音楽で最大出力を得るのに適するアンプの定格出力は？

質問

定格許容入力10W(PGM20W,ピーク40W)のスピーカー用には
(1)の定格出力40Wが良いでしょうか？

(1)40W（ピーク入力と同じ）
(2)20W（PGM入力と同じ）
(3)10W（定格入力と同じ）

参考
http://ask2010.web.fc2.com/ask_parts/choice_spec.htm
https://okwave.jp/qa/q9686096.html
まだ完全に理解出来てないので回答お願いします。

回答No.13

HAL2（@HALTWO）

A No.12 HALTWO です。

＞記事でスピーカーのPGM許容入力20W(＝定格入力10W)に適するアンプは定格出力20Wになりますがなぜでしょうか？

Speaker の PGM (Program) 許容入力とは「継続許容入力」であり、RMS (Root Mean Square：平方根で得られる一種の平均値で定格最大) 入力の 2 倍の電力となり、この電力までは音楽信号を入力可能という事になります。

Speaker の Impedance 表記は最低値が記されているもので、Impedance 8Ωとなっているものは再生周波数全域で 8Ωを示すというものではなく、特定の領域 (Full Range ならば 0.4～1.4kHz ぐらい) 以外は全て 8Ω以上の Impedance となっています。……Network を介した Multi-Way 機ならば殆ど全ての領域が 8Ω以上でしょうね。
定格出力 20W/8Ω の Amp' 出力は 16Ω 負荷では 10W/16Ωでしかありませんので Speaker 再生周波数帯域の殆どを占める 8Ω 以上の Impedance 領域に対して定格出力を保証できるものではありません。

そこで Peak 許容入力である 40W を一瞬でも供給可能な 40W/8Ω 以上の出力が可能な Amplifier を Speaker に繋ぐ際には Volume Controller を決して Full Open にはしないのが鉄則ながら、逆に定格 (RMS) 出力 10W/8Ωの Amplifier では Volume Controller を Full Open にしても Speaker 再生周波数帯域の殆どの領域で Speaker の PGM 許容入力まで出力できない事になります。

定格出力 20W/8Ω という事は PGM 最大出力 40W/8Ω、Peak 最大出力 80W/8Ωという事になりますが、Peak 最大出力 80W/8Ωが可能であっても実際の音楽信号出力は 40W/8Ωが最大なのですから 40W 以上は出しません。
その 40W/8Ωの最大音楽信号も殆どの周波数領域で 20W/16Ωとか10W/32Ωといった 40W/8Ωよりも低い電力でしか供給されないので 「Speaker 定格入力と同じ定格出力の Amplifier では Speaker の許容限界に決して届かないが、Speaker の PGM 許容入力と同じ定格出力の Amplifier ならば Speaker の許容限界まで Power をブチ込める可能性がり、且つ安全性も確保できる」という事なのでしょうね。
……まぁ Volume Controller で調整できるのですから目くじら立てて論じる程のものではないのですが……(^^;)。

素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

アンプ定格出力20W/8Ωでは正弦波RMSの20Wまでしか出せないし、
アンプの出力は電圧なので負荷抵抗値で出力電力が変化します。

瞬間40Wの許容限界が出せないがPGM20W許容入力と同じ20W定格出力のアンプなら安全だからと普通に言われているように思います。
ピークをシビアに再生するにはVolumeで40Wまでに注意してレベル調整すれば良くて普段はレベルを下げて1W以下などで聴くので問題になりませんが、機器選択や設計では適合組み合わせが必要です。

音楽では、40Wの瞬間最大音楽信号のピークも、時々大きくなる音楽の2倍のMaXやPGMは、平均の実効値RMSに含まれているはずです。
熱だけでなくて振動板振幅も含んだ瞬間40W許容入力なのでスピーカーの能力を生かして最大限音圧にするには40W出力が要るはずです。

波形解析すると波高値CFクレストファクタの差が良く分かります。
正弦波の波高値1.4に比較して音楽はピークと実効値が12dBで実質9dB差で電力差8倍位が殆どで12dB以上だと平均音が小さくなるし、
6dB差（実質3dB差）電力で2倍差以内に圧縮して歪が大きな音楽では海苔波形と言われるように大きな音になります。

ピークはピークメーターやレベルメーターでしか測定できないし、
耳で聴くことが困難なので騒音計やVUメーターで最大PGMを瞬間ピークと錯誤する人が多いと思います。

オーディオ界の今は実効値とピーク間差が8倍位在る事実が周知されていないので納得できる回答が得られませんでした。
一旦終了させて頂いて別の視点で再質問したいと思います。
多くの回答ありがとうございました。

回答No.12

HAL2（@HALTWO）

A No.11 HALTWO です(^_^)/

＞『音楽の主流波高値12dBで、スピーカーの性能を最大限生かして最大出力に出来る』アンプの組み合わせに適しているアンプ出力の計算をお願いします。
＜『』で囲んだ文の意味が良く解らないのですが「聴感上の最大音量部となる Fortissimo 部分よりも 12dB 高い音圧が Speaker の Peak 許容入力にするには Amplifier の定格出力をどの程度にするべきか？」という事でしょうか？

……であれば Amplifier の Peak 出力が Speaker の Peak 許容入力よりも大きければどのような出力の Amplifier であろうと条件を満たせます。
例えば Peak 許容入力 40W の Speaker が Peak 許容入力に達する Power をブチ込める Amplifier は Peak 出力 40W 以上であれば良く、Peak 出力 160W の Amplifier で Speaker を壊したくなければ Amplifier の Volume Controller を 6dB 以上絞ってやれば良いだけの事です。
では「Peak 出力 40W の Amplifier であれば Speaker の性能を最大限活かせるか？」と言えば「出力比較では活かせるか活かせないかの目安にはならない」としか言いようがありません(^^;)。
Speaker の性能を最大音圧 Level だけで判断しているのであれば「ちゃんと活かし切っていますよ」と言えるでしょうが、40W 以上出せる Amplifier はどれも同じ音色のものなどなく、各々独自の Sound Character を有していますので「どの Amplifier がその Speaker の魅力的な音色を最大限に引き出せるか？」を推測するのに出力だけを見ても推測できよう筈がありません。
例えば低中域は惚れ々々するほど美しい音色なのだけれど高域に行くにつれて耳障りで嫌な音を出す Speaker の魅力を最大限に活かす Amplifier は「高域ほど耳障りで嫌な音を出す Amplifier」ではないですよね？……求める Amplifier の音色感は逆に「高域ほど耳当たりに柔らかい音色感を呈する Amplifier」である筈です。……ここでは Peak 出力 40W 以上である事は最低条件ながらも Speaker を良い音で鳴らす Amplifier である事の方が重要ですよね。

殆ど全ての Amplifier には Rotary 式 Volume Controller が付いているものですが、Rotary Volume Controller は Full Open (右端) に近い範囲も Full Attenuation (左端) に近い範囲も音色感を汚すものが多いのが現状です。……固定抵抗切換型ならばそうでもないのですが、可変 Volume Controller では余程の高級品 (Controller だけでも数万円する) でもなければ右端と左端付近は特性も音色感も乱れます。…… Mixer Console 等に用いられる Slider 式可変 Level Controller は Rotary 式とは異なる使い方をするものですので何とも言えませんが……。
Full Open 側は無音再生時に Pre' Amplifier 段の Floor Noise や電源部から混入する Noise が聞こえるものですし、Full Attenuation 側は左右で Level や周波数特性感の Balance がずれたり右端同様に Floor Noise が上がってくるものも多々あります。
この事から Peak 出力 40W の Amplifier で Peak 許容入力 40W の Speaker に Fortissimo 時 2.5W (Peak -12dB) 内外ブチ込んで鳴らしていたのでは Volume Controller の位置が 2 時以上になってしまうでしょうから、無音時には Speaker から Noise が聞こえてしまうでしょうね。
Discrete Transistor Amp' 時代は 100W 前後の定格出力がないと重低音域で電源不足に陥るとして巨大な電源 Condenser や Transformer を搭載した Amplifier が持て囃されたものですが、Tube Amp' や Class D IC Amp' はそんなことはありませんので、良い音で聴きたいという音量 (普段よりもちょっと大きめ？) で Volume Controller の位置が 10 時～2 時ぐらいに収まるようにするのが普通だろうと思います。
そのような使い方をするのであれば聴収位置での Fortissimo 音量は 90 Phone 程度でしょうから +12dB の余裕を持たせても 100 Phone をちょっと超える程度まで出せれば良いということになり、聴収位置が Speaker から 2m 離れていて 90dB/Wm の能率を持つ Speaker であれば十数W の Peak 出力を持つ Amplifier で充分でしょうから、三極管 4 本の Single Push Pull Tube Amplifier や Beam 管 2 本の Single Push Tune Amp' でも余裕でしょうね。
でも Speaker の能率が 80dB/Wm に近いものなのであれば兎も角も 90dB/Wm 以上のものを定格 10W (Peak 40W) 出力の Amplifier で Drive すると Amplifier の Volume Controller は９時～10時を下回るかも知れず、Speaker の性能は活かせても Amplifier の性能は活かせないかも知れませんね(^^;)。
87dB/Wm の Full Range Speaker を中心に据えた Desktop Speaker を定格最大出力 3W の Kit ものの Tube Amp' で駆動して 60cm ほど離れた位置で聴く私の場合、あまり大きな音は出さないので,、付属の可変 Volume Controller は固定抵抗切換型に交換しています(^^;)。

素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

アンプの電源がプアなものはPeak 出力が大きいが、安定化電源でピーク出力が出ないのもあります。
定格出力40W以上のアンプでレベル調節すれば良いことは分かります。

一般的に、アンプをクリップさせずに、使用するスピーカーの最大出力を得るためには、そのスピーカーのPGM許容入力と同等の出力のアンプを選びます。
http://yamaha.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/6914/related/1/session/L2F2LzEvdGltZS8xNjA2NjA2MjU3L3NpZC9vRG9KdWNabw%3D%3D
記事でスピーカーのPGM許容入力20W(＝定格入力10W)に適するアンプは定格出力20Wになりますがなぜでしょうか？

回答No.11

HAL2（@HALTWO）

A No.4 HALTWO です(^_^)/

＞20Wアンプではピーク部40Wが再生できないので平均出力が1/8＝2.5Wにせざるを得なくなって40Wアンプよりも音圧が小さくなるはずなのになぜこれがスピーカーの性能を最大に生かして最大音量になると言う理論がどうしても分からないのです。 計算して頂けませんか？

Speaker の性能は最大音圧ではありません。
聴収位置で室内暗騒音 Level となる 50 Phone 内外から最大聴収音圧となる 90 Phone (或いは 100 Phone) 内外までの 40～50dB という Range 内で如何に Smooth に、細かい響きまで再現できるかという応答性の善し悪しが音色感の善し悪しを決定すると思っています。……だから単なる周波数特性や歪特性のような 2 次元 Graph よりも過度特性の 3 次元 Graph の方が Speaker 性能を推測し易かったりするのです。
家庭での再生は部屋の大きさや周囲の住人との関係にもよりますが、聴収位置で 90～100 Phone の最大音量を得られるものであれば充分な筈で、爆音再生ができる恵まれた環境であれば 100 Phone 以上を目指すのもアリというところでしょう。……私が INFINITY Emit-K Tweeter に火を噴かせた環境も BOSE M901CSIV を PHILIPS DFA1000 (MARANTZ PM99SE) で鳴らす環境だったのですが、Volume Controller 2 時超えで Cymbal 音が Emit-k を吹き飛ばしました(笑)。

Speaker というものは 50 年以上も前に技術が確立してしまって、それ以後は根本的 (構造的) 革新がなされないままに現在に至っているものでして、Amplifier といった電気回路の性能に較べると、過度特性や歪率という点では目も当てられないほど(笑)酷いものですので、Speaker の性能を最も活かすために Amplifier の性能を適合させるなどという考えは捨てた方が良いと思いますよ……Amplifier の性能って Speaker の性能に較べると月とスッポン、天と地との開きがあるほど高性能ですので……。

下 URL は 15 年程前の Data ですが、当時話題をさらった 300 万円/pair の Studio Monitor Speaker System (B&W 800D) でさえも 1W 入力時 200Hz～8kHz でやっと THD 0.1% をちょっと切るかなという程度、Impedance Curve を見れば 2W、4W と Power をブチ込むほどに周波数特性も歪率も大きく劣化して行くであろう事が見て取れると思います。

http://shigaarch.web.fc2.com/electrostaticSP.html

昔から STAX 社製 Condenser Headphone のあまりの歪み感のなさに Chamber Classic ではコレしかないという Mania がいるものなのですが (私もそうです(^^;))、だからと言って Jazz や Rock も心地好く聴けるかというと決してそうではなく、同じ Acoustic 楽器を用いる Jazz Violin 曲でも ALTEC や JBL 系の音色感を呈する Speaker System の方が遙かに心地好く感じてしまいます。

無歪再生への追求はかつて TRIO (現 KENWOOD) 社より Speaker まで Amp' の NFB (Negative Feed Back) Loop に組み込む Σ Drive (だったかな(^^;)) という Amplifier 形式が開発された事があったのですが、無歪 System の音が良いと感動する人は殆どいなかったようで、あっと言う間に廃れましたね(^^;)。

その理由を私は「作品が作られた時の Studio Monitor System が音を決定している」からだと思っています。
70 年代は ALTEC 620 系、70 年代末から 80 年代は ALTEC 620 系に 15inch Woofer を加えた UREI とか JBK 43xx Series といった広帯域大音量の American Monitor か Bextrene 樹脂 Coating Cone Woofer + CELESTION HF1300 Soft Dome Tweeter による欧州各社の BBC Monitor Series といった UK Monitor が双璧をなし、90 年代からは Digital Sound 環境化に伴って Studio Monitor Speaker System の標準と言うか至高の System が様々に分化したことによって Media Label の音色感に統一感が薄れていったように思うのですが、そんな様々な音色感で作られる現代の Media Source に対して自分好みの音色感を求めるには最早 User が自分自身で音色感を変える Post Production 環境を構築せざるを得ないと考えるようになりました。
そんな事から現在の私は Music Source を全て PC (Personal Computer) に Digitize し、気に入って何度も聴く曲は Graphic Equalizer、Compressor、Enhancer、Echo、Phase Shifter といった Software を駆使して Speaker 出力用と Headphone 出力用、更には高域強調風、極低音強調風といった複数の Original Data を創っており、再生装置も DAC 3 基、Headphone Amp' 2 基、Headphone 3 基、Speaker 駆動 Amp' 2 系統 (真空管は御気に入り 2 種から選択)、Speaker System 2 系統 (1 系統は 3 Amp' 3 Way) を切り替えて、その時の気分で聴きたい音色で聴いています(^^;)。

何やら複雑な System 構成ですが(笑)、全て 2 段 Bed の下側を Desk とした部分に収まる Desktop System となっており、6 畳の自室からの騒音が他室に迷惑が及ばぬよう、100 Phone (計算上 Peak は 110 Phone を超えている(笑)) Over の爆音で聴くのは Headphone でのみになっています。

耳内血流音が 30 Phone 近く、寄る年波で耳鳴りを起こしている事や生活 Noise による暗騒音で 50 Phone 以下はまず聴き取れないでしょうが、 Headphone ですと 110 Phone 以上の Peak 音に追従してくれますので 60dB 以上の Dynamic Range を得られます……実際 Amplifier の Volume Controller を別の製品に交換して Floor Noise が変わったり、音色感が変わる事を何度も体験していますし……。

でも Speaker System だと Room 暗騒音の 50～60 Phone に対してせいぜい 90～100 Phone の Peak 音ですから 40～50dB の Dynamic Range しか得られないものです……だから 1970 年代の Phono Disc Player が S/N 比 50dB 以下であろうと Cassette Tape Recorder の実効 S/N 比が 50dB 程度であろうとも充分に HiFi 音と言われたものなのですし、歪率も上記 URL Page の図を見て判る通り 1%～3% の THD なんて歪み感ではなく音色感の違いでしかないものです。

その大切な Peak 録音 Level -40～-50dB までの Range を如何に美しく再生できるかが鍵であるのに対して Peak -96dB 以下の 24kHz 以上をどうたらと言った昨今のハイレゾ趣向はどうにも眉唾にしか思えません(^^;)。

音色感は Sin 波 Sweep Graph のような Static な測定による Level や Distortion では推し量る事が困難な Dynamic な変化を感じるものですので、Scalar 値による計算では予測困難だろうと思いますよ。

素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

歪は原音の倍音が出る比率なので歪むと高音域が大きくなって耳で分かりにくいピークを歪として感じるようになるけど分かり難いように業務用は3％以下にするようですし、10％歪は多くの人が感じる実用最大出力とするようにボヤーと聴いていると分かり難いのは確かです。

PAやホームシアターなどでスピーカーが出せる最大音圧の設計が必要な機器もあります。
音楽の主流波高値12dBで、スピーカーの性能を最大限生かして最大出力に出来るアンプの組み合わせに適しているアンプ出力の計算をお願いします。

回答No.10

FattyBear

「スピーカーの接続変更」でのコメントで”スピーカーのインピーダンスが大きくても小さくても出力が小さくなるのはヘッドホンアンプなどと同じことを追記させて頂きます。”は少し違います。ヘッドホンアンプでわざわざ出力に抵抗を入れて出力インピーダンスを高くする必要はありません。またインピーダンスマッチングの必要もないです。抵抗を入れないと出力レベルが高すぎるのであればアンプのゲインを下げればよいことです。参照URLにも書かれていますがただのパワーアンプ回路で出力インピーダンスがほぼ０Ωのヘッドホンアンプなら接続されるヘッドホンに印加される電圧はヘッドホンのインピーダンスに関わらずに一定です。ヘッドホンの入力電圧に対する音圧レベルの特性の差で多少、音の大きさに差が出るかもしれませんが大差はないと思います。この方がヘッドホンやイヤホンのインピーダンスの違い
に関係なく使えます。

補足

アンプは負荷インピーダンスが小さかったりして大電力になって許容電流を超えるようになると保護回路が働くので超えないようにゲインを下げれば良いことであって、負荷インピーダンスが小さくても出力を下げれば使えます。
アンプの設計では最適インピーダンスから外れると出せる出力が小さくなります。
イヤホンやヘッドホンアンプでは定電圧でも定電流駆動でも音質no
違いが少ないくて出力抵抗は必要が無いけど保護のために入れるものがもあります。

パワーアンプで出力インピーダンスが０Ωなら出力電圧は変わりませんが、真空管アンプなどでダンピングファクタ―1なら出力抵抗(内部抵抗)と負荷抵抗が同じなので出力電圧が1/2に低下して電力が1/4（音圧が-6dB）に低下します。
）

回答No.9

FattyBear

「スピーカーの接続変更」の回答に対しての意見です。
アンプはトランジスターのＯＴＬアンプと推測して３Ωのスピーカーが接続されていたところに６Ωのスピーカーを接続したのであれば最大出力が半分になるだけです。アンプからの最大出力電圧はスピーカーのインピーダンスが変化しても変わりません。（ショート状態は除く）当然、壊れません。アンプが仮に真空管アンプで出力トランス付きのアンプであればインピーダンスが合わないので半分以下の最大出力になります。どちらの場合でも３Ωから６Ωに負荷が軽くなる方向なのでアンプは壊れません。スピーカーも壊れません。
ですので、nijjinさんの回答は間違っています。
もし６Ωのスピーカーが正規で３オームのスピーカーに変更したら最大出力が２倍になりますし、アンプが壊れる危険性もあります。
真空管アンプ（出力トランス付き）の場合は出力の増減は不明。

お礼

https://okwave.jp/qa/q9686096.html
スピーカーの接続変更　2019/12/04
コンポSC-PMX100のスピーカーは3Ω・最大入力60Ｗですが、
6Ω・最大入力120Ｗのスピーカーに変更した場合はスピーカーの抵抗が低すぎて電気が流れ過ぎる＝軽いショートのような状態となります。・・・とありますが、
３Ωのスピーカーが接続されていたところに６Ωのスピーカーを接続したのであれば最大出力が半分になるだけであるし、
アンプの最大出力電圧はインピーダンスには無関係で壊れないのでnijjinさんの回答が逆で間違っていると指摘されたのですね。

但し、６Ωのスピーカーが正規の設計であれば、３Ωのスピーカーに変更すると出力が２倍になってアンプが壊れる危険性もありますが、
1/8位出力にするなどの電流制限回路が働くとか、出力レベルを小さくすれば使えます。
スピーカーのインピーダンスが大きくても小さくても出力が小さくなるのはヘッドホンアンプなどと同じことを追記させて頂きます。

回答ありがとうございます。
一般にピークが40W(PGM20W)スピーカーに20Wアンプが最適との理由が分かりますか？

回答No.8

altium106_2

補足から質問者さまに確認をしたいのですが、質問の目的は用意していただいた設問、選択肢への回答なのでしょうか？学術論的な回答なのでしょうか？結局、私の回答は、設問に対して製品を壊さず最適解を目指す一般的な回答でしかありません。

実際のところ、スピーカーの定格やアンプの定格などは気にしなくてもいいという考えもあります。スピーカーを壊さないようアンプを調整すればいいだけなので。そういう意味では”(1)40W（ピーク入力と同じ）”も正解だと思いながら、回答する側としては壊す可能性のある回答を出来ないので、一般的な最適解として"(2)20W（PGM入力と同じ）"を回答するようになるのです。

　特性などから論じれる最大音圧が得られなくても、スピーカーの壊れるピーク値が示されていて、アンプの定格も示されているなら、色々な理論があってもその条件下で選ぶしかありません。定格の組み合わせを無視して理論を基に選定をするなら、スピーカーのピーク値をはるかに超えたアンプを選んでも正解かと思います。スピーカーのピーク値を余裕で超えてドライブ出来るという事は、歪みなくピークを再生できる条件をパス出来ているので、あとはスピーカーを壊さないようアンプを調整し、スピーカーの最大音圧を得るようにすることができると思います。これができるかどうかです。

PAなどの音響設備設計の場合は、現場ごとの差、機器ごとの仕様の誤差もあるでしょうから、画一的には論じれないような気もします。

>ピークの瞬間40Wの歪みない再生を諦め歪みの影響範囲が小さくス>ピーカも壊す可能性の低い20Wでも正弦波で定格10Wスピーカーに>入力すると発熱で壊れます。

　う～ん、正弦波を入力するのですか？
　これを言ってしまうと、当初の質問への回答は20Ｗでもダメで、選択肢の中からでは（３）10Ｗとなってしまいます。
　回答する側にとって、製品を選択する理由に組み合わせとして壊れる可能性のある製品を選定するという回答は無いように思うのですが。

>ピーク40Wを再生出来ない20Wアンプがスピーカーの性能を最大音>圧に出来る設定なのでしょうか？

　提示された条件下では、スピーカーが万が一壊れても良いならピークの瞬間40Wでも歪みない再生が見込める40Wが正解で、壊さない範囲でなら20Wでしょうか。

私も知らないことが多かったので、やりとりの中で教えていただいた事を踏まえると、設問の選択肢は・・・

>(1)40W（ピーク入力と同じ）→スピーカーが壊れる可能性、ピークの瞬間40Wも歪みない再生が可能。
>(2)20W（PGM入力と同じ）→ピークの瞬間歪みが生じる。一般的な使用方ではスピーカーを壊す可能性は無い。
>(3)10W（定格入力と同じ）→ピークの瞬間歪みが生じる。最大音圧を得られない可能性が高い。

・・・と言う所でしょうか。

　特性云々は動画や質問者さまの書かれた通りかと思いますが、最後は壊れる壊れないが選定の中では大事なパラメータかと思います。

お礼

詳しく検討して頂いてありがとうございます。
ですがなぜ良いのかは実用上でと言うことだと思います。
音響界では理論的説明がないので独学するしかない状況です。
>(1)40W（ピーク入力と同じ）→HiFiに良いとされているが違うと思います。
スピーカーが壊れる恐れがあるのでレベルに注意で、ピークの瞬間40Wは直線部が悪いので少し歪む。
>(2)20W（PGM入力と同じ）→一般に良いとされる組み合わせですが、根拠が分かりません。
ピークに比較的直線部を使うので(1)より歪みが良くなるが音圧が-3dB(1/2)になる。
一般的に音楽の強音部だけなら良いが、連続で20W入力されると定格10Wスピーカーは壊れる。
>(3)10W（定格入力と同じ）→放送設備など業務用に多いと思います。
ピークに特性の良い直線部を使うので一番HiFi再生出来るが音圧が-6dB(1/4)になる。
定格10Wスピーカーが壊れないが、極端に歪ませると高音部で20W位になるのでツイーターが壊れる恐れがある。
以上のように検討していると世間の評価とは逆ではないか？と言う思いが強くなっています。

回答No.7

altium106_2

補足からですが、
>正弦波を20W入力すると最大許容20Wスピーカーは壊れます。
>ですが、普通の音楽では歪なく聴いている時は波高値が大きくて、
>ピークが40Wでも平均は1/8の5W位の出力なので壊れませんが、
>ピークの瞬間40Wが再生出来ないので歪むと思います。
>https://www.youtube.com/watch?v=W7WaSTX9rHI&t=1s
>出力20Wが良いとの理由を教えて欲しいのです。

動画にあったような検証をした経験はありませんが、今回の場合、仮にピークの瞬間40Wを歪みなく再生出来るとして、選択肢の中から40Wのアンプを選ぶのを適正とした場合、ピークの瞬間40Wの歪みない再生の為にスピーカーは壊れませんか？

今回用意された選択肢から選ぶ場合、壊れるか壊れないかが先にくると思います。それが、ピークの瞬間40Wの歪みない再生を諦め歪みの影響範囲が小さくスピーカも壊す可能性の低い20Wを選択しなければならない理由の一つかとも思います。

一般的な製品選択の場面では、リンクを貼らせていただいたヤマハの考え方が正解かと思いますが。

お礼

歪が出ないように音楽を聴く場合に、音響界ではピークの瞬間は定格の1/4以下の電力でしかないのでので40Wの表示が出来ています。
発熱で壊れませんし、振動板振幅が定格の2倍電力4倍になって直線性が劣るけど底突きや飛び出しが無いと言う限度のはずです。
その時の平均電力は5Wrms位なので連続入力できる定格が10Wなら発熱で壊れることはありません。

ピークの瞬間40Wの歪みない再生を諦め歪みの影響範囲が小さくスピーカも壊す可能性の低い20Wでも正弦波で定格10Wスピーカーに入力すると発熱で壊れます。
レベルメーターソフトで音楽波形を見ると、
瞬間過ぎて耳や騒音計などに感じにくいピークと音楽の最大部で耳で感じる最大実効値が平均実効値の+3dB電力2倍位なのでそこまで使う方が良いのでは？と想像しているように思います。
ヤマハのリンクには理由が書いてないので分からないのです。
ピーク40Wを再生出来ない20Wアンプがスピーカーの性能を最大音圧に出来る設定なのでしょうか？

回答No.6

FattyBear

あなたはどのくらいの音量（ｄＢ）をお望みなのでしょうか？
それによりパワーアンプの出力が決まります。
”音楽は波高値が大きくてピークと平均との差が12dB位が多いで10W出力アンプではピーク40Wを再生すると歪むはずです。”ですから聞いていて歪みが気にならないレベルで聴けばよいかと思います。
音楽によりダイナミックレンジはまちまちです。考え方として必要な音量を得るためのアンプの定格出力に対して余裕のある許容入力のスピーカーを使うということだと思います。数値的にこうだ！とは言えないと思います。音がどの位（レベル、間隔）で歪む（クリップする）のかの感じ方は人により異なりますし、アンプ側のクリップの仕方にも関係します。蛇足ですが・・・
フルパワーで連続サイン波で駆動させるとアンプ側の出力トランジスターまたはパワーＩＣが熱暴走する危険があります。
スピーカーもボイスコイルが焼損する危険やコーンエッジの破損の危険があります。それに騒音で聞いていられません。ちなみにアンプの無歪み定格最大出力をを測定する際はダミー抵抗（４or8or16Ω）数１０Ｗクラスのホーロー抵抗を使います。場合により水に浸けて水冷します。

お礼

音楽によりダイナミックレンジはまちまちですが、ピークを歪なく聴いている時に平均出力は1/8と言うように音楽ソフトの多くは12dB差で電力では9dB(8倍差)が多いです。
地デジでは21dB差もありますが、12dB差にそろえていることが多いです。

HiFiやホームシアターやPA、SRでは最大に生かすスピーカーの使い方が望まれます。
必要な音量を得るためのアンプの定格出力に対して余裕のある許容入力のスピーカーを使うということははっきりしています。
フルパワーで連続サイン波で駆動させるとアンプ側の出力トランジスターまたはパワーＩＣが熱暴走する危険がありますので数分以上連続では1/8以上出力できないようにするかシャットダウンするかヒューズや保護回路が付いているようです。
スピーカーもボイスコイルが焼損する危険やコーンエッジの破損の危険がありますが映画館などのように爆音部でピーク110dB(平均100dB)を離れた距離で得ようとすると大入力スピーカーやアンプが必要になるのですが最適組み合わせ理論の詳しい説明が無いのが現状ですので質問しています。

回答No.5

iBook 2001（@iBook-2001）

はじめまして。

スピーカーから、最大音量を得る。という考え方でよろしいのでしょうか？

その場合は、最低20W以上のアンプであれば。という考え方もできますし、全く違う考え方から80W以上のアンプの方が良い。という考え方もできます。

あくまで、考え方の方向性と、実利用時の安全配慮への気配りが合っている場合での話となります。

聴感上で、とにかく大きな音を出しながら、破損などの懸念が小さくできる方向。という発想もあります。
この方向は、半導体アンプではなく、真空管アンプの特徴を利用します。

半導体アンプは、最大出力を超えると、一気に歪が増大した上に出力の増大がバッサリと抑えられてしまう傾向にあります。
（その状態を「ハードクリップ」などとも言います。）
それに対して、回路設計でも多少違っては来ますが、多くの真空管アンプでは、最大出力値より割と余裕があって、徐々に歪が増していきながら、徐々に出力増大が減少していく傾向になります。
（「ソフトクリップ：」とも言います。）

このため、急激な歪発生と朱鶴奥野頭打ちがゆるやかな管球アンプでは、一部の瞬間最大部分だけがやや歪んで適度に抑えられ、平均出力は大きくなっても、スピーカーへの負担が少なく済む。という状況になります。

まだ半導体アンプが登場して間もない頃、多くの人が混乱しました。
測定結果と、試聴感では、アンプのワット数と音の大きさに大きな違いがあるのでは、、、と。
その状況から、半導体アンプと真空管アンプでは、実際のワット数と聞いた時の最大音量感には、3倍？5倍？という違いがあるのではないか、、、そして「3倍理論」「5倍理論」などと論争があった（らしい）

現代では、おおむね3倍という考えが一般化しています。
ギターアンプなどで、真空管式で30W級と、半導体式の100W級が、実用的には同じ音量範囲と考えられています。

これらを踏まえた上で、真空管アンプの12Wから25W級を組み合わせたとき、おそらく「最大音量（感）」を得られやすい。ともいえるでしょう。

あと、かなりの大音量域になりますと、ヒトの聴覚特性から、低域を絞っても「十分な低音感」が得やすくなります。
スピーカーの最大入力って、大半が「電気的特性」から算出されていたり、試験信号なども帯域制限を行ったりで、最低域の課題振幅という、メカニカルな耐久性まで保証した数値ではありません。
そのため、低域を絞る＝もう一歩、大きな音まで出せるようになる。という部分もあります。
（極端な例として、かなり遠方まで音を届ける防災無線のラッパ型スピーカー。低音は最初から出ないようにして、ものすごく大きな音でも明瞭な言葉が伝わりやすくできる設計です。）

あと、もう一つ。
瞬間ピーク音が多々含まれるコンサート会場などのPAシステムとしては、大出力でも効率が良い半導体アンプが用いられますが、「アンプの最大出力に対して、平均音量時で1/8までで運用」というのが浸透しています。（家庭用とは、また違った前提なども在ります。）

「大きな音」を得るためには、ワット数も重要な話ですが、利用環境や利用目的、運用管理状況なども含め、総合的に必要音圧を確保できるように考えていく方が良いと思います。

壊れるかどうか？という「数値」よりも、「正しく、綺麗な音で、どこまで出せるか。」という部分も考えませんと、「音楽」ではなく「騒音」になっちゃいますから。。ねぇ。

お礼

真空管アンプでは圧縮されてクリップが3～5倍違うとか回答が大変参考になりました。
ですが、ヤマハPA記事にある定格出力20WアンプがPGM20W（定格10W)スピーカーの最大音量に適している理由が分かりません。
20W出力では40Wピークを再生出来ないので40W出力よりも平均出力を1/2の-3dBに小さくするしかないはずですがどうでしょうか？

回答No.4

HAL2（@HALTWO）

＞音楽で最大出力を得るのに適するアンプの定格出力は？
＜そんな決まりはありません(^^;)。
逆に聞きますが「音楽で最大の音量ってどのくらいの音量だと思いますか？ Concert Hall の一番手前と一番奥とでは最大音量や音色にどれほどの違いがあると思いますか？」

Orchestra Classic 演奏で、天井から吊された Microphone が受ける最大音量は 120 Phone 程になる事があるそうです。……Tchaikovsky 1914 みたいに大砲なんか鳴らされたら 120 Phone を軽く超えてしまうでしょうが……(^^;)。
……私は US で南北戦争当時の大砲を鳴らす Tchaikovsky 1914 の野外演奏で大砲の直ぐ側にいたのですが、耳に指を突っ込んで構えたものの身体中に振動の衝撃が来て、砲手さんと笑い合ったのを覚えています(^^;)。……勿論、その聴収位置での音楽演奏の音は Balance が滅茶苦茶の酷い音色でしたが……(笑)。

それを御家庭で「同じ音量で再現したい」とでも？
そんな事をしたら近所から苦情どころの話ではなくなります(^^;)。

RMS とか PGM とか PEAK 等で示される Speaker 許容入力値はそれ以上の電力を入力すると Speaker が破壊されますよという意味の数値であり、良い音で鳴らせる数値ではありませんし、RMS：PGM：PEAK＝1：2：4 という机上の決まり事で記されているだけですので、RMS 値で 10W で壊れたからと言って Peak で 40W 以下であれば耐えられるというものではありません。……現在の私の System も 耐入力 2W/rms という表記ながら「3W 以上ブチ込むと保証できないよ」みたいですし……(^^;)。

私は耐久入力 (RMS か PEAK かは忘れました) 15W の Tweeter を最大出力 100W の Amplifier に繋いで 2 度も火を噴かせた経験があります(笑)……振動板に Coil が Print された平面 Tweeter なので Coil が焼き切れた瞬間は本当に火花が飛んでいましたね(^^;)。

そもそも Speaker に無理な Power をブチ込んでも音が歪むだけでちっとも良い音にはなりませんので、適量の音量で最も歪みなく音を出せる事を目指すべきです……私が壊した Tweeter は音色なんか判らない 13kHz 以上を受け持たせていたので破損限界に近い数W の入力があっても良いと思っていたのですが、15W 以上入力された事が 2 度あったわけですね(^^;)。

Speaker を最も良い音で鳴らすための適正入力電力幅は Speaker によって異なります。
例えば PA (Public Address) Speaker とか劇場用 Speaker と呼ばれる Speaker 群は家庭で丁度良いと感じる音量よりも遙かに大きな音量を求められるものですので、そんな Speaker を「蚊の鳴く声、ブヨの鳴く声」みたいな小音量で鳴らしても良い音にはなりません。
一般的な家庭用 Speaker は聴収位置で音楽の Fortissimo 部分 (Peak ではない大音量部分) が 80～90 Phone を超えるような音量にすると家族や隣人から苦情が来るでしょうからその辺りを目安に設計されている筈で、User もその辺りを目安に Volume Controller を絞っている筈です。

Speaker の Catalog には 1W 入力当たりの出力音圧が記されている筈です。……90dB/m at 1W とか 90dB/W at 1m 等という値です。
これは Speaker から 1m 離れた位置で測定すると 1W の入力で 90dB (90 Phone) の音量が得られるという意味です。
Speaker から聴収位置までの部屋の構造によって多少異なりますが、距離が半分になれば音量は 3～6dB 強くなり、距離が倍になれば 3～6dB 弱くなります。

80～90 Phone で家族や隣人から苦情が来るのですから 90dB/m at 1W の能率を持つ Speaker ですと 1W 入力で既に苦情をもらうほどの大音量になっています(^^;)。
まぁ音楽の大音量時と実際に記録されている Peak 録音 Level (Digital Source では Clip 値) とでは 20dB 近い開きがありますので Clip 録音 Level 限界まで再生可能な余力を持たせようとすれば 1W の 20dB 上となる 100W の出力が欲しいところでしょうが、家庭用 Speaker で 100W 入力に耐えられるものなんて滅多にないでしょうから、そこまで要求するのは無理があるでしょうね。……PA 用ならば可能でしょうが、苦情に気をつけないと(^^;)。

10～30 年ほど昔の Amplifier (真空管式と Class D IC Amplifier の間に存在した Transistor 式の Amplifier) では Class B Mode 1kHz で 100W 級の出力を出せるものでないと 20Hz といった極低音での再生では数W 出力程度でも不安定になるという性格があったのですが、現在の Class D IC Amplifier ではそんな癖はありませんので大出力 Amplifier ほど有利という事はありません。……極低音再生に関しては重低音専用の Class D Amplifier が内蔵された PSW (Powered Super Woofer) というものがありますし……。

現在では「大きな音を出したければ能率の高い大きな Speaker を用いる」のが正解で、Desktop 型のような小さな Speaker で大音量を求めるのはそもそもの前提からして間違っていますし、Floor 型でも小さな Speaker Unit を数個並べたような Speaker では ASW を加えない限りまともな爆音なんて望めないでしょう(^^;)。

そのため Speaker の許容入力値と Amplifier の最大出力値との間には「Speaker を壊さないよう Volume Controller を絞っている限りは何の関係もない」のが正解です(^^;)。

因みに現在 Desktop 型自作 Speaker System を用いている私の System では Amplifier は最大出力 3W/peak (0.3W 以下でやっと 1% 以下の歪率になる(笑)) の真空管式、Mid Range 用 Speaker Unit の耐入力は RMS 2W、Peak Music 3W、能率 87dB/Wm ですが、Speaker と聴収位置まで 1m もない Desktop System ですので 1W どころか 0.1W ぐらいしか用いなくても充分な音量が出ており、Amplifier も Speaker Unit も最も良い音色を出せる範囲で用いているみたいです(^_^)/。

素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

全帯域の1/10位である超高音13kHz以上なら10W位で良いはずなのにPGM15WのTweeterが定格7.5Wなら最大出力 100Wのアンプで壊れかもでもあるし完璧に歪ませて高音部で200W位になって火を噴いたのかもと思います。

普段1W平均以上の出力で聴くことはほとんどないので歪まないように音圧レベルだけに注意すれば良いのですが、
最大音圧にしたいときには組み合わせ計算が要ります。
HiFi用にはアンプの出力が大きい方が良いとの意見が多いので検討していくと逆にアンプの出力を小さくして音圧が小さくなっても歪が少なくなってHiFiに適していると思うようになっています。

スピーカー定格10Wの4倍40Wがアンプ出力に最適で平均出力が40/8=5Wになる計算のはずなのに、
20Wアンプではピーク部40Wが再生できないので平均出力が1/8＝2.5Wにせざるを得なくなって40Wアンプよりも音圧が小さくなるはずなのになぜこれがスピーカーの性能を最大に生かして最大音量になると言う理論がどうしても分からないのです。
計算して頂けませんか？