Raddoppiare la potenza NON raddoppia il volume

Il Rapporto fra Potenza e Volume percepito

La relazione tra potenza dell'amplificatore e volume è spesso fraintesa.

Ciò è in parte dovuto a termini come decibel, SPL, psicoacustica e altre parole tecniche. Questo articolo risolverà questo argomento, spiegherà alcuni di questi termini, ti farà scoprire alcune risposte con un esercizio interattivo e ti offre anche una calcolatrice per aiutarti a capire la relazione tra potenza dell'amplificatore, pressione sonora e volume.

Decibel: il livello

Molta confusione deriva dall'uso dei decibel, o piuttosto dall'abuso dei decibel. I decibel sono usati per descrivere semplicemente il rapporto tra due livelli. Potrebbe trattarsi di due livelli di potenza, due livelli di tensione, due livelli di pressione sonora o due livelli di volume.

Per un'introduzione generale ai decibel, vedere l'articolo aggiornato sulla comprensione dei decibel .

Potenza amplificatore: watt questo?

La potenza dell'amplificatore è il numero di watt (misurazione della potenza) che un particolare amplificatore può produrre (normalmente quando è piatto). Per una migliore comprensione della potenza dell'amplificatore e dei diversi termini utilizzati per descriverlo, vedere Informazioni sulla potenza dell'amplificatore I valori tipici per la potenza dell'amplificatore sono:

  • Amplificatori HiFi: da 20 watt a 100 watt
  • Piccoli sistemi PA: da 30 watt a 250 watt
  • Grandi sistemi audio: da 100 watt a 3000 watt o più

La potenza dell'amplificatore corrisponde alla potenza acustica. Raddoppiando la potenza dell'amplificatore aumenta la potenza acustica di 3dB. Per esempio:

  • Aumentando un amplificatore da 25 watt a 50 watt (il doppio della potenza) aumenta la potenza acustica di 3dB.
  • Aumentando un amplificatore da 25 watt a 100 watt (4 volte la potenza) aumenta la potenza acustica di 6 dB. Ciò equivale a raddoppiare la potenza da 25 watt a 50 watt (3dB) e quindi raddoppiare i 50 watt a 100 watt (altri 3 dB), aumentando in modo totale la potenza acustica di 6 dB o 4 volte la potenza.
  • Aumentando un amplificatore da 25 watt a 250 watt (10 volte la potenza) aumenta la potenza acustica di 10 dB.

La tabella seguente fornisce alcuni altri esempi:

dB ChangeCambio di potenza
+3 x 2
6 x 4
+10 x 10
+20 x 100
+40 x 10.000

Tuttavia, si noti che il raddoppio della potenza non raddoppia la pressione sonora

Pressione sonora: è nell'aria

La potenza acustica (prodotta dall'amplificatore) fa muovere le onde di pressione sonora nell'aria. Questo è comunemente chiamato pressione sonora. È questa pressione sonora che le nostre orecchie sentono e i microfoni avvertono. La pressione sonora è anche ciò che misura un misuratore di livello di pressione sonora (SPL) (in dBs). Mentre la pressione sonora è correlata alla potenza acustica, il raddoppio della potenza acustica non raddoppia la pressione sonora.

  • l'aumento della pressione sonora di un fattore due (doppio) richiede un aumento di 6 dB (x4) della potenza dell'amplificatore
  • l'aumento della pressione sonora di un fattore di 10 (x 10) richiede un aumento di 20 dB (x100) della potenza dell'amplificatore

La tabella seguente fornisce alcuni altri esempi di queste relazioni:

dB ChangeVariazione della pressione sonoraCambio di potenza
+3 x 1,41 x 2
6 x 2 x 4
+10 x 3.16 x 10
+20 x 10 x 100
+40 x 100 x 10.000

Queste tabelle mostrano che:

  • un aumento di 3dB della potenza dell'amplificatore raddoppierà la potenza acustica ma aumenterà la pressione sonora solo di un fattore di 1,4
  • un aumento di 6 dB della potenza dell'amplificatore raddoppierà la pressione del suono, (e la potenza sarà x 4)
  • un aumento di 20 dB della potenza dell'amplificatore darà 10 volte la pressione del suono e 100 volte la potenza

Nota: pur aumentando il livello di potenza di un fattore quattro, raddoppia la pressione del suono, ciò non significa che il volume sia raddoppiato.

Volume o potenza? - è tutto nella testa

Mentre la potenza acustica può essere facilmente calcolata e la pressione del suono può essere facilmente misurata, il volume o il volume sono soggettivi. È il livello percepito che le nostre orecchie e il nostro cervello associano a diverse pressioni sonore. Livello di volume e livello di volume sono la stessa cosa, lo chiamerò livello di volume. Il livello di volume sarà percepito in modo leggermente diverso da ogni persona. Dipenderà anche dal tipo di suono, dalla durata del suono, da come ci sentiamo e da ogni sorta di altri fattori soggettivi.

Le persone che studiano queste cose sono chiamate psicoacustici. La maggior parte degli studi suggerisce che abbiamo bisogno di un aumento di circa 10 dB affinché l'udito percepisca il doppio volume. Alcuni studi suggeriscono un minimo di 6 dB.

Cosa pensi? Se il tuo amplificatore HiFi ha un display digitale che ti dice il volume di uscita in decibel, usa il tuo amplificatore per il seguente esercizio. Se non si ha accesso a un display di uscita digitale, è possibile utilizzare i seguenti esempi.

  • Tutto ciò ci dice che il raddoppio della potenza dell'amplificatore non raddoppia il volume o il volume percepito.Imposta il livello a -20 dB  e ascolta il volume.
  • Sposta il volume a -17dB . Questo è un aumento di 3dB, che è il doppio della potenza, ma non sembra il doppio del volume alle nostre orecchie.
  • Sposta il volume a -14dB . Questo è un aumento di 6 dB, che è 4 volte la potenza e il doppio della pressione sonora. Questo può sembrare doppio rispetto a -20 dB o vicino ad esso.
  • Continua a regolare il volume  e ascolta il cambio di livello. Quale livello suona due volte più forte di te?
  • Quale livello suona fino a -10 dB per te?

Come detto sopra, è diverso per ogni persona e dipende dalla durata, dal tipo di musica / rumore e da altri fattori. Per il rumore rosa di esempio sopra, può suonare due volte più forte ovunque da + 6db a + 10dB sopra il livello di riferimento di -20dB.

Qualunque sia il livello che percepisci il doppio, non è a + 3dB, che è il doppio della potenza. Normalmente è superiore a + 6 dB (4 volte la potenza). Storicamente è considerato intorno a + 10dB, che è 10 volte la potenza. La seguente tabella riassume gli aumenti (il volume si basa su un guadagno di 10 dB per il doppio volume).

dB ChangeLoudness ChangeVariazione della pressione sonoraCambio di potenzaCommenti
+3 x 1,23 (+ 23%) x 1.4 x 2 il doppio della potenza
6 x 1,52 (+ 52%) x 2 x 4 quattro volte la potenza, il doppio della pressione sonora
+10 x 2 x 3.16 x 10 10 volte la potenza, circa il doppio del volume
+20 x 4 x 10 x 100 100 volte la potenza, 10 volte la pressione del suono, circa 4 volte il volume
+40 x 16 x 100 x 10.000 forte!

I valori percentuali sono interessanti. In termini generali:

  • Raddoppia la potenza (+ 3dB) per un aumento di circa il 25% del volume percepito
  • Quattro volte la potenza (+ 6 dB) aumenta del 50% circa il volume percepito
  • 10 volte la potenza (+ 10dB) aumenta del 100% circa il volume percepito

Per aiutarti ad apprezzare la differenza che un amplificatore più grande può o non può avere, usa la seguente calcolatrice. Basta inserire la prima potenza dell'amplificatore e poi la seconda potenza dell'amplificatore e vedere i diversi livelli di potenza, SPL e volume percepito. Il volume percepito si basa sulla comprensione comune di richiedere 10 dB per percepire il volume doppio.

Per coloro che hanno bisogno di sapere, le formule utilizzate per questi calcoli sono:

Decibel  Gain =  large {10  times Log_ {10}  left ( frac {final , power} {iniziale , potenza}  destra)}

Potenza  Guadagno =  grande { frac {final , potenza} {iniziale , potenza}}

Suono  Pressione  Livello =  grande {10 ^  frac {dB , Gain} {20}}

Percepito  Loudness  Level =  large {2 ^  frac {dB , Gain} {10}}

Ed ecco un'altra formula, grazie a Earles L. McCaul, un lettore di Tuscon, che me lo ha indicato. Con questa formula è possibile calcolare l'aumento del volume percepito quando si aumenta la potenza dell'amplificatore.

Loudness , Aumento =  left ( frac {Final , Power} {Initial , Power}  right) ^ {0.30103}

Ad esempio, se si dispone di 10 watt verso un altoparlante, quindi aumentare la potenza a 100 watt:

Loudness , Aumento =  left ( frac {100} {10}  right) ^ {0.30103} = 2

Cioè, suonerà il doppio più forte.

Domenica Lunedi martedì mercoledì giovedi Venerdì Sabato gennaio febbraio marzo aprile Può giugno luglio agosto settembre ottobre novembre dicembre