Vlastnosti lidského ucha

(Hodnoty jsou uváděny pro průměrné zdravé ucho osmnáctiletého člověka)
Lidské ucho vnímá úroveň zvukového signálu nikoliv lineárně, nýbrž logaritmicky. To znamená, že dvojnásobný přírůstek výkonu nevnímá ucho jako dvojnásobný, ale jako přírůstek odpovídající přírůstku logaritmické funkce. V praxi je uvedený rozdíl mírně nad hranicí rozpoznatelnosti. 
Tyto skutečnosti vedly k zavedení jednotky dB (pojmenované podle Alexandra Grahama Bella). Jedná se o poměrovou jednotku, která vyjadřuje poměr v logaritmické stupnici. Pokud jde o akustické vlnění, tak je to poměr naměřeného akustického tlaku k prahu slyšitelnosti.
Frekvenční rozsah lidského ucha je nejčastěji udáván 16Hz - 16 (20) kHz. Liší se člověk od člověka a s přibývajícím věkem se zmenšuje (především horní hranice).
Dynamický rozsah je vymezen prahem slyšitelnosti a prahem bolesti, který hraničí s krátkodobým až trvalým poškozením sluchu (velmi záleží na době působení). Tento rozsah je stanoven 0 - 120 dB (dynamický rozsah) resp. 2.10-5-2.101 Pa (akustický tlak) resp. 10-12-10-6 W/m2 (intenzita akust. pole - výkon na jednotku plochy). 
Tyto hodnoty platí pro frekvenci 1kHz. Ovšem lidské ucho nevnímá všechny frekvence stejně, jeho citlivost se velmi značně mění. Experimentálně byly zjištěny tzv. psychoakustické křivky stejné hlasitosti. Na nich jsou vyznačeny hladiny subjektivně stejné hlasitosti v závislosti na frekvenci. Z nich vyplývá, že frekvenční citlivost ucha se mění i se změnou hlasitosti. Nejcitlivější se jeví okolo 3kHz, směrem k okrajům spektra klesá. (Pokud mě paměť neklame, tak práh slyšitelnosti pro 20Hz leží někde kolem +50dB!). Obrázek jsem bohužel nesehnal.
Rozdíly ve vnímání hlasitosti různých frekvencí s objektivně stejnou úrovní vedla k stanovení nové jednotky - Ph (jeden phone - čti fón). Stupnice ve phonech odpovídá stupnici v decibelech pro frekvenci 1kHz, ovšem absolutní úroveň se pak pro jednotlivé úrovňové hladiny mění v závislosti na frekvenci tak, jak to odpovídá vlastnostem lidského ucha. To znamená, že zvuk libovolné frekvence o hlasitosti 60 Ph vnímá průměrný člověk stejně hlasitě jako 1kHz stejné úrovně v dB. Ve svém důsledku tak např. zvuk o frekvenci 100kHz nikdy nemůže za normálních podmínek dosáhnout prahu slyšitelnosti 0 Ph.

Charakteristická citlivost reprosoustavy

Vyjadřuje hodnotu akustického tlaku v ose vyzařování reprosoustavy ve vzdálenosti jednoho metru (pokud výrobce neuvádí jinak) při příkonu 1W (přesněji 1VA - VoltAmpéru). Typické hodnoty domácích reprosoustav jsou 85-90dB. Přičemž kvalitní ozvučovací soustavy mají citlivosti až 110 dB (oproti 90 dB je to 100x větší citlivost a tedy i akustický výkon) . Připomínám, že to platí pro příkon 1VA. Pro jiné vzdálenosti je třeba tuto hodnotu přepočítat. Intenzita akustického pole klesá s druhou mocninou vzdálenosti.

Výkon

Tato veličina vyjadřuje odpor, který klade zátěž procházejícímu střídavému proudu. Má stejné jednotky jako elektrický odpor, ovšem respektuje skutečnost, že zátěž má pro střídavá napětí mimo čistě odporové složky ještě složku kapacitní a indukční. 
Pro připojování reprosoustav k zesilovači platí, že připojená zátěž by zesilovač neměla přetěžovat. To se stane tehdy, když by pro určité výstupní napětí tekl zátěží větší proud než do povolené minimální zatěžovací impedance. Proto musí být impedance reprosoustavy stejná nebo vyšší než je minimální impedance uvedená na přístroji.

Limitace

Nejde o parametr ale o jev. Je způsoben přebuzením zesilovacího stupně příliš silným signálem. V praxi to znamená, že amplituda signálu se již nezvyšuje tak, jak by to odpovídalo vstupnímu sinálu, ale je ostře oříznuta na určité úrovni (dané napájecím napětím a vlastnostmi zesilovacího stupně), dokud vstupní signál neklesne zpátky pod kritickou hranici. To se na zvuku projeví dramatickým nárůstem harmonického zkreslení.
Tento popis vysvětluje pouze princip vzniku. V praxi se totiž v limitaci dějí ještě mnohem zajímavější věci. Vyčerpávající popis naleznete v literatuře uvedené závěrem.

Zkreslení harmonické (nelineární)

Zkreslení je vlastní každému elektroakustickému zařízení, ani zesilovače nejsou výjimkou. Dá se říci, že harmonické zkreslení vyjadřuje změnu tvaru výstupního signálu oproti signálu na vstupu.
Vzhledem k tomu, že libovolný zvuk (závislost okamžité amplitudy na čase) můžeme převést např. pomocí Fourierovy transformace na závislost amplitudy na frekvenci (tedy rozložit signál na jednotlivé harmonické složky - sinusovky), tak se změna tvaru vstupního signálu projeví jako změna spektra výstupního signálu, kterou již můžeme objektivně měřit. To se děje tak, že na vstup přivedeme sinusový signál např. 1kHz a na výstupu dostaneme tuto frekvenci zesílenou, šum a jednotlivé harmonické složky (celistvé násobky) původního signálu. Výsledné zkreslení je pak poměr efektivní hodnoty vyšších harmonických (samozřejmě i se šumem na těchto frekvencích) k efektivní hodnotě první harmonické. Toto zkreslení se pak značí jako THD+Noise (celkové harmonické zkreslení + šum).
Toto zkreslení se skládá z několika různých druhů (podle vzniku, projevů apod.). Jejich výčet a popis vzniku probereme snad někdy jindy, případné nedočkavce prozatím odkazuji na literaturu uvedenou v závěru.

Zkreslení frekvenční (lineární)

Toto zkreslení vyjadřuje rozdíly v přenosu frekvenčního pásma, respektive odchylky od konstantní úrovně dané zesílením. Pokud jde o akustické zařízení, jedná se o pásmo 20 Hz - 20 kHz, případně nižší, pokud šířka pásma je z nějakého důvodu menší .

Šířka pásma

Jde o rozdíl krajních frekvencí přenášených s poklesem 3dB (pokud není neuvedeno jinak), což představuje asi 70% jmenovité hodnoty. Cokoliv mimo tento rozsah je pak přenášeno s nižší úrovní. 

Odstup od rušivých napětí

Tento parametr vyjadřuje rozdíl úrovní nejsilnějšího signálu ,přenášeného bez limitace, a hladiny šumu v poměrových jednotkách dB. Zvýšenou pozornost na tento parametr si vynutilo zavedení digitálního zvuku. Jeho hodnota u zesilovače by měla být alespoň 100 dB v pásmu 20 Hz - 20 kHz.

Doporučená literatura