アンプにはどのくらいの出力が必要ですか?

コーヒーショップでフォークミュージックを演奏します。アンプにはどのくらいの出力が必要ですか?
私たちのロックバンドは2000席のコンサートホールで演奏します。何ワット必要ですか?
PAスピーカーを購入しました。破損させることなく、できるだけ大きな音で鳴らしたいです。どのアンプを選べばよいですか?

Crownでは、このような質問をよくいただきます。この記事では、その答えをご提供します。

まず、目的を明確にしてください。スピーカーを破損させることなく、できるだけ大きな音で鳴らすことが目的ですか?その場合は、以下のセクションをお読みください。特定の会場で特定の音量を実現することが目的ですか?その場合は、「出力と用途」というセクションをご覧ください。

スピーカーはどのくらいの出力に対応できますか?

これは、スピーカーのデータシートを確認することで判断できます。公称インピーダンスの仕様を確認してください。通常、2、4、8、または16オームです。次に、連続許容入力またはContinuous Power Ratingと呼ばれるスピーカーの仕様を確認してください。IEC定格または電力容量と呼ばれることもあります。

リミッターを使用してパワーアンプのクリッピングを防ぐことができる場合は、スピーカーの連続許容入力の2〜4倍の出力をチャンネルごとに供給するパワーアンプを使用してください。これにより、オーディオ信号のピークに対して3〜6 dBのヘッドルームが確保されます。スピーカーは、このような短期的なピークに対応できるように設計されています。パワーアンプのクリッピングを防げない場合(リミッターがなく、システムが過負荷になったり、ハウリングが発生したりする場合)、アンプの出力はスピーカーの連続許容入力と同等にしてください。そうすれば、入力を過負荷にしてアンプがクリッピングしても、スピーカーが破損することはありません。この場合、ピークに対するヘッドルームがないため、歪みを避けたい場合は、スピーカーを定格出力以下で駆動する必要があります。

主に軽いダンスミュージックや音声を扱う場合は、アンプの出力をチャンネルごとの連続許容入力の1.6倍にすることをお勧めします。ヘビーメタル/グランジを扱う場合は、チャンネルごとの連続許容入力の2.5倍にしてください。アンプの出力は、スピーカーのインピーダンス(2、4、8、または16オーム)に対応している必要があります。

例を示します。スピーカーのインピーダンスが4オームで、連続許容入力が100 Wの場合を考えます。軽いダンスミュージックを演奏する場合、アンプの4オーム出力はチャンネルごとに1.6 × 100 W = 160 W連続である必要があります。ヘビーメタル/グランジを扱う場合、アンプの4オーム出力はチャンネルごとに2.5 × 100 W = 250 W連続である必要があります。

これよりもはるかに高い出力を使用すると、スピーカーコーンを限界まで駆動してスピーカーを破損する可能性があります。はるかに低い出力を使用すると、スピーカーを十分な音量にしようとして、アンプをクリッピングするまで上げてしまう可能性があります。クリッピングは過熱によりスピーカーを破損させる可能性があります。したがって、スピーカーの連続許容入力の1.6〜2.5倍を維持してください。

出力と用途

このセクションでは、会場を大きくクリアな音で満たすために必要なパワーアンプの出力について説明します。基本的に、音響システムの音量が大きく、部屋が広いほど、より多くの出力が必要になります。感度の高いスピーカーは、感度の低いスピーカーよりも少ない出力で済みます。

以下のリストは、いくつかの用途に必要な総アンプ出力を推奨しています。各用途には、希望する音量と一般的なスピーカー感度に基づく出力範囲があります。

このリストを作成する際、以下の前提条件を設けました:

一般的なスピーカー感度は、ホームステレオで85 dB SPL/W/m、小型PAスピーカーで95 dB SPL/W/m、中型PAスピーカーで100〜105 dB、大型PAスピーカーで110 dBです。
推奨出力は、フォーク、ジャズ、ポップミュージックの信号ピークを10 dBとして算出しています。実際のピークは25 dBに達する可能性がありますが、聞こえない短期的なクリッピングを許容しています。
推奨出力は、高度にリミッターまたはコンプレッサーがかけられたロックミュージックの信号ピークを6 dBとして算出しています。
Crownのチーフアンプエンジニアであるジェラルド・スタンレーによると、アンプの連続出力とアンプのピーク出力はほぼ同じです。通常、ピーク出力は連続出力よりわずか1 dB高く、ピーク持続時間に依存します。

さまざまな用途で必要な総アンプ出力

ニアフィールドモニタリング:85 dB SPL平均(15 dBピーク)で25 W、95 dB SPL平均(15 dBピーク)で250 W
ホームステレオ:85 dB SPL平均(15 dBピーク)で150 W、95 dB SPL平均(15 dBピーク)で1,500 W
50席のコーヒーショップでのフォークミュージック:25〜250 W
150〜250席の中規模オーディトリアム、クラブ、または礼拝所でのフォークミュージック:95〜250 W
小規模野外フェスティバルでのフォークミュージック(スピーカーから観客まで50フィート):250 W
150〜250席の中規模オーディトリアム、クラブ、または礼拝所でのポップまたはジャズミュージック:250〜750 W
2000席のコンサートホールでのポップまたはジャズミュージック:400〜1,200 W
150〜250席の中規模オーディトリアム、クラブ、または礼拝所でのロックミュージック:最低1,500 W
小規模野外フェスティバルでのロックミュージック(スピーカーから観客まで50フィート):最低1,000〜3,000 W
スタジアム、アリーナ、または円形劇場でのロックまたはヘビーメタルミュージック(スピーカーから観客まで100〜300フィート):最低4,000〜15,000 W

アリーナでのロックコンサートは15,000ワット(ピークに対して6 dBのヘッドルームのみを許容)で駆動できますが、大規模なツアー音響会社が合計80,000〜400,000ワットを使用しているのをよく見かけます。それほどの出力が必要なのは、クリッピングなしに20〜24 dBのピークを処理し、広いエリアを均等にカバーするための追加スピーカーに電力を供給するためです。

1台のスピーカーが必要な総出力を処理できない場合は、総出力を複数のスピーカーと複数のアンプチャンネルに分散する必要があります。たとえば、希望する平均音量を達成するために1000ワット必要だが、スピーカーの許容入力が250ワット連続の場合を考えます。チャンネルごとに500ワットのパワーアンプを使用できます。各チャンネルに2台のスピーカーを並列接続します。そうすれば、各スピーカーは250ワットを受け取ります(異なるインピーダンスでのアンプ出力の変化やケーブル損失は考慮していません)。

2台のスピーカーを並列接続すると、合計インピーダンスが半分になることに注意してください。たとえば、8オームのスピーカー2台を並列接続すると、インピーダンスは4オームになります。この場合、各スピーカーはアンプの4オーム出力の半分を受け取ります。

出力計算ツール

Crownのウェブサイトには、特定の距離で希望するSPLを達成するために必要なアンプ出力を計算するツールがあります。また、オーディオピークに必要なアンプヘッドルームのdB数も考慮します。計算ツールに付随するテキストには、使用される計算式が記載されています。Crownの出力計算ツールに移動するには、次のリンクをクリックしてください: 計算ツール

この計算ツールを使用するには、スピーカー感度、ピークヘッドルーム、リスナー距離、および希望するSPLを知る必要があります。各要素を見ていきましょう。

感度

感度の仕様は、スピーカーのデータシートに記載されています。PAスピーカーの一般的な感度は95〜110 dB-SPL/watt/meterです。一般的に、大型スピーカーは小型スピーカーよりも感度が高く、高域ドライバーは低域ドライバーよりも感度が高くなっています。

ピークヘッドルーム

音楽には平均レベルより6〜25 dB高い過渡ピークがあるため、パワーアンプは歪みなくこれらのピークを処理するのに十分な出力を生成する必要があります。

たとえば、希望する平均SPLを達成するために100ワットの連続出力が必要な場合、10 dBのピークを処理するには1,000ワット連続、15 dBのピークを処理するには3,162ワット、20 dBのピークを処理するには10,000ワットが必要です。明らかに、ピークは平均レベルよりもはるかに多くの出力を必要とします。計算ツールのピークヘッドルームフィールドには、圧縮またはリミッターがかけられたロックミュージックの場合は6 dBを、圧縮されていないライブミュージックの場合は20〜25 dBを入力してください。聞こえない可能性のある短期的なクリッピングを許容できる場合は、10〜15 dBを入力してください。

音源からのリスナー距離

これは、スピーカーから最も遠いリスナーまでの距離です。観客の中に延びる複数のスピーカーを使用している場合、この距離は最も近いスピーカーからの距離です。たとえば、観客が100フィートの深さで、0フィートと50フィートの位置にスピーカーがある場合、リスナー距離は50フィートです。

この距離がわからない場合は、以下の一般的な値から大まかに見積もることができます。距離はメートル(m)で入力してください。

コーヒーハウス:16〜32フィート(4.8〜9.8 m)
小規模クラブまたはオーディトリアム:32フィート(9.8 m)
中規模クラブ、オーディトリアム、または礼拝所:45フィート(13.7 m)
2000席のコンサートホール:110フィート(33.5 m)
小規模野外フェスティバル:50フィート(15.2 m)
スタジアムまたはアリーナ:100〜300フィート(30.5〜91.4 m)

希望するSPL

以下に、さまざまな種類の音楽における一般的な音圧レベル(SPL)を示します。SPLメーターはC特性、スロー応答に設定しました。良好なS/N比を得るには、システムを背景騒音レベルより少なくとも10 dB高くすることが望ましい場合があります。

ニューエイジ:60〜70 dB
フォーク:75〜90 dB
ジャズ:80〜95 dB
クラシック:100 dB
ポップ:90〜95 dB
ロック:95〜110 dB
ヘビーメタル:110 dB。

その他の考慮事項

ここで説明した計算は、無響状態または屋外の条件に適用されます。音響システムが屋内の会場にある場合、室内の残響によりSPLは通常6 dB増加します。この室内ゲインを追加のヘッドルームとして活用できます。

ピークに対して1000ワットを供給する必要があり、スピーカーの連続許容入力が250ワットである場合を考えます。スピーカーのピーク許容入力は通常、連続許容入力の4倍です。したがって、そのスピーカーはおそらく1000ワットのピークを処理できます。つまり、1000ワットのアンプでそのスピーカーを駆動できるということです。ただし、その出力はピークに対して使用し、1000ワットで連続的にスピーカーを駆動しないことが条件です。言い換えれば、クリッピングするほどアンプの音量を上げないでください。

音響システムがアクティブクロスオーバーと各ドライバー専用のパワーアンプチャンネルを使用している場合はどうでしょうか。その場合は、各ドライバータイプごとに計算ツールを適用してください。たとえば3ウェイシステムの場合、サブウーファー、ミッドレンジドライバー、高域ドライバーについて個別に出力を求めます。3種類のドライバーはすべて、同じ距離で同じSPLを生成する必要があります。ホーンロードドライバーはサブウーファーよりも感度が大幅に高い傾向があるため、サブウーファーと同じSPLを生成するために必要な出力は少なくなります。

音響システムに、観客エリア内まで延びる複数のスピーカーがある場合を考えます。たとえば、100フィートごとにディレイをかけたスピーカークラスターを配置した野外フェスティバルや、天井取り付けスピーカー群などです。この場合は、近接する各スピーカークラスターまたは各スピーカーに計算ツールを適用してください。

Crownアンプ選択ガイド(総出力別)

必要な出力がわかれば、このリストからCrownアンプを選択できます。各パワーアンプは負荷インピーダンスに応じて出力が異なるため、このリストには重複する部分があります。

用途の拡大を見込んで、必要以上の出力を備えたアンプを選択することをご検討ください。また、必要よりも少し余裕のある出力を指定することが賢明です。システムの音量が大きすぎる場合はパワーアンプの音量を下げられますが、システムの音量が小さすぎる場合、パワーアンプを最大以上に上げることはできません。

総出力(両チャンネル合計)

25〜50 W: D-45
50〜100 W: 180A, 180MA, D-75A
100〜200 W: 280A, 280MA, CP660
200〜400 W: 1160A, 1160MA, CP660, CTs 600, XLS 202
400〜800 W: CE 1000, CE 2000, CH1, CL1, CTs 600, CTs 1200, K1, MA-602, MA-1202, SR II, XLS 202, XLS 402, XLS 602
800〜1,000 W: CE 1000, CE 2000, CH1, CH2, CL2, CTs 4200, K1, MA-1202, SR II, XLS 402, XLS 602, Xs500, Xs700
1,000〜1,500 W: CE 1000, CE 2000TX, CE 4000, CH2, CH4, CL1, CL2, CL4, CTs 1200, CTs 2000, CTs 3000, CTs 4200, CTs 8200, K1, K2, MA-1202, MA-2402, SR II, XLS 402, XLS 602, Xs500, Xs700, Xs900, Xs1200
1,500〜5,000 W: CE 4000, CH4, CL2, CL4, CTs 2000, CTs 3000, CTs 8200, I-T4000, I-T6000, K2, MA-3600VZ, MA-5002VZ, SR I, XLS 602, Xs700, Xs900, Xs1200
4,000〜8,000 W: I-T6000, I-T8000, MA-5002VZ

この記事で紹介したツールとアドバイスにより、音楽のスタイルと会場に適したワット数のパワーアンプを購入または推奨できるようになります。

参考文献:

Bradford Benn(Crown International 事業開発マネージャー)

Don & Carolyn Davis, Sound System Engineering, second edition. Howard W. Sams & Co., 1987, pp. 273-275.

John Eargle, JBL Professional Sound System Design Manual 1999 Edition (www.jblpro.com より)

David L. Glass(Crown International テクニカルサポートスペシャリスト)

JBL, Speaker Power Requirements. www.jblpro.com より。

Chuck McGregor, How Big an Amplifier Do I Need for a Loudspeaker?, www.live-audio.com/studyhall/watts.html.

Brad Nelson, Six and a Half Steps to Proper Amplifier Size, Syn Aud Con Newsletter (Vol. 27, No. 1, Winter 1999). 同号では、Pat Brown がアンプ出力の計算に関する記事を執筆しています。Brad Nelson の記事は、2000年9月号の Sound & Video Contractor 誌に「The Right Call」として再掲載されました。

Gerald Stanley(Crown International 研究開発担当シニアバイスプレジデント)

Syn Aud Con メーリングリスト。Pat Brown 氏および Brad Nelson 氏に特別な感謝を申し上げます。

Adam Anderson(計算ツールの JavaScript プログラミング)