Kaiutin 2 – Teho ja äänenvoimakkuus

Jotkut kaiuttimet soivat kovempaa, toiset syvemmin, ja toiset taas tarkemmin. Tekniset tiedot voivat antaa suuntaa, mutta kuinka paljon ne todella kertovat äänenlaadusta? Mitä kannattaa katsoa spekseistä, ja mitkä asiat selviävät vasta kuuntelemalla? Tässä artikkelissa käymme läpi yleisimmät myytit, faktat ja väärinkäsitykset kaiutinten suorituskyvystä.

Miksi diskanttikaiuttimesi paloivat viime juhlissa, vaikka kaiuttimiesi teho on ”200 wattia”? Miksi jotkut kaiuttimet maksavat yhtä paljon kuin pieni perheauto, kun taas samankaltaisilla spekseillä varustetut mallit maksavat vain murto-osan siitä? Ja miksi ihmeessä sinun kannattaisi hankkia suuri vahvistin pienille kaiuttimille?

Äänentoistoon ja kaiuttimiin liittyy paljon myyttejä, väärinkäsityksiä ja sudenkuoppia. Ei ole ihme, jos tunnet välillä olevasi hukassa, kun ympärillä vilisee termejä kuten desibelit, watit ja äänenpaine. Siksi haluamme käydä läpi tärkeimmät peruskäsitteet. Kun ymmärrät nämä asiat, on paljon helpompaa yhdistää tekniset tiedot ja äänenlaatu, ja voit valita itsellesi täydellisesti sopivat kaiuttimet ja vahvistimen.

Desibelit (dB) ja korvan äänenhahmotus

Äänentoistossa ei voi välttyä desibeleiltä (dB). Desibeli on yksikkö, joka mittaa äänenpainetta ja äänisignaalin tasoja. Ihmiskorvan juuri ja juuri havaitsema ääni määritellään 0 dB:ksi, kun taas esimerkiksi paineilmaporan 100 dB:n ääni on noin 2 000 000 kertaa voimakkaampi. Koska ero hiljaisen ja voimakkaan äänen välillä on valtava, tarvitaan skaalajärjestelmä, joka pystyy käsittelemään tämän eron – ja tässä desibeliskaala tulee avuksi.

Kovempi ääni vaatii moninkertaisesti enemmän tehoa

Desibeliskaala on logaritminen, mikä vastaa tapaa, jolla ihmiskorva havaitsee äänen voimakkuuden. Ymmärtämiseen riittää kaksi perusasiaa:

Korkea äänenvoimakkuus alkaa noin 90 dB:stä, mikä vastaa esimerkiksi vilkasta liikennettä tai meluisaa työpaikkaa. Tämä on myös tyypillinen äänitaso, kun puhutaan kaiuttimista ja musiikista.
Äänen kaksinkertaistuminen tai puolittuminen vastaa ±3 dB: Tämä tarkoittaa, että saadaksesi +3 dB lisäystä äänenvoimakkuuteen, vahvistimen teho täytyy kaksinkertaistaa. Vaikka mittausteknisesti +3 dB tarkoittaa äänenvoimakkuuden kaksinkertaistumista, korvasi kokee sen vain pienenä muutoksena.

Jos todella haluat kuulla äänenvoimakkuuden kaksinkertaistuvan, tarvitaan jopa 10 dB:n ero – ja tämä vaatii vahvistimelta kymmenkertaisen tehon. Mitä kovempaa kaiuttimesi jo soivat, sitä enemmän tehoa tarvitaan äänenvoimakkuuden kasvattamiseen.

Jos juhlatilanteessa soitat äänentoistoa 50 watin teholla ja haluat äänen, joka tuntuu kaksi kertaa kovemmalta, tarvitset 500 wattia!

Vain harvat kaiuttimet ja vahvistimet kestävät tällaista tehoa, ja jos haluat samalla säilyttää korkean HiFi-laadun, laitteiston hinta nousee huomattavasti. Jos yrität saavuttaa tämän äänenvoimakkuuden tavallisella järjestelmällä, riskeeraat joko kaiuttimen tai vahvistimen palamisen!

“
Mitä kovempaa soitat jo valmiiksi, sitä enemmän tehoa tarvitaan äänenvoimakkuuden nostamiseen entisestään!

Hyvä tapa hahmottaa desibelilukuja on vertailla niitä elokuvateatterin ääneen. Elokuvateattereissa on tarkasti standardoidut asetukset sekä kuvalle että äänelle. Ammattimaisen teatteriäänen normien mukaan voimakkaimmat äänitehosteet, kuten räjähdykset, sijoittuvat noin 115 dB:n tasolle – ja kuten olet varmasti kokenut, se on jo erittäin kovaa.

Kun äänenvoimakkuus ylittää 120 dB, esimerkiksi jos seisot festivaalilla kaiutintornin vieressä, ääni alkaa tuntua kivuliaalta ja voi aiheuttaa pysyvää kuulovauriota. 150 dB tasolla kuulosi tuhoutuu pysyvästi, ja 190 dB voi olla jo tappavaa – ääni voi kirjaimellisesti tappaa, jos se on tarpeeksi voimakas!

Kaiuttimien wattimääritykset – tervetuloa viidakkoon

Kaiuttimien wattimääritys kertoo, kuinka paljon tehoa kaiutin kestää tietyissä olosuhteissa ennen kuin se vaurioituu. Tämä voi olla hyödyllinen tieto tietyissä tilanteissa, mutta useimmille käyttäjille wattimääritykset ovat varsin merkityksettömiä.

Mitä wattimääritys EI kerro:

Kuinka kovaa kaiutin voi soittaa (vaatii muita tietoja)
Kestääkö kaiutin vahvistimen lähtötehon
Äänenlaadusta mitään
Kaiuttimen käyttöikää tai kestävyyttä
Sopivuudesta muuhun äänentoistoon
Miten kaiutin reagoi todelliseen musiikkisignaaliin

Käytännössä wattimääritykset eivät usein kerro paljoakaan, koska ne riippuvat suuresti siitä, millä tavalla mittaus on tehty ja millä signaalilla. Tästä syystä HiFi Klubben ei ilmoita näitä lukuja – ne aiheuttavat enemmän sekaannusta kuin hyötyä.

Usein luullaan, että kaiutin hajoaa liiallisen tehon takia, mutta paljon yleisempi syy on liian suuri särö (klippaus) vahvistinsignaalissa. Klippaus syntyy, kun vahvistinta ajetaan yli sen suorituskyvyn, mikä vääristää ääntä ja synnyttää huomattavan määrän korkeataajuista energiaa. Tämä liiallinen energia kohdistuu diskanttielementtiin ja voi lämmittää sen puhekelan niin kuumaksi, että se lopulta palaa.

Diskanttielementti on yleensä ensimmäinen, joka kärsii, kun äänenvoimakkuutta nostetaan liikaa, mutta jos jatkat liian korkeilla tasoilla, myös muut elementit voivat vaurioitua.

On parempi käyttää vahvistinta, jossa on enemmän tehoreserviä, kuin liian pientä vahvistinta, joka joutuu jatkuvasti ponnistelemaan. Suurempi vahvistin pystyy tuottamaan puhtaamman äänen ilman säröä, ja voit käyttää kaiuttimia turvallisesti niiden suorituskyvyn rajoilla. Lisäksi äänenlaatu on dynaamisempi ja selkeämpi myös hiljaisilla äänenvoimakkuuksilla.

Varoitus: Pieni teho ei tarkoita turvallisuutta! 20 watin vahvistin voi helposti rikkoa 200 watin kaiuttimen, jos sitä soitetaan liian suurella äänenvoimakkuudella. Jos ääni alkaa säröytyä, laske heti äänenvoimakkuutta!

“
Liian pieni vahvistin on yleisin syy kaiutinelementtien palamiseen. Sen sijaan tehokas vahvistin aiheuttaa hyvin harvoin ongelmia.

Miten kaiuttimien teho (wattimäärä) mitataan?

Vahvistimelta tuleva signaali kulkee kaiuttimen puhekelan ohuen kuparilangan läpi. Kaiuttimen wattimääritys perustuu pääasiassa puhekelan kykyyn kestää sähköistä tehoa. Valmistajat mittaavat kaiuttimia yleensä käyttämällä pink noise -signaalia, eli kohinaa, joka sisältää kaikki taajuudet 20–20 000 Hz yhtä aikaa.

Vahvistin asetetaan tasolle, joka on etukäteen laskettu kaiuttimelle turvalliseksi. Jos kaiutin toimii muuttumattomana 100 tunnin ajan jatkuvalla pink noise -signaalilla, se kestää vähintään tämän tehon. Sen jälkeen testi toistetaan jälleen 100 tuntia suuremmalla teholla, ja tätä jatketaan, kunnes kaiutin rikkoutuu. Näin määritetään kaiuttimen nimellinen (jatkuva) tehonkesto.

Musiikkitehonkesto mitataan myös 100 tunnin ajan, mutta testissä kaiuttimelle annetaan jäähdytystaukoja: 1 minuutti signaalia, 2 minuuttia taukoa, 1 minuutti signaalia, 2 minuuttia taukoa jne. Nämä tauot tekevät kaiuttimen rikkoutumisen vaikeammaksi, joten musiikkitehonkesto on tyypillisesti noin viisi kertaa suurempi kuin jatkuva tehonkesto.

Ongelma on, että kumpikaan näistä mittaustavoista ei vastaa sitä, mitä kaiutin joutuu todellisuudessa käsittelemään musiikin tai elokuvien äänentoistossa. Siksi wattimäärityksillä ei juuri ole käytännön merkitystä, sillä kaiuttimen kestävyys riippuu täysin olosuhteista: säröstä, klippauksesta, signaalin sisällöstä, taajuusalueesta, äänenvoimakkuudesta ja monista muista tekijöistä.

Näille tekijöille ei ole olemassa standardia, joten kaiuttimen wattimäärät eivät todellisuudessa kerro mitään hyödyllistä. Paljon tärkeämpää on testata kaiutin niissä olosuhteissa, joissa sitä aiotaan käyttää, jotta nähdään, sopiiko vahvistimen teho kaiuttimelle ja kuulostaako yhdistelmä hyvältä.

Eri kaiuttimet ja vahvistimet vaikuttavat äänenlaatuun eri tavoin, joten oikean yhdistelmän löytämiseksi kannattaa kuunnella ja kysyä asiantuntijoilta neuvoa.

“
Monissa kaiuttimissa ei ole valmistajan ilmoittamaa wattimäärää. Tämä kertoo yleensä siitä, että valmistaja itse pitää mittausta merkityksettömänä ja jättää sen siksi pois.

Herkkyys – kuinka paljon tehoa kaiutin tarvitsee?

Kaiuttimen herkkyys kertoo, kuinka monta desibeliä (dB) äänenpainetta kaiutin tuottaa 1 watin teholla 1 metrin etäisyydellä. Eri kaiuttimet soivat eri voimakkuuksilla samalla vahvistimen asetuksella. Esimerkiksi Cerwin-Vegan kaltaiset kaiuttimet ovat erittäin herkkiä, joten ne eivät vaadi suurta tehoa soidakseen kovaa.

Useimpien kotikäyttöön tarkoitettujen kaiuttimien herkkyys vaihtelee välillä 84–92 dB. Yleinen harhaluulo on, että pienet kaiuttimet ovat vahvistimelle helppoja kuormia. Todellisuudessa voi olla päinvastoin, sillä pienissä kaiuttimissa herkkyyttä saatetaan uhrata paremman bassotoiston saavuttamiseksi.

Kuten muidenkin speksien kohdalla, herkkyyteen ei kannata kiinnittää liikaa huomiota, sillä suuri herkkyys ei itsessään ole laadun tae. Usein korkea herkkyys saavutetaan taajuusalueen kustannuksella.

On helpompaa valmistaa herkkä kaiutin, jos sen ei tarvitse toistaa matalaa bassoa. Jos haluat sekä syvän basson että korkean herkkyyden, kaiuttimen täytyy olla melko suuri. Mitä suurempi kaiutin on, sitä korkeampi herkkyys on yleensä mahdollista saavuttaa.

Huom: Aiemmin oli yleistä ilmoittaa ”käyttöteho” herkkyyden sijaan. Tämä tarkoitti, kuinka monta wattia tarvitaan 96 dB:n äänenpaineen tuottamiseen 1 metrin etäisyydellä. Mitä pienempi luku, sitä kovempaa kaiutin soi samalla syötetyn tehon määrällä – eli käytännössä sama asia kuin herkkyys, mutta toisesta näkökulmasta katsottuna.

“
"Herkällä" kaiuttimella tarkoitetaan, että se pystyy soimaan suhteellisen kovaa tietyllä vahvistinteholla. Tämä ei tarkoita, että kaiutin olisi herkempi vaurioitumaan – päinvastoin!

Suurempi herkkyys on avain räjähtävään ääneen

Vaikka herkkyys ei itsessään kerro äänenlaadusta, sillä on suuri merkitys, jos haluat soittaa erittäin kovaa. Kuten aiemmin mainittiin, 3 dB:n lisäys äänenvoimakkuudessa vaatii vahvistimelta kaksinkertaisen tehon. Tämä tarkoittaa myös sitä, että jos kahdella kaiuttimella on 3 dB ero herkkyydessä, herkempi kaiutin soi mitatusti kaksi kertaa kovempaa samalla teholla.

Vahvistimen päivittäminen 100 watista 200 wattiin voi olla kallista, mutta voit saavuttaa saman lopputuloksen valitsemalla kaiuttimen, jonka herkkyys on 3 dB korkeampi. Tässä on siis yksi harvoista tilanteista, joissa speksien tutkiminen todella kannattaa – jos olet äänenpainetta rakastava kuuntelija, keskity ennen kaikkea herkkyyteen, älä epämääräisiin wattimäärityksiin!

“
Vaikka suurikokoisella kaiuttimella olisi korkea herkkyys, se voi silti vaatia runsaasti tehoa soidakseen hyvin. Suuret elementit tarvitsevat paljon voimaa liikkuakseen tarkasti ja hallitusti.

Anna korviesi päättää

Olemme nyt käyneet läpi paljon teknisiä tietoja ja mittauksia, ja toivottavasti olet saanut paremman käsityksen eri käsitteistä. Muista kuitenkin, että sinulla on jo parhaat mahdolliset mittalaitteet – ne ovat kiinni päässäsi! Vaikka lukisit kaiuttimista kuinka paljon, korvasi kertovat sinulle hetkessä paljon enemmän. Ja onhan äänen kuunteleminen myös paljon hauskempaa kuin kuivien speksien tutkiminen.

Mieltymykset vaihtelevat, joten tule käymään HiFi Klubbenissa ja anna meidän demonstroida, miltä suosikkimusiikkisi kuulostaa eri kaiuttimilla. Käytä rauhassa aikaa – kaiuttimien valinta on pitkäaikainen sijoitus, josta haluat nauttia vuosien ajan!