Musikleistung

Bedeutung der Musikleistung

Musikleistung ist eine nicht genormte Leistungsangabe in Watt, die häufig für Audiogeräte wie Verstärker und Lautsprecher in der Werbung verwendet wird. Bei einem Lautsprecher hängt die tatsächlich abgegebene Schallleistung von der zugeführten elektrischen Energie und seinem Wirkungsgrad ab.

Die Musikleistung bezeichnet einen kurzzeitig erreichbaren Leistungs-Spitzenwert pro Kanal. Sie soll zeigen, wie stark ein Gerät bei Lautstärkespitzen eines Musiksignals ausgesteuert werden kann, gerade noch ohne Clipping. Clipping bedeutet, dass das Signal wegen einer Begrenzung verzerrt wird. Für Musikleistung sind jedoch meist weder der Klirrfaktor als Maß für Verzerrungen noch die Dauer des Spitzenwerts festgelegt. Deshalb sind solche Angaben nur eingeschränkt vergleichbar.

Leistung und Netzteil

Seriöse Angaben für Lautsprecher und Verstärker beruhten bereits in den 1970er Jahren auf der Nennleistung. Sie beschreibt die maximal zulässige Daueraufnahme- oder Abgabeleistung bei Speisung mit rosa Rauschen nach der mittlerweile zurückgezogenen DIN 45324. Rosa Rauschen ist ein Testsignal, das für die Leistungsbestimmung von Musiksignalen geeigneter ist als ein Dauerton.

Die Musikleistung eines Verstärkers wird vor allem durch das Netzteil und besonders durch dessen Kondensatoren bestimmt. Diese müssen für kurze Stromspitzen, etwa bei Bassrhythmen, Energie bereitstellen. Werte bis zu 50.000 µF sind gebräuchlich und sinnvoll. Eine geringe Differenz zwischen Nennleistung als Dauerleistung und Musikleistung gilt als Gütemerkmal: Das Netzteil kann dann auch bei wiederholten Spitzenbelastungen Strom und Spannung besser bereitstellen.

Die elektrische Leistung P ist der arithmetische Mittelwert aus Momentanspannung u(t) und Momentanstrom i(t):

P = (1/T) ∫₀ᵀ u(t) · i(t) dt

Bei einem rein Ohm’schen Widerstand R lassen sich die Effektivwerte U und I einsetzen:

P = U · I = U²/R

Spitzenwert und mittlere Leistung

Eine Gegentaktendstufe liefere an einen Lautsprecher mit 8 Ω Impedanz einen Spannungs-Spitzenwert von 6 V. Die Spitzenleistung beträgt dann:

P_peak = (6 V)² / 8 Ω = 4,5 W

Bei sinusförmigem Spannungsverlauf beträgt der Effektivwert:

U = 6 V / √2 ≈ 4,242 V

Damit ergibt sich am Lautsprecher eine mittlere elektrische Leistung von:

P = (4,242 V)² / 8 Ω = 2,25 W

Das Beispiel unterscheidet somit den momentanen Spitzenwert von der mittleren Leistung.

RMS-Leistung und anerkannte Kennwerte

Der Effektivwert heißt auch RMS, englisch Root Mean Square, also quadratischer Mittelwert. RMS-Leistung ist die mittlere Leistung über ein festgelegtes Frequenzband; berechnet wird sie aus rosa Rauschen innerhalb dieses Bands. Der quadratische Mittelwert ist besonders wichtig für die thermische Bemessung, also dafür, welche Erwärmung ein Gerät dauerhaft aushält.

International genormte Leistungskennwerte elektroakustischer Geräte sind in DIN EN 60268 beziehungsweise DIN IEC 60268 festgelegt. Üblich sind bei Verstärkern die bei Nennimpedanz lieferbare Dauerleistung mit rosa Rauschen nach DIN 45324 sowie die Sinusleistung in die Nennimpedanz. Bei Lautsprechern werden maximale Langzeit- und Kurzzeit-Eingangsleistung angegeben.

Sinusleistung bezieht sich auf einen Sinus-Dauerton. Sie hat zwar den geringsten Wert, ist für Musikwiedergabe aber weniger aussagekräftig, weil Musik meist eine hohe, rhythmisch bedingte Dynamik über mehrere Größenordnungen besitzt. Bei Hochtonlautsprechern bezieht sich die Nennleistung oft auf das gesamte Spektrum eines rosa Rauschens, obwohl sie nur in ihrem spezifizierten Frequenzband betrieben werden. Tieftonlautsprecher werden ähnlich beurteilt; auch sie können durch hohe Frequenzen beschädigt werden, etwa weil die Schwingspule bei ausbleibender Bewegung schlechter gekühlt wird.

Lautsprecherboxen können hohe Frequenzen nicht annähernd mit ihrer Nennleistung als Sinuston wiedergeben, ohne beschädigt zu werden. Das ist kein Qualitätsmangel: In üblichen Musiksignalen ist der Leistungsanteil hoher Töne deutlich geringer als der tiefer Töne. Leistungswerte beschreiben nur das elektrische Aufnahmevermögen eines Lautsprechers. Sie sagen noch nichts über Schallleistung, Wirkungsgrad oder Verzerrungen aus. Die Effizienz wird über den Kennschalldruckpegel angegeben, beispielsweise bei 1 kHz und 1 Watt Speiseleistung in 1 m Abstand.

PMPO als Werbeangabe

PMPO oder P.M.P.O. wird besonders bei preiswerten Consumergeräten beworben. Die Abkürzung wird unterschiedlich ausgeschrieben, etwa als Peak Music Power Output, Peak Maximum Power Output, Pulse Maximum Power Output oder Prompt Music Power Output. Sie kann sowohl für die Ausgangsleistung von Verstärkern als auch für die Eingangsleistung von Lautsprechern verwendet werden.

Für PMPO gibt es keine anerkannten Definitionen oder Messverfahren. Der Wert ist theoretisch und beruht auf unrealistischen Annahmen; über Qualität der Leistung oder Signalverarbeitung sagt er nichts Verwertbares aus. Er kann die messbare Leistungsfähigkeit um mehrere Größenordnungen überschreiten.

Als PMPO kann beispielsweise die Summe der Leistungen aller Kanäle im Scheitelpunkt einer Schallschwingung angegeben werden. Bei Mehrkanalsystemen wird diese praktisch nicht gleichzeitig erreichbare Leistung eines Kanals oft zusätzlich mit der Kanalzahl multipliziert. Bei Verstärkern wird PMPO häufig aus dem Quadrat der Leerlauf-Versorgungsspannung geteilt durch die minimal zulässige Lastimpedanz berechnet. Dieser Wert ist bereits mehr als doppelt so hoch wie die Musikleistung, weil er den Scheitelwert einer Sinusschwingung verwendet und den Spannungsabfall an der Endstufe nicht berücksichtigt. PMPO-Angaben liegen oft sogar noch erheblich darüber.