovinu. Vidíte, kam to vede, když se toho chytí jeden papírovej inženýr, co se nešťastnou shodou náhod dostal k výuce studentů????"

sinclair:  "A já stále nemohu pochopit filozofii zesilovače, jenž je schopen sinusového výkonu dejme tomu 70W/4R, a předřazená pojistka ho shodí při vybuzení na např. 30W. To absolutně nepochopím."

sinclair: "Pane inženýre, jako UČITEL, u FM vysílačů je dynamika vysílané hudby díky Optimodům téměř 0dB a to proto, aby byl vysílač neustále plně promodulován a měl tak největší dosah-souvisí to samozřejmě s penězi-větší dosah, víc posluchačů, větší příjmy z reklamy."

sinclair:  "Oboje jsou nesmysly, které možná platily před třiceti lety, nikoliv dnes. Ba naopak - současná synteticky vytvořená populární hudba se svým charakterem daleko více přibližuje charakteru sinusového buzení. Nehledě na fakt, že je tato hudba ukládána výhradně v digitální podobě a pro úsporu dat je reprodukována silně komprimovaná, s dynamikou ne větší, než 5dB.
O to větší nároky jsou kladeny na zesilovače pro takový charakter hudby-takové zesilovače MUSÍ být schopny odevzdávat plný sinusový výkon při nepatrném zkreslení a to libovolně dlouhou dobu. A ne, že postavím zesilovač, který by TEORETICKY MOHL DÁVAT sinusový výkon 70W, ale jako patnáctiletý blbeček mu předřadíme pojistku, která neumožní dosažení výkonu vyššího, než například polovičního."

dandard: "A na copak je mě dobrej parametr "efektivní výkon" (myšleno asi "střední efektivní výkon hudebního programu") z hlediska konstrukce zesilovače, když ten musí samozřejmě snášet i pařbu na plný pecky zkomprimovanou MP3 při divokým mejdanu s kočkama nahoře bez ?"

Závěr k výrobcům zesilovačů

Domnívám se že chování výrobců zesilovačů není zapotřebí příliš komentovat, nevím nakolik jsou jejich znalosti totožné s jejich postoji v diskuzi, ale zůstává skutečností, že je značný rozpor mezi fakty a jejich praxí, kterou tito odborníci prezentují.

Diskuze výrobců zesilovačů byly velmi vulgární, vesměs vedeny více, či pouze v osobní rovině proti mé osobě. Odborná úroveň výrobců zesilovačů byla postavena v pozici, že jejich zesilovače jsou ty nejlepší, jsou dimenzovány na trvalý maximální výkon, který je v běžném signálu roven efektivnímu výkonu. Velmi těžce ze svých pozic ustupovali, raději v diskuzi zakládali nové a nové účty a přizývali své známé, aby alespoň množstvím diskutujících zdánlivě lépe vyvraceli mnou doložené nepopiratelná fakta .

Ani takto rozsáhlá diskuze podložená mnoha fakty, nevedla k výraznější změně jejich názorů a postojů, které setrvaly v pozici, že právě jejich topologie je ta správná a neomylná, že všechny zesilovače i zdroje mají být stavěny na maximální trvalý výkon, a taky tak mají být provozovány.

Závěr k celku

Dynamika akustického signálu

Faktem zůstává, že nelze jen tak opomenout dynamiku signálu, kterou je nutno dále rozebrat na:

• Dynamiku jako takovou, což je poměr mezi maximálním a minimálním možným signálem vyjádřeným v dB, minimální signál však nemůže být menší než velikost vlastního šumu. Často se v této souvislosti vyjadřuje i poměr signál šum, či uvádí šum v absolutní hodnotě, ať již v µV či dB. Tato dynamika je dána například velikostí zrna záznamového media či počtem bitů u digitálních záznamů či přenosů, v grafu od šedé nahoru.

• Dynamiku nad efektivní úrovní signálu, což je poměr mezi Pmax : Pef, jinak řečeno jde o velikost akustických špiček, o kolik tyto špičky přesahují efektivní úroveň signálu. Tato dynamika je nejčastěji dána konstrukcí a dimenzováním elektroakustického řetězce, kde koncový stupeň bývá nejkriticštější místo, v grafu znázorněno žlutě.

Graf potřebné přebudutelnosti u digitálních záznamů

 .

Potřebný výkon a přebuditelnost  

Neznalost či jiný důvod pro tvrzení "odborníků" z řad výrobců zesilovačů, kteří popírají fakta o dynamice akustického signálu, nezmění nic na skutečnosti, že běžný akustický signál má celkovou dynamiku, ne 0dB či 5÷6dB, ale často větší jak 100dB a z toho 10÷40 a více dB dynamiky je nad efektivní hodnotou akustického signálu.

Není tedy žádny rozumný důvod, krom vyšších zisků výrobců zesilovačů, pro dimenzování zesilovačů a jejich zdrojů na trvalý, maximální výkon, ale naopak, je pro opravdu kvalitní poslech, nutno stavit takové topologie, které umožní značnou přebuditelnost.

Neobstojí ani námitka, že každý zesilovač musí trvale vydržet jmenovitý výkon, nikdo nenutí výrobce zesilovačů psát jmenovitý výkon roven výkonu špičkovému, naopak je nutno tyto dva výkony od sebe odlišit, stejně jak je to u výrobců reproduktorů, kde je naprosto běžné, že špičkový výkon je desetinásobkem výkonu efektivního, často uváděného jako šumového.

Nesmíme zapomenout ani na zdroje signálu, je nutno aby celá elektroakustická cesta měla přibližně stejnou přebuditelnost, jako příklad uvedu, Orchestr → mikrofon → předzesilovač → koncový stupeň → reproduktor.

Pro již p. Svobodou vzpomenutou čtyřstovku by platilo: poměr Pmax : Pef 10-20-30-40dB (400W : 40W-4W-400mW-40mW). Tedy pro naprosto nejhorší kvalitu by neměl efektivní výkon překročit 40W, při hlasitosti o efektivním výkonu 4W by se již jednalo o slušnou kvalitu, ale pro studiové účely by se měla efektivní hlasitost pohybovat na úrovni pouhých 40mW, ve všech případech by se však akustické špičky občas přiblížily či dosáhly výkonu 400Wattů. Nedostatek výkonové rezervy se projeví omezením, ořezáním signálu, v grafu znázorněno červeně.  

Při efektivní hlasitosti 1Watt, nám pro nejhorší kvalitu reprodukce postačí zesilovač o výkonu 10Wattů, pro střední kvalitu reprodukce, již budeme potřebovat 100Wattů a pro studiovou kvalitu by musel mít zesilovač schopnost nezkresleně zpracovat až 10kWattů.

Zdroj: Audoweb,  Dreamface, Audiocity, Audioheritage

Psáno pod čarou

Jak jednoduché ...

Řada "vymítačů" mého zapojení se rozhodla vést napříč webem rozsáhlou kampaň, kde mne příliš nešetřili, ale jejich úspěšnost postupně doznávala značných trhlin, našli se i takoví, kterým bylo zapojení jasné po jeho prvním vzhlédnutí.

.

.

Nepřiznat, nepřiznat ...

Pod tíhou argumentů, ale bez přiznání vlastních omylů se postupně změnily i ideje, které Audioweb hlásá.

.

"Nové" krédo??? 

Jako první článek, o který se komunita Audiowebu opírá, se objevil tolik zavrhovaný text Viktora Svobody, který vychází ze stejných poznatku, které jsem učinil po roce 1970, že není nutno dimenzovat zdroj a chlazení na krátkodobý špičkový výkon, ale postačí na výkon mnohem menší, neboť střední efektivní výkon leží o cca 20dB níže.

.

 Co víc dodat?

Diskuse  

Související články: