Plus de watts est-il meilleur pour les haut-parleurs?

La puissance des haut-parleurs est l'un des concepts les plus déroutants du monde audio professionnel. On pense généralement que plus la puissance du haut-parleur est élevée, meilleure est la qualité, et il vaut plus la peine d'attendre et de s'approprier. De plus, la puissance est souvent l'indicateur décisif qui pousse les clients à acheter.

Mais si vous étudiez attentivement, vous constaterez que la puissance est beaucoup moins importante pour les performances globales de l'enceinte que d'autres indicateurs de performance.

Le terme «puissance du haut-parleur» a besoin d’explications supplémentaires pour éliminer les malentendus. De nombreuses personnes ont l'habitude de prendre en compte la puissance du haut-parleur et le niveau de pression acoustique de sortie du capteur, voire la taille de l'amplificateur. Mais généralement, la puissance du haut-parleur n'a rien à voir avec ces derniers.

Commençons par discuter de ce terme pour le rendre plus significatif. Peut-on utiliser la «dissipation maximale de la puissance d'entrée»? Le concept de «puissance d'entrée» est approprié car le haut-parleur est une charge de l'amplificateur de puissance.

En supposant que l'impédance de ligne est petite et négligeable (si le fil standard correct est utilisé, cette hypothèse est vraie), la puissance de sortie de l'amplificateur devient la puissance d'entrée du haut-parleur. Parce qu'il est généralement admis que plus la puissance de l'amplificateur est élevée, mieux c'est (par exemple, un véhicule utilitaire sport VS une voiture économique), il est donc logique de penser que plus la puissance du haut-parleur est élevée, meilleures sont les performances du produit.

Les amplificateurs directement connectés aux haut-parleurs sont appelés amplificateurs de puissance car leur tension de sortie est supérieure à leur tension d'entrée. (Figure 1) La puissance d'un amplificateur de puissance est mesurée en fonction de sa capacité de production d'énergie. Habituellement, plus la valeur est élevée, mieux c'est, car cela signifie que l'amplificateur a un plus grand potentiel et peut faire plus de travail.

La puissance d'un haut-parleur est mesurée en fonction de sa capacité de dissipation de puissance. La valeur de puissance fait référence à la quantité d'énergie continue que l'enceinte peut consommer sous forme de chaleur sans endommager l'enceinte. Bien qu'à première vue, il semble que plus la dissipation de puissance est grande, mieux c'est, mais la prémisse est que la méthode pour obtenir une plus grande dissipation de puissance n'endommage pas les performances du haut-parleur, cette affirmation n'est que valable.

Amplificateurs de puissance modernesagissent comme des sources de tension constante pour les haut-parleurs. Cela signifie que la tension de sortie de l'amplificateur et la charge fournie par les enceintes connectées sont essentiellement indépendantes l'une de l'autre. Si vous utilisez un amplificateur pour piloter le signal et mesurez la tension de sortie de l'amplificateur sans aucune charge connectée à la sortie. Ensuite, connectez un haut-parleur à la borne de sortie, mesurez à nouveau la tension de sortie de l'amplificateur et la lecture sur le voltmètre ne changera pas de manière significative.

La différence entre la charge et l'absence de charge est la suivante: lorsque la charge est appliquée, le courant sortira de l'amplificateur et traversera le haut-parleur. Plus l'impédance de charge est petite (plus il y a d'enceintes connectées en parallèle), plus la charge tire de courant de l'amplificateur et plus la puissance totale fournie entre la source de tension et la charge est élevée

C'est pourquoi la puissance de sortie totale de l'amplificateur augmente généralement lorsque vous alimentez plus d'enceintes. Notez que la puissance de sortie de l'amplificateur est augmentée, mais cette puissance totale accrue sera distribuée à toutes les enceintes connectées.

Par conséquent, si deux haut-parleurs sont connectés en parallèle, la puissance de sortie totale de l'amplificateur augmente, mais la puissance allouée à chaque haut-parleur n'augmente pas nécessairement. En fait, la puissance allouée à un seul haut-parleur sera légèrement réduite. Par conséquent, il est préférable de maintenir la charge de l'amplificateur de puissance au-dessus de 4 ohms pour minimiser l'influence du fil et éviter la demande de courant excessif de l'amplificateur.

1. On tombe

La puissance absorbée par le haut-parleur de l'amplificateur est le produit de la tension et du courant. Selon la loi de conservation de l'énergie, toute puissance de l'amplificateur doit avoir sa place. Une partie de la puissance totale produit la vibration mécanique du haut-parleur et la puissance restante est convertie en chaleur. La vibration mécanique du cône rend le son du haut-parleur.

L'énergie thermique est un sous-produit inutile, donc comme tout déchet inutile, l'énergie thermique doit être éliminée. Malheureusement, la conversion de l'énergie électrique en puissance sonore est un processus inefficace (généralement moins de 10%), de sorte que la plupart de la puissance de l'amplificateur est convertie en chaleur inutile, qui doit être dissipée.

La puissance d'un haut-parleur décrit la capacité du haut-parleur à traiter la chaleur, qui est causée par l'inefficacité du processus de conversion d'énergie. Nous revenons donc à la définition étendue «dissipation de puissance d'entrée maximale» dont nous avons parlé plus tôt.

Par conséquent, il est erroné d'associer la puissance du haut-parleur à ses performances sonores. La valeur de puissance de dissipation élevée signifie uniquement que la capacité de dissipation thermique du haut-parleur est plus forte. Mais la puissance elle-même n'explique pas l'efficacité de la puissance sonore générée par le haut-parleur, et l'efficacité de la puissance sonore générée par le haut-parleur est le facteur le plus important dans les performances du haut-parleur.

La dissipation de puissance du haut-parleur peut être augmentée en réduisant les performances du haut-parleur, qui n'a besoin d'ajouter que quelques composants de résistance à l'intérieur du haut-parleur. Cependant, le résultat est une grande valeur de puissance du haut-parleur mais un son très faible, ce qui n'est pas ce que nous voulons.

Le niveau de pression acoustique (SPL) généré par le haut-parleur est plus étroitement lié à la tension appliquée qu'à la puissance appliquée. La figure 3 peut clairement le montrer.

La puissance de la charge du capteur varie avec la fréquence. Bien que la valeur SPL utilise souvent la valeur de la puissance d'entrée comme référence, en fait, il est plus précis d'utiliser la tension d'entrée comme référence. En fait, les haut-parleurs préfèrent une réponse en tension plate, car dans ce cas, une tension d'attaque égale à chaque fréquence produira une réponse d'amplitude plate dans la direction axiale.

L'enceinte idéale peut utiliser la puissance minimale pour produire le niveau de pression acoustique requis. Les enceintes hautes performances devraient également générer moins de chaleur. Par conséquent, la capacité des haut-parleurs à résister à des lecteurs haute puissance ne vaut pas la peine de se demander. Parce qu'en essence, cette capacité ne peut produire aucun avantage.

La capacité de générer beaucoup de puissance sonore avec moins de puissance d'entrée est digne d'admiration. Pensez à la consommation de carburant par kilomètre d'une voiture, et vous comprendrez mieux la question des performances. Les performances des enceintes concernent le concept d'efficacité et non le concept de consommation. La charge du klaxon et le placement de l'interface sont deux méthodes utilisées pour augmenter les performances des haut-parleurs. Les deux méthodes sont conçues pour générer plus d'énergie sonore par watt d'énergie électrique.

2. Point de vue raisonnable

L'incompréhension des gens sur la puissance des haut-parleurs s'étend aux comportements quotidiens, comme le choix d'une ampoule. On pense généralement que la puissance d'une ampoule est étroitement liée à la puissance lumineuse, et que plus la puissance est élevée, plus la luminosité est grande.

L'ampoule a également un paramètre appelé luminosité, qui est utilisé pour décrire le rendement lumineux de l'ampoule, mais peu de clients se référeront à ce paramètre. Par conséquent, si une ampoule plus brillante est nécessaire, les gens ont tendance à acheter une ampoule plus grande (puissance plus élevée). Il est naturel d'étendre cette hypothèse aux locuteurs. La prochaine fois, sous la prémisse d'une puissance d'entrée donnée, vous pouvez obtenir le plus de valeur en achetant l'ampoule avec le rendement lumineux le plus élevé.

La puissance élevée du haut-parleur ne signifie pas que le son produit par le haut-parleur est important. Comparé à dire: «Wow, ce haut-parleur peut gérer 5000 watts de puissance!» En fait, cela n'a pas de sens. Si vous vous posez la question suivante, cela aura plus de sens: \"Pourquoi devrais-je utiliser un haut-parleur de 5000 watts pour amener le public? Venez avec un niveau de pression acoustique maximal de 100 dB, sans utiliser un autre haut-parleur de 100 watts qui peut également fournir le public avec un niveau de pression acoustique maximal de 100 dB? \"

Parmi les indicateurs de performance des enceintes, le paramètre le plus significatif est le niveau de pression acoustique de sortie maximal. Ce paramètre est calculé à partir de la sensibilité de l'enceinte et de la puissance d'entrée maximale. Les haut-parleurs avec une puissance et une sensibilité plus élevées présentent plus d'avantages que des haut-parleurs avec une puissance et une sensibilité plus faibles.

Malheureusement, l'incompréhension des gens sur la puissance a provoqué le phénomène de la concurrence entre les fabricants de haut-parleurs pour produire des haut-parleurs haute puissance. Une grande valeur de puissance peut aider les ventes, mais une plus grande efficacité est le véritable facteur qui améliore les performances des haut-parleurs.

3. Test de puissance

Il existe de nombreuses façons de déterminer la puissance d'entrée maximale d'un haut-parleur. Ces méthodes ont leurs propres avantages, mais partagent également certains attributs communs. Un test de puissance significatif doit inclure:

--Bruit à large bande avec limitation de bande passante pour l'entrée de l'appareil sous test

--Méthode de mesure de la fourniture de puissance entre l'amplificateur et l'appareil sous test

--Une métrique utilisée pour décrire la durée de dissipation de puissance du haut-parleur

- Mesurez la valeur SPL du haut-parleur (idéalement)

L'entrée de bruit utilise généralement un bruit rose (énergie égale par 1 / n d'octave). Certaines méthodes de mesure utilisent un bruit plat rose, et d'autres méthodes utilisent des signaux pondérés pour simuler le contenu du spectre musical. Cette dernière méthode peut produire une puissance nominale plus élevée car plus d'énergie électrique est transférée vers une bande de fréquence inférieure. Dans la gamme des basses fréquences, la structure du capteur étant plus lourde, elle consomme généralement plus d'énergie thermique.

Afin de déterminer la quantité d'énergie fournie, la tension et le courant appliqués à l'appareil testé doivent être surveillés. Pour calculer le transfert de puissance, seules la tension RMS (quadratique moyenne) et l'impédance nominale de la charge ne suffisent pas. Lorsque l'énergie thermique du dispositif testé augmente progressivement, l'impédance de charge augmentera progressivement, réduisant ainsi la puissance absorbée par la charge (compression de puissance).

Lorsque le haut-parleur fonctionne à proximité de la valeur extrême de la valeur de dissipation de puissance, la pratique habituelle d'augmenter la puissance de sortie de l'amplificateur de puissance pour augmenter la puissance d'entrée de la charge n'augmentera pas le niveau de pression acoustique, mais peut réduire la transmission de puissance.

Il est préférable d'utiliser des décibels (c'est-à-dire pour mesurer le rapport) pour mesurer la puissance. L'utilisation de la puissance induira les gens en erreur en leur faisant croire qu'elle est liée aux performances de l'équipement.

Prenons la situation réelle comme exemple. Le niveau sonore d'un haut-parleur de puissance nominale continue de 500 watts n'est que légèrement supérieur (+3 dB) à celui d'un haut-parleur de puissance nominale continue de 250 watts. On suppose que les performances des deux enceintes sont les mêmes. Cela signifie que la différence substantielle entre les deux haut-parleurs est très faible, même si leur puissance diffère grandement.

La plupart des tests de puissance apporteront des modifications au bruit rose utilisé pour obtenir un facteur de crête plus petit - la valeur de crête dans la source sonore du programme est réduite par un circuit d'écrêtage. La véritable raison de l'écrêtage de la forme d'onde est que l'amplificateur peut fournir plus de puissance à son dispositif de charge.

La puissance de sortie maximale du bruit rose non écrêté est d'environ un dixième de la puissance nominale de l'onde sinusoïdale de l'amplificateur. Le bruit rose après l'écrêtage représente environ la moitié de la puissance nominale de l'onde sinusoïdale de l'amplificateur, ce qui permet l'utilisation d'amplificateurs de taille raisonnable pour les tests de puissance. L'écrêtage artificiel ne modifiera pas trop la génération de chaleur du haut-parleur, mais le facteur de crête inférieur qu'il fournit peut fournir plus de puissance (tension RMS plus élevée) au dispositif de charge de l'amplificateur.

Le test de puissance continu fournira au haut-parleur un bruit rose de facteur de crête de 6 dB dans un délai spécifié (par exemple 2 heures). C'est un test très exigeant pour les enceintes, car la source sonore n'est pas arrêtée et ne peut pas être refroidie.

En réduisant le cycle de service de la forme d'onde, la puissance nominale du programme tente de simuler la musique ou la voix. Si le signal sonore est du type à impulsions, un certain refroidissement peut être obtenu entre les impulsions, et une puissance à court terme plus importante peut être appliquée au dispositif mesuré avant d'éviter d'endommager le dispositif. De nombreux fabricants estimeront la valeur double de la valeur de puissance continue comme puissance du programme (+3 dB ou 2 fois est une hypothèse raisonnable). La valeur de puissance de l'amplificateur réellement recommandée est supérieure à ces deux valeurs.

Une estimation raisonnable consiste à ajouter +6 dB (4 fois) à la puissance continue. Par exemple, à partir de ces définitions, une description complète et significative de la puissance d'un locuteur devrait être:

Puissance d'entrée maximale -200W / 400W / 800W (continu, programme, taille d'amplificateur recommandée)

4. Comparaison similaire

Vous pouvez maintenant voir les problèmes en comparant la puissance de différentes enceintes. Assurer une comparaison correcte entre des paramètres similaires nécessite beaucoup de recherche et de nombreux tableaux de paramètres ne nous donnent pas suffisamment d'informations pour que nous puissions comparer de cette manière.

Il n'y a aucun danger à fournir une puissance inférieure à sa puissance nominale à l'enceinte. En fait, la puissance d'entrée est inférieure à la valeur de puissance nominale et l'enceinte a une durée de vie plus longue. En fonctionnement stable et fiable, je recommande de limiter la puissance d'entrée à moins de la moitié de la puissance continue (-3 dB). Dans l'exemple précédent, cela signifiait utiliser un amplificateur de 800 watts pour fournir une source de programme typique (facteur de crête de 10 dB à 14 dB) qui pourrait être entraînée au bord de l'écrêtage au maximum.

Dans ce cas, l'amplificateur fournira 80 watts ou moins de puissance aux haut-parleurs, ce qui est une valeur sûre inférieure à la puissance continue. Étant donné que la sortie potentielle de l'amplificateur est très importante, lorsque vous utilisez des sources sonores de programme à faible facteur de crête, vous devez faire très attention à ne pas monter le volume trop haut pour endommager les haut-parleurs.

Enfin, lors de l'augmentation du volume d'un système audio, il est également important de savoir quand le point critique du système est atteint. Pour chaque augmentation de 40% de la tension appliquée au haut-parleur, la puissance d'entrée double et le niveau sonore augmente un peu (+3 dB).

N'oubliez pas que les cotes proportionnelles sont importantes dans l'audio. Le volume du système est augmenté par incréments de 3 dB et atteint finalement le point extrême de dissipation thermique. Continuez à augmenter de 3 dB, et cela deviendra la dernière paille pour écraser le chameau. Lorsque l'enceinte fonctionne à la moitié de la puissance nominale, son niveau sonore peut être très proche du maximum. Par conséquent, il n'est pas nécessaire d'augmenter la puissance, ce qui entraîne un risque d'endommagement permanent des enceintes.

5. Une puissance élevée est facile à vendre, mais un rendement élevé est un meilleur objectif

Le développement de la technologie automobile réduit la consommation d'énergie et permet de produire des véhicules plus efficaces et moins coûteux. L'industrie audio devrait avoir des objectifs similaires et s'efforcer d'atteindre le niveau de pression acoustique requis avec moins de puissance d'amplification.

À mesure que l'efficacité augmente, les haut-parleurs devraient progressivement réduire la quantité d'énergie qui doit être dissipée sous forme de chaleur. De même, notre fascination pour les puissances plus élevées devrait disparaître.