ऑडियो पॉवर

Sound measurements
Characteristic	Symbols
Sound pressure	p, SPL,LPA
Particle velocity	v, SVL
Particle displacement	δ
Sound intensity	I, SIL
Sound power	P, SWL, LWA
Sound energy	W
Sound energy density	w
Sound exposure	E, SEL
Acoustic impedance	Z
Audio frequency	AF
Transmission loss	TL

ऑडियो पावर एक ऑडियो एम्पलीफायर से लाउडस्पीकर में स्थानांतरित की जाने वाली विद्युत शक्ति है, जिसे वाट में मापा जाता है। लाउडस्पीकर को दी गई विद्युत शक्ति, इसकी दक्षता के साथ, उत्पन्न ध्वनि शक्ति को निर्धारित करती है (शेष विद्युत शक्ति को ऊष्मा में परिवर्तित किया जाता है)।

एम्प्लीफायर विद्युत ऊर्जा में सीमित होते हैं जो वे आउटपुट कर सकते हैं, जबकि लाउडस्पीकर विद्युत ऊर्जा में सीमित होते हैं वे ऑडियो सिग्नल को क्षतिग्रस्त या विकृत किए बिना ध्वनि ऊर्जा में परिवर्तित कर सकते हैं। ये सीमाएं, या पावर रेटिंग, उपभोक्ताओं के लिए संगत उत्पाद खोजने और प्रतिस्पर्धियों की तुलना करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

पावर हैंडलिंग

ऑडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में, पावर आउटपुट (एम्प्लीफायर जैसी चीजों के लिए) और पावर हैंडलिंग क्षमता (लाउडस्पीकर जैसी चीजों के लिए) को मापने के कई विधि हैं।

एम्पलीफायर

एम्पलीफायर आउटपुट पावर वोल्टेज, धारा और तापमान द्वारा सीमित है:

• वोल्टेज: एम्पलीफायर की विद्युत आपूर्ति वोल्टेज उसके द्वारा आउटपुट किए जा सकने वाले तरंग के अधिकतम आयाम को सीमित करती है। यह किसी दिए गए लोड प्रतिरोध के लिए चरम क्षणिक आउटपुट पावर निर्धारित करता है।
• करंट: एम्प के आउटपुट डिवाइस (ट्रांजिस्टर या वेक्यूम - ट्यूब ) की एक धारा सीमा होती है, जिसके ऊपर वे क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। यह न्यूनतम लोड प्रतिरोध निर्धारित करता है जिसे एम्प अपने अधिकतम वोल्टेज पर चला सकता है।
• तापमान: एम्प के आउटपुट डिवाइस कुछ विद्युत ऊर्जा को ऊष्मा के रूप में व्यर्थ कर देते हैं, और यदि इसे जल्दी से नहीं हटाया जाता है, तो वे क्षति के बिंदु तक तापमान में वृद्धि करेंगे। यह निरंतर आउटपुट पावर निर्धारित करता है।

चूंकि एक एम्पलीफायर का पावर आउटपुट इसकी मूल्य को दृढ़ता से प्रभावित करता है, इसलिए निर्माताओं के लिए बिक्री बढ़ाने के लिए आउटपुट पावर स्पेक्स को बढ़ा-चढ़ाकर प्रस्तुत करने के लिए एक प्रोत्साहन होता है। जो कि नियमों के बिना, विज्ञापन पॉवर रेटिंग के लिए कल्पनाशील दृष्टिकोण इतना समान्य हो गया कि 1975 में अमेरिकी संघीय व्यापार आयोग ने बाजार में हस्तक्षेप किया और सभी एम्पलीफायर निर्माताओं को उनके द्वारा उद्धृत किसी भी अन्य मूल्य के अतिरिक्त एक इंजीनियरिंग माप (निरंतर औसत शक्ति) का उपयोग करने की आवश्यकता हुई।

लाउडस्पीकर

लाउडस्पीकरों के लिए, अधिकतम पावर हैंडलिंग के लिए एक थर्मल और एक यांत्रिक पहलू भी है।

• थर्मल: लाउडस्पीकर को दी गई सारी ऊर्जा ध्वनि के रूप में उत्सर्जित नहीं होती है। वास्तव में, अधिकांश ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है, और तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए। यह लंबे समय तक उच्च स्तरीय सिग्नल थर्मल क्षति का कारण बन सकते हैं, जो तुरंत स्पष्ट हो सकता है, या दीर्घायु या प्रदर्शन अंतर को कम कर सकता है।
• यांत्रिक: लाउडस्पीकर घटकों में यांत्रिक सीमाएँ होती हैं जिन्हें बहुत ही संक्षिप्त शक्ति शिखर से भी पार किया जा सकता है; एक उदाहरण लाउडस्पीकर चालक का सबसे समान्य प्रकार है, जो यांत्रिक क्षति के बिना कुछ भ्रमण (ऑडियो) सीमा से अधिक अंदर या बाहर नहीं जा सकता है।

अमेरिका में लाउडस्पीकर पावर हैंडलिंग के समान कोई नियम नहीं हैं; समस्या बहुत कठिन है क्योंकि कई लाउडस्पीकर प्रणालियों में अलग-अलग आवृत्तियों पर बहुत अलग विद्युत प्रबंधन क्षमता होती है (उदाहरण के लिए, उच्च आवृत्ति संकेतों को संभालने वाले ट्वीटर शारीरिक रूप से छोटे होते हैं और सरलता से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, जबकि कम आवृत्ति संकेतों को संभालने वाले वूफर बड़े और अधिक शक्तिशाली होते हैं)।

शक्ति गणना

तरंगरूप के लिए समय के साथ तात्कालिक शक्ति का एक ग्राफ, पी लेबल वाली चरम शक्ति के साथ₀ और औसत शक्ति को P लेबल किया गया है_avg

चूंकि प्रत्यावर्ती धारा तरंग की तात्कालिक शक्ति समय के साथ बदलती रहती है, एसी शक्ति, जिसमें ऑडियो पावर भी सम्मिलित है, को समय के साथ औसत के रूप में मापा जाता है। यह इस सूत्र पर आधारित है:

$P_{\mathrm {avg} }={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}v(t)\cdot i(t)\,dt\,$

विशुद्ध रूप से प्रतिरोधी विद्युत भार के लिए, वोल्टेज और वर्तमान तरंगों के मूल माध्य वर्ग (आरएमएस) मूल्यों के आधार पर एक सरल समीकरण का उपयोग किया जा सकता है:

$P_{\mathrm {avg} }=V_{\mathrm {rms} }\cdot I_{\mathrm {rms} }\,$

एक स्थिर साइनसॉइडल टोन (संगीत नहीं) के स्थिति में विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक भार में, इसकी गणना वोल्टेज तरंग के चरम आयाम (जो आस्टसीलस्कप से मापना सरल है) और लोड के प्रतिरोध से की जा सकती है:

$P_{\mathrm {avg} }={\frac {{V_{\mathrm {rms} }}^{2}}{R}}={\frac {{V_{\mathrm {peak} }}^{2}}{2R}}\,$

चूँकि एक स्पीकर पूरी तरह से प्रतिरोधी नहीं है, इन समीकरणों का उपयोग अधिकांशत: ऐसी प्रणाली के लिए शक्ति माप का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है। किसी उत्पाद की विशिष्टता शीट पर सन्निकटन का उपयोग संदर्भ के रूप में किया जा सकता है।

उदाहरण

परीक्षण के अनुसार एक एम्पलीफायर 6 वी (12 वी बैटरी द्वारा संचालित) के चरम आयाम के साथ एक साइनसॉइडल सिग्नल चला सकता है। 8 ओम (यूनिट) लाउडस्पीकर से कनेक्ट होने पर यह प्रदान करेगा:

$P_{\mathrm {avg} }={(6~\mathrm {V} )^{2} \over 2(8~\Omega )}\,\ =2.25~\mathrm {W}$

अधिकांश वास्तविक कार प्रणालियों में, एम्पलीफायर ब्रिज-बंधे लोड कॉन्फ़िगरेशन में जुड़े होते हैं, और स्पीकर प्रतिबाधा 4 Ω से अधिक नहीं होती है। उच्च-शक्ति कार एम्पलीफायर उच्च आपूर्ति वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए डीसी-टू-डीसी कनवर्टर का उपयोग करते हैं।

माप

सतत शक्ति और आरएमएस शक्ति

See also: मूल माध्य वर्ग या औसत शक्ति

एक वोल्टेज तरंगरूप और उसके अनुरूप शक्ति तरंगरूप (प्रतिरोधक भार)। आरएमएस वोल्टेज नीले रंग में, अधिकतम पावर हरे रंग में, औसत पावर बैंगनी रंग में।

निरंतर औसत साइन वेव पावर रेटिंग ऑडियो एम्पलीफायरों और, कभी-कभी, लाउडस्पीकरों के लिए प्रदर्शन विशिष्टताओं का एक प्रमुख भाग है।

जैसा कि ऊपर वर्णित है, औसत शक्ति शब्द समय के साथ पावर (भौतिकी) तरंग के औसत मूल्य को संदर्भित करता है। चूँकि यह समान्य रूप से साइन वेव वोल्टेज के मूल माध्य वर्ग (आरएमएस) से प्राप्त होता है, इसे अधिकांशत: आरएमएस पावर या वाट आरएमएस के रूप में जाना जाता है, किन्तु यह गलत है: यह पावर वेवफॉर्म का आरएमएस मान नहीं है (जो एक बड़ी, किन्तु अर्थहीन संख्या होगी)। जिसमे गलत शब्द वाट्स आरएमएस वास्तव में सीई विनियमों में उपयोग किया जाता है। इसे नाममात्र मूल्य के रूप में भी जाना जाता है, इसका उपयोग करने के लिए एक नियामक आवश्यकता होती है।

सतत ("क्षणिक" के विपरीत) का तात्पर्य है कि उपकरण इस शक्ति स्तर पर लंबे समय तक कार्य कर सकता है; उस ऊष्मा को उसी दर से हटाया जा सकता है जिस दर पर यह क्षति के बिंदु तक तापमान के निर्माण के बिना उत्पन्न होती है।

3 मई 1974 को, संघीय व्यापार आयोग (एफटीसी) ने अपना एम्प्लीफ़ायर नियम प्रयुक्त किया कई हाई-फाई एम्पलीफायर निर्माताओं द्वारा किए गए अवास्तविक विद्युत प्रमाणों का सामना करने के लिए। यह नियम अमेरिका में बेचे जाने वाले एम्पलीफायरों के विज्ञापन और विशिष्टताओं के लिए साइन वेव सिग्नल के साथ किए जाने वाले निरंतर विद्युत माप को निर्धारित करता है। (इस आलेख के अंत में मानक अनुभाग में और अधिक देखें)। इस नियम को 1998 में स्व-संचालित स्पीकरों को कवर करने के लिए संशोधित किया गया था, जैसे कि समान्य रूप से पर्सनल कंप्यूटर के साथ उपयोग किया जाता है (नीचे उदाहरण देखें)।

समान्य रूप से , एक एम्पलीफायर के पावर विनिर्देशों की गणना उसके आरएमएस आउटपुट वोल्टेज को मापकर की जाती है, एक निरंतर साइन वेव सिग्नल के साथ, क्लिपिंग की प्रारंभ में - निर्दिष्ट लोड प्रतिरोधों में कुल हार्मोनिक विरूपण (टीएचडी) के एक निश्चित प्रतिशत के रूप में इच्छित रूप से परिभाषित किया जाता है, जो कि समान्य रूप से 1%। . उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट भार प्रति चैनल 8 और 4 ओम हैं; कुशल ऑडियो में उपयोग किए जाने वाले कई एम्पलीफायरों को भी 2 ओम पर निर्दिष्ट किया गया है। यदि विरूपण को बढ़ने दिया जाए तो बहुत अधिक शक्ति प्रदान की जा सकती है; कुछ निर्माता अधिकतम शक्ति को 10% जैसे उच्च विरूपण पर उद्धृत करते हैं, जिससे उनके उपकरण स्वीकार्य विरूपण स्तर पर मापे जाने की तुलना में अधिक शक्तिशाली दिखाई देते हैं।

निरंतर विद्युत माप वास्तव में ऑडियो उपकरण में पाए जाने वाले अत्यधिक विविध संकेतों का वर्णन नहीं करते हैं (जो उच्च क्रेस्ट कारक उपकरण रिकॉर्डिंग से 0 डीबी क्रेस्ट कारक वर्ग तरंगों तक भिन्न हो सकते हैं) किन्तु व्यापक रूप से एम्पलीफायर की अधिकतम आउटपुट क्षमता का वर्णन करने का एक उचित विधि माना जाता है। ऑडियो उपकरण के लिए, यह लगभग सदैव मानव श्रवण की नाममात्र आवृत्ति सीमा, 20 हेटर्स से 20 किलोहर्ट्ज़ है।

लाउडस्पीकरों में, वॉयस कॉइल्स और चुंबक संरचनाओं की थर्मल क्षमताएं बड़े मापदंड पर निरंतर पावर हैंडलिंग रेटिंग निर्धारित करती हैं। चूँकि , लाउडस्पीकर की प्रयोग करने योग्य आवृत्ति सीमा के निचले सिरे पर, यांत्रिक भ्रमण सीमाओं के कारण इसकी पावर हैंडलिंग आवश्यक रूप से व्युत्पन्न हो सकती है। उदाहरण के लिए, 100 वॉट पर रेट किया गया एक सबवूफर 80 हर्ट्ज़ पर 100 वॉट विद्युत को संभालने में सक्षम हो सकता है, किन्तु 25 हर्ट्ज़ पर यह लगभग उतनी विद्युत को संभालने में सक्षम नहीं हो सकता है क्योंकि ऐसी आवृत्तियाँ, कुछ बाड़ों में कुछ चालको के लिए, विवश करेंगी एम्पलीफायर से 100 वाट तक पहुंचने से पहले ही ड्राइवर अपनी यांत्रिक सीमा से परे चला गया।

पीक पावर

पीक पावर का तात्पर्य तात्कालिक पावर वेवफॉर्म की अधिकतम से है, जो साइन तरंग के लिए, सदैव औसत पावर से दोगुना होता है। अन्य तरंगरूपों के लिए, चरम शक्ति और औसत शक्ति के बीच का संबंध पीक-टू-औसत अनुपात|पीक-टू-औसत पावर अनुपात (पीएपीआर) है।

एक एम्पलीफायर की चरम शक्ति वोल्टेज रेल्स द्वारा निर्धारित की जाती है और इसके इलेक्ट्रॉनिक घटक बिना किसी क्षति के एक पल के लिए धारा की अधिकतम मात्रा को संभाल सकते हैं। यह तेजी से बदलते विद्युत स्तरों को संभालने के लिए उपकरण की क्षमता को दर्शाता है, क्योंकि कई ऑडियो सिग्नल अत्यधिक गतिशील प्रकृति के होते हैं। चूँकि , यह सदैव औसत विद्युत के आंकड़े से अधिक मूल्य उत्पन्न करता है, और इसलिए बिना संदर्भ के विज्ञापन में उपयोग करना आकर्षक रहा है, जिससे ऐसा लगता है मानो एम्प में प्रतिस्पर्धियों की तुलना में दोगुनी शक्ति है।

कुल सिस्टम शक्ति

टोटल सिस्टम पावर एक शब्द है जिसका उपयोग अधिकांशत: ऑडियो सिस्टम की पावर को रेट करने के लिए ऑडियो इंजीनियरिंग में किया जाता है। कुल सिस्टम पावर लाउडस्पीकर की पावर हैंडलिंग या एम्पलीफायर के पावर आउटपुट के बजाय यूनिट की कुल ऊर्जा खपत को संदर्भित करती है। इसे कुछ हद तक भ्रामक विपणन चाल के रूप में देखा जा सकता है, क्योंकि इकाई की कुल विद्युत खपत निश्चित रूप से इसकी किसी भी अन्य विद्युत रेटिंग से अधिक होगी, शायद, एम्पलीफायर की चरम शक्ति को छोड़कर, जो अनिवार्य रूप से एक अतिरंजित मूल्य है फिर भी। शेल्फ स्टीरियो और चारों ओर ध्वनि रिसीवर्स को अधिकांशत: कुल सिस्टम पावर का उपयोग करके रेट किया जाता है।

शक्ति का अधिक सटीक अनुमान प्राप्त करने के लिए कुल सिस्टम शक्ति का उपयोग करने का एक विधि प्रवर्धक वर्ग पर विचार करना है जो वर्ग की दक्षता पर विचार करके विद्युत उत्पादन का एक शिक्षित अनुमान देगा। उदाहरण के लिए, क्लास एबी एम्पलीफायरों की दक्षता 25% से 75% तक व्यापक रूप से भिन्न हो सकती है। ://epsilonelectronicsinc.com/news/2015/08/11/soundstream-is-now-shipping-stealth-124-marine-amplifiers/]। एक असाधारण रूप से कुशल क्लास डी amp, ROHM BD5421efs, 90% दक्षता पर काम करता है। कुछ मामलों में, एक ऑडियो डिवाइस को उसके सभी लाउडस्पीकरों की सभी चरम पावर रेटिंग्स को जोड़कर उनकी कुल सिस्टम पावर से मापा जा सकता है। बॉक्स सिस्टम में कई होम थिएटर को इस तरह से रेट किया गया है। अधिकांशत: लो-एंड होम थिएटर सिस्टम की पावर रेटिंग उच्च स्तर के हार्मोनिक विरूपण पर भी ली जाती है; 10% तक, जो ध्यान देने योग्य होगा।

पीएमपीओ

पीएमपीओ, जो पीक म्यूजिक पावर आउटपुट के लिए है या चरम क्षणिक प्रदर्शन आउटपुट, यह योग्यता का कहीं अधिक संदिग्ध आंकड़ा है, जो उपभोक्ताओं की तुलना में विज्ञापन कॉपी-लेखकों में अधिक रुचि रखता है। पीएमपीओ शब्द को कभी भी किसी भी मानक में परिभाषित नहीं किया गया है, किन्तु इसे अधिकांशत: सिस्टम में प्रत्येक एम्पलीफायर के लिए किसी प्रकार की चरम शक्ति का योग माना जाता है। विभिन्न निर्माता अलग-अलग परिभाषाओं का उपयोग करते हैं, ताकि पीएमपीओ और निरंतर विद्युत उत्पादन का अनुपात व्यापक रूप से भिन्न हो; एक से दूसरे में परिवर्तित करना संभव नहीं है। अधिकांश एम्पलीफायर अपने पीएमपीओ को केवल बहुत ही कम समय के लिए बनाए रख सकते हैं, यदि ऐसा हो भी तो; लाउडस्पीकरों को किसी भी चीज़ के लिए उनके घोषित पीएमपीओ का सामना करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है, किन्तु गंभीर क्षति के बिना एक क्षणिक शिखर है।

वास्तविक दुनिया में शक्ति और ज़ोर

अनुमानित प्रबलता ध्वनिक आउटपुट शक्ति के साथ लगभग लघुगणकीय मापदंड पर भिन्न होती है। ध्वनिक शक्ति में परिवर्तन के एक कार्य के रूप में अनुमानित ध्वनि में परिवर्तन संदर्भ शक्ति स्तर पर निर्भर है। यह लॉगरिदमिक डेसिबल (डीबी) मापदंड में कथित ज़ोर को व्यक्त करने के लिए उपयोगी और तकनीकी रूप से सटीक है, जो संदर्भ शक्ति से स्वतंत्र है, जिसमें 10 डीबी परिवर्तन और कथित ज़ोर के दोगुने होने के बीच कुछ हद तक सीधा संबंध है।

शक्ति और अनुमानित ध्वनि के बीच लगभग लघुगणकीय संबंध ऑडियो सिस्टम डिज़ाइन में एक महत्वपूर्ण कारक है। एम्पलीफायर की शक्ति और स्पीकर की संवेदनशीलता दोनों ही अधिकतम प्राप्त करने योग्य ध्वनि को प्रभावित करते हैं। संवेदनशीलता को समान्य तौर पर या तो 'मुक्त स्थान' (पूर्ण सीमा स्पीकर के लिए) में एक एनीकोइक कक्ष में निलंबित करके मापा जाता है, या स्रोत और रिसीवर को 'आधे स्थान' (एक सबवूफर के लिए) में जमीन पर बाहर रखकर मापा जाता है।

जबकि अनुमानित ध्वनि का दोगुना/आधा होना स्पीकर की संवेदनशीलता में लगभग 10 डीबी की वृद्धि/कमी के अनुरूप है, यह ध्वनिक शक्ति के लगभग 10X गुणन/विभाजन के भी अनुरूप है। यहां तक ​​कि संवेदनशीलता में अपेक्षाकृत मामूली 3 डीबी की वृद्धि/कमी भी ध्वनिक शक्ति के दोगुने/आधे होने के अनुरूप है। 'आधे स्थान' में मापते समय, ग्राउंड प्लेन की सीमा उस उपलब्ध स्थान को आधा कर देती है जहां से ध्वनि निकलती है और रिसीवर पर ध्वनिक शक्ति दोगुनी हो जाती है, जिससे मापी गई संवेदनशीलता में 3 डीबी की वृद्धि होती है, इसलिए यह जानना महत्वपूर्ण है परीक्षण की शर्तें. मापी गई संवेदनशीलता में ±3 डीबी परिवर्तन भी किसी कथित ध्वनि की तीव्रता उत्पन्न करने के लिए आवश्यक विद्युत शक्ति के समान दोहरीकरण/आधेपन से मेल खाता है, इसलिए संवेदनशीलता में भ्रामक 'मामूली' अंतर के परिणामस्वरूप भी एम्पलीफायर शक्ति की आवश्यकता में बड़े बदलाव हो सकते हैं। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि एम्पलीफायर पावर आउटपुट बढ़ने के साथ पावर एम्पलीफायर तेजी से अव्यावहारिक हो जाते हैं।

कई उच्च-गुणवत्ता वाले घरेलू स्पीकरों की संवेदनशीलता ~84 dB और ~94 dB के बीच होती है, किन्तु पेशेवर वक्ताओं की संवेदनशीलता ~90 dB और ~100 dB के बीच हो सकती है। एक '84 डीबी' स�