กำลังเสียงคือพลังงานไฟฟ้าที่ส่งจากเครื่องขยายเสียงไปยังลำโพงโดยวัดเป็นวัตต์พลังงานไฟฟ้าที่ส่งไปยังลำโพง ร่วมกับประสิทธิภาพ ของลำโพง จะเป็นตัวกำหนดกำลังเสียงที่เกิดขึ้น (ส่วนพลังงานไฟฟ้าที่เหลือจะถูกแปลงเป็นความร้อน)

เครื่องขยายเสียงมีข้อจำกัดในด้านกำลังไฟฟ้าที่สามารถส่งออกได้ ในขณะที่ลำโพงมีข้อจำกัดในด้านกำลังไฟฟ้าที่สามารถแปลงเป็นพลังงานเสียงได้โดยไม่เกิดความเสียหายหรือการบิดเบือนสัญญาณเสียง ข้อจำกัดเหล่านี้ หรือพิกัดกำลังไฟฟ้ามีความสำคัญต่อผู้บริโภคในการค้นหาผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมและเปรียบเทียบกับคู่แข่ง

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้านเสียงมีวิธีการวัดกำลังขับหลายวิธี สำหรับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องขยายเสียง และ ความสามารถ ในการรับกำลังไฟสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ลำโพง

เนื่องจากกำลังไฟฟ้าทันทีของ รูปคลื่น ACเปลี่ยนแปลงไปตามเวลากำลังไฟฟ้า ACซึ่งรวมถึงกำลังไฟฟ้าเสียง จึงวัดเป็นค่าเฉลี่ยตามเวลา โดยอิงตามสูตรนี้: ^{[ 5 ]}

${\displaystyle P_{\mathrm {avg} }={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}v(t)\cdot i(t)\,dt\,}$

สำหรับโหลดที่เป็นตัวต้านทาน ล้วนๆ สามารถใช้สมการที่ง่ายกว่าได้ โดยอิงจาก ค่า รากกำลังสองเฉลี่ย (RMS) ของรูปคลื่นแรงดันและกระแส:

${\displaystyle P_{\mathrm {avg} }=V_{\mathrm {rms} }\cdot I_{\mathrm {rms} }\,}$

ในกรณีที่ส่งสัญญาณเสียงไซน์คงที่ไปยังโหลดที่เป็นตัวต้านทานอย่างเดียว สามารถคำนวณค่านี้ได้จากแอมพลิจูดสูงสุดของ รูปคลื่น แรงดันไฟฟ้า (ซึ่งวัดได้ง่ายกว่าด้วยออสซิลโลสโคป ) และค่าความต้านทานของโหลด:

${\displaystyle P_{\mathrm {avg} }={\frac {{V_{\mathrm {rms} }}^{2}}{R}}={\frac {{V_{\mathrm {peak} }}^{2}}{2R}}\,}$

แม้ว่าลำโพงจะไม่ใช่ส่วนประกอบที่มีความต้านทานอย่างเดียว และสัญญาณเสียงก็ไม่ใช่รูปคลื่นไซน์ แต่สมการเหล่านี้บางครั้งก็ถูกนำมาใช้เพื่อประมาณค่าการวัดกำลังไฟฟ้าสำหรับระบบดังกล่าว

ระดับความดังที่รับรู้ได้จะแปรผันโดยประมาณ ตาม สัดส่วนลอการิทึมกับกำลังเสียงที่ส่งออกมา การเปลี่ยนแปลงของระดับความดังที่รับรู้ได้ซึ่งเป็นฟังก์ชันของการเปลี่ยนแปลงกำลังเสียงนั้นขึ้นอยู่กับระดับกำลังอ้างอิง การแสดงความดังที่รับรู้ได้ใน มาตราส่วน เดซิเบล (dB) แบบลอการิทึมซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับกำลังอ้างอิงนั้นทั้งมีประโยชน์และถูกต้องทางเทคนิค โดยมีความสัมพันธ์แบบเส้นตรงระหว่าง การเปลี่ยนแปลง 10 dB กับการเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของระดับความดังที่รับรู้ได้

ความสัมพันธ์แบบลอการิทึมโดยประมาณระหว่างกำลังขับและความดังที่รับรู้ได้นั้นเป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบระบบเสียง กำลังขับของเครื่องขยายเสียงและความไวของลำโพงส่งผลต่อความดังสูงสุดที่สามารถทำได้ โดยทั่วไปแล้ว ความไวจะวัดได้ในห้องเก็บเสียงในพื้นที่โล่ง (สำหรับลำโพงแบบฟูลเรนจ์) หรือโดยวางแหล่งกำเนิดเสียงและตัวรับสัญญาณไว้ด้านนอกบนพื้นในพื้นที่ครึ่งหนึ่ง (สำหรับซับวูฟเฟอร์) เมื่อวัดในพื้นที่ครึ่งหนึ่ง ขอบเขตของพื้นจะแบ่งพื้นที่ที่เสียงแผ่กระจายออกไปครึ่งหนึ่ง และเพิ่มกำลังเสียงที่ตัวรับสัญญาณเป็นสองเท่า ส่งผลให้ ความไวที่วัดได้เพิ่มขึ้น 3 dB ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบเงื่อนไขการทดสอบ

ในขณะที่การเพิ่มขึ้นหรือลดลงของความดังที่รับรู้ได้นั้น สอดคล้องกับ การเพิ่มขึ้นหรือลดลงประมาณ 10 เดซิเบลในความไวของลำโพง แต่ก็ยังสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้น หรือลดลงประมาณ 10 เท่าของกำลังเสียงด้วย แม้แต่การเพิ่มขึ้นหรือลดลงเพียงเล็กน้อย 3 เดซิเบลในความไว ก็ยังสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของกำลังเสียงเป็นสองเท่าหรือครึ่งหนึ่ง การเปลี่ยนแปลง ±3 เดซิเบลในความไวที่วัดได้ยังสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของกำลังไฟฟ้าที่จำเป็นในการสร้างความดังที่รับรู้ได้ในระดับเดียวกัน ดังนั้นแม้ ความแตกต่าง เล็กน้อยในความไวก็อาจส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในความต้องการกำลังไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียงได้

ลำโพงคุณภาพสูงสำหรับใช้ในบ้านหลายรุ่นมีความไวต่อเสียงประมาณ 84  dB ถึง 94  dB แต่ลำโพงระดับมืออาชีพอาจมีความไวต่อเสียงประมาณ 90  dB ถึง 100  dB  แหล่งกำเนิดเสียง '84 dB' จะต้องใช้แอมพลิฟายเออร์ 400 วัตต์เพื่อให้ได้กำลังเสียง (ความดังที่รับรู้ได้) เท่ากับ แหล่งกำเนิดเสียง '90 dB' ที่ขับเคลื่อนด้วยแอมพลิฟายเออร์ 100 วัตต์ หรือ แหล่งกำเนิดเสียง '100 dB' ที่ขับเคลื่อนด้วยแอมพลิฟายเออร์ 10 วัตต์ ดังนั้น การวัด 'กำลัง' ของระบบที่ดีคือการพล็อตค่าความดังสูงสุดก่อนที่แอมพลิฟายเออร์และลำโพงจะเกิดการคลิปปิ้ง (clipping) ในหน่วย dB SPL ณ ตำแหน่งการฟังที่ต้องการ ในช่วงความถี่ที่หูมนุษย์ได้ยิน หูของมนุษย์มีความไวต่อความถี่ต่ำน้อยกว่า ดังที่แสดงโดยเส้นโค้งความดังเท่ากันดังนั้นระบบที่ออกแบบมาอย่างดีควรจะสามารถสร้างระดับเสียงที่ค่อนข้างสูงกว่า 100  Hz ก่อนที่จะเกิดการคลิปปิ้ง

เช่นเดียวกับความดังที่รับรู้ได้ ความไวของลำโพงก็แปรผันตามความถี่และกำลังไฟฟ้าเช่นกัน ความไวจะวัดที่กำลังไฟฟ้า 1 วัตต์ เพื่อลดผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้น เช่นการบีบอัดกำลังไฟฟ้าและการบิดเบือนฮาร์มอนิก และหาค่าเฉลี่ยในช่วงความถี่ที่ใช้งานได้ โดยทั่วไปแล้ว ช่วงความถี่จะระบุไว้ระหว่างความถี่ ตัดที่วัดได้ '+/-3 dB' ซึ่งความดังสัมพัทธ์จะลดลงจากความดังสูงสุดอย่างน้อย 6  dB ผู้ผลิตลำโพงบางรายใช้ '+3  dB/-6  dB' แทน เพื่อพิจารณาถึงการตอบสนองของลำโพงในห้องจริงที่ความถี่สุดขั้ว ซึ่งขอบเขตของพื้น/ผนัง/เพดานอาจทำให้ความดังที่รับรู้ได้เพิ่มขึ้น

ความไวของลำโพงนั้นวัดและจัดอันดับโดยสมมติว่าแรงดันเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์คงที่ เนื่องจากแอมพลิฟายเออร์เสียงมักทำงานเหมือนแหล่งจ่ายแรงดัน ความไวอาจเป็นตัวชี้วัดที่ทำให้เข้าใจผิดได้เนื่องจากความแตกต่างของอิมพีแดนซ์ของลำโพงที่ออกแบบมาต่างกัน ลำโพงที่มีอิมพีแดนซ์สูงกว่าอาจมีความไวที่วัดได้ต่ำกว่าและดูเหมือนว่ามีประสิทธิภาพน้อยกว่าลำโพงที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำกว่า แม้ว่าประสิทธิภาพที่แท้จริงของพวกมันจะใกล้เคียงกันก็ตาม ประสิทธิภาพของลำโพงเป็นตัวชี้วัดที่วัดเฉพาะเปอร์เซ็นต์ของพลังงานไฟฟ้าที่ลำโพงแปลงเป็นพลังงานเสียงเท่านั้น และบางครั้งก็เป็นตัวชี้วัดที่เหมาะสมกว่าในการใช้เมื่อตรวจสอบวิธีการเพื่อให้ได้พลังงานเสียงที่ต้องการจากลำโพง

การเพิ่มตัวขับลำโพงที่เหมือนกันและเชื่อมต่อกัน (ห่างกันน้อยกว่าความยาวคลื่น) และแบ่งกำลังไฟฟ้าเท่าๆ กันระหว่างตัวขับทั้งสอง จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมได้สูงสุด 3  dB ซึ่งคล้ายกับการเพิ่มขนาดของตัวขับตัวเดียวจนกระทั่งพื้นที่ไดอะแฟรมเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า การใช้ตัวขับหลายตัวอาจมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้ตัวขับขนาดใหญ่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วการตอบสนองความถี่จะเป็นสัดส่วนกับขนาดของตัวขับ

นักออกแบบระบบใช้ประโยชน์จากประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้โดยการใช้ไดรเวอร์ที่เชื่อมต่อกันในตู้ลำโพง และโดยการใช้ตู้ลำโพงที่เชื่อมต่อกันในสถานที่จัดงาน การเพิ่มพื้นที่รวมของไดรเวอร์เป็นสองเท่าในชุดไดรเวอร์จะ เพิ่มประสิทธิภาพประมาณ 3 dB จนถึงขีดจำกัดที่ระยะห่างรวมระหว่างไดรเวอร์สองตัวใดๆ ในชุดไดรเวอร์เกินประมาณ 1/4 ของความยาวคลื่น

ความสามารถในการรับกำลังไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อจำนวนไดรเวอร์เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า โดยสามารถเพิ่ม ระดับเสียงโดยรวมได้สูงสุดประมาณ 6 dB ต่อการเพิ่มจำนวนไดรเวอร์ที่เชื่อมต่อกันเป็นสองเท่า เมื่อกำลังไฟฟ้ารวมของแอมพลิฟายเออร์เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเช่นกัน อย่างไรก็ตาม การเพิ่มประสิทธิภาพในการเชื่อมต่อร่วมกันจะทำได้ยากขึ้นเมื่อใช้ไดรเวอร์หลายตัวในความถี่สูง เนื่องจากขนาดโดยรวมของไดรเวอร์แต่ละตัว รวมทั้งไดอะแฟรม ตะกร้า ท่อนำคลื่น หรือฮอร์น อาจมีขนาดเกินหนึ่งความยาวคลื่นแล้ว

แหล่งกำเนิดเสียงที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นมากจะทำหน้าที่เหมือนแหล่งกำเนิดเสียงแบบจุดที่แผ่กระจายเสียงไปทุกทิศทางในพื้นที่ว่าง ในขณะที่แหล่งกำเนิดเสียงที่มีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่นจะทำหน้าที่เสมือน 'ระนาบพื้น' ของตัวเองและส่งเสียงเป็นลำแสงไปข้างหน้า การส่งเสียงเป็นลำแสงนี้มักทำให้การกระจายเสียงความถี่สูงเป็นปัญหาในสถานที่ขนาดใหญ่ ดังนั้นผู้ออกแบบอาจต้องครอบคลุมพื้นที่การฟังด้วยแหล่งกำเนิดเสียงหลายแหล่งที่หันไปในทิศทางต่างๆ หรือวางไว้ในตำแหน่งต่างๆ กัน

ในทำนองเดียวกัน การวางลำโพงให้ใกล้กับขอบเขต เช่น พื้น/ผนัง/เพดาน ในระยะน้อยกว่า 1/4 ของความยาวคลื่น จะช่วยเพิ่มความไวในการรับเสียงได้ โดยเปลี่ยนพื้นที่ว่างให้เป็นพื้นที่ครึ่งหนึ่ง พื้นที่หนึ่งในสี่ หรือพื้นที่หนึ่งในแปด เมื่อระยะห่างจากขอบเขตมากกว่า 1/4 ของความยาวคลื่น การสะท้อนที่ล่าช้าอาจเพิ่มความดังที่รับรู้ได้ แต่ก็อาจทำให้เกิดผลกระทบจากสภาพแวดล้อม เช่น การกรองแบบหวีและการก้องของเสียง ซึ่งอาจทำให้การตอบสนองความถี่ไม่สม่ำเสมอทั่วสถานที่ หรือทำให้เสียงกระจายและหยาบกระด้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานที่ขนาดเล็กและพื้นผิวที่สะท้อนแสงได้ดี

อาจใช้โครงสร้างดูดซับเสียง โครงสร้างกระจายเสียง และการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล เพื่อชดเชยผลกระทบจากขอบเขตภายในพื้นที่รับฟังที่กำหนดไว้

Charles "Chuck" McGregor ขณะดำรงตำแหน่งนักเทคโนโลยีอาวุโสของEastern Acoustic Worksได้เขียนแนวทางสำหรับ ผู้ซื้อ อุปกรณ์เสียงระดับมืออาชีพที่ต้องการเลือกแอมพลิฟายเออร์ที่มีขนาดเหมาะสมสำหรับลำโพงของตน Chuck McGregor แนะนำกฎทั่วไปที่ว่า กำลังขับสูงสุดของแอมพลิฟายเออร์ควรเป็นสองเท่าของกำลังขับต่อเนื่อง (ที่เรียกว่า "RMS") ของลำโพง บวกหรือลบ 20% ในตัวอย่างของเขา ลำโพงที่มีกำลังขับต่อเนื่อง 250  วัตต์ จะเข้ากันได้ดีกับแอมพลิฟายเออร์ที่มีกำลังขับสูงสุดอยู่ในช่วง 400 ถึง 625  วัตต์^{[ 29 ]}

JBLซึ่งทำการทดสอบและติดฉลากลำโพงตาม มาตรฐาน IEC 268-5 (ปัจจุบันเรียกว่า IEC 60268-5) มีชุดคำแนะนำที่ละเอียดอ่อนกว่า โดยขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานของระบบ ซึ่งเกี่ยวข้องกับปัจจัยยอดคลื่น (กรณีที่เลวร้ายที่สุด) ของสัญญาณที่ใช้ในการขับลำโพงเป็นหลัก: ^{[ 30 ]}

1. สำหรับ "แอปพลิเคชันที่ต้องตรวจสอบอย่างระมัดระวังซึ่งต้องรักษาความสามารถในการตอบสนองต่อสัญญาณพีคชั่วคราว ระบบควรใช้แอมพลิฟายเออร์ที่มีกำลังส่งเป็นสองเท่าของพิกัด IEC" ตัวอย่างเช่นมอนิเตอร์สตูดิโอที่มีพิกัด 300 วัตต์ IEC สามารถขับเคลื่อนได้อย่างปลอดภัยด้วยแอมพลิฟายเออร์ 600 วัตต์ (RMS) โดยมีเงื่อนไขว่า "สัญญาณพีคโดยปกติจะมีระยะเวลาสั้นมากจนแทบจะไม่ทำให้ส่วนประกอบของระบบทำงานหนัก" ^{[ 30 ]}
2. สำหรับ "การใช้งานทั่วไปที่คาดว่าจะพบเอาต์พุตต่อเนื่องสูงแต่ไม่บิดเบือน ระบบควรใช้พลังงานจากแอมพลิฟายเออร์ที่สามารถจ่ายพลังงานตามพิกัด IEC ของระบบ" ซึ่งรวมถึงระบบสำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่ "ระบบดังกล่าวอาจถูกใช้งานเกินกำลังโดยไม่ได้ตั้งใจ หรืออาจเกิดการป้อนกลับ เมื่อใช้พลังงานจากแอมพลิฟายเออร์ที่เท่ากับพิกัด IEC ผู้ใช้จะมั่นใจได้ว่าการทำงานจะปลอดภัย" ^{[ 30 ]}
3. "สำหรับการใช้งานเครื่องดนตรี ซึ่งเอาต์พุตที่บิดเบี้ยว (โอเวอร์ไดรฟ์) อาจเป็นข้อกำหนดทางดนตรี ระบบควรใช้แอมพลิฟายเออร์ที่มีกำลังส่งเพียงครึ่งหนึ่งของค่า IEC สำหรับระบบ" สิ่งนี้จำเป็นเพราะ ตัวอย่างเช่น แอมพลิฟายเออร์ที่ปกติให้กำลังส่ง "300 วัตต์ของคลื่นไซน์ที่ไม่บิดเบี้ยว" อาจมีกำลังส่งใกล้เคียง 600 วัตต์เมื่อเกิดการตัดสัญญาณ (เช่น เมื่อเอาต์พุตใกล้เคียงกับคลื่นสี่เหลี่ยม ) หากสถานการณ์เช่นนี้เป็นไปได้ เพื่อการทำงานที่ปลอดภัยของลำโพง กำลังส่ง (RMS) ของแอมพลิฟายเออร์ต้องไม่เกินครึ่งหนึ่งของกำลังส่ง IEC ของลำโพง^{[ 30 ]}

ลำโพงแบบแอคทีฟประกอบด้วยลำโพงสองหรือสามตัวต่อช่องสัญญาณ แต่ละตัวติดตั้งแอมพลิฟายเออร์ของตัวเอง และมี ตัวกรอง ครอสโอเวอร์ อิเล็กทรอนิกส์อยู่ด้านหน้า เพื่อแยกสัญญาณเสียงระดับต่ำออกเป็นย่านความถี่ที่แต่ละลำโพงจะประมวลผล วิธีนี้ช่วยให้สามารถใช้ตัวกรองแอคทีฟที่ซับซ้อนกับสัญญาณระดับต่ำได้ โดยไม่จำเป็นต้องใช้ครอสโอเวอร์แบบพาสซีฟที่มี ความสามารถ ในการรับกำลัง สูง แต่มีการลดทอน ที่จำกัด และมีตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุขนาดใหญ่และราคาแพง ข้อดีเพิ่มเติมคือ สามารถรับกำลังสูงสุดได้มากขึ้นหากสัญญาณมีจุดสูงสุดพร้อมกันในสองย่านความถี่ที่แตกต่างกัน แอมพลิฟายเออร์ตัวเดียวต้องรับมือพลังงานสูงสุดเมื่อแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณทั้งสองอยู่ที่จุดสูงสุด เนื่องจากกำลังเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแรงดันไฟฟ้า กำลังสูงสุดเมื่อสัญญาณทั้งสองอยู่ที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุดเดียวกันจึงเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของผลรวมของแรงดันไฟฟ้า หากใช้แอมพลิฟายเออร์แยกกัน แต่ละตัวต้องรับมือค่ากำลังสองของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในย่านความถี่ของตนเอง ตัวอย่างเช่น หากสัญญาณเสียงเบสและเสียงกลางแต่ละส่วนมีกำลังขับ 10 วัตต์ จะต้องใช้แอมพลิฟายเออร์ตัวเดียวที่สามารถรองรับกำลังขับสูงสุด 40 วัตต์ แต่แอมพลิฟายเออร์สำหรับเสียงเบสและเสียงแหลมแต่ละตัวที่สามารถรองรับกำลังขับ 10 วัตต์ก็เพียงพอแล้ว หลักการนี้มีความสำคัญเมื่อสัญญาณที่มีแอมพลิจูดใกล้เคียงกันเกิดขึ้นในย่านความถี่ที่แตกต่างกัน เช่นเดียวกับเสียงเครื่องดนตรีประเภทเคาะที่มีช่วงความถี่กว้างและเสียงเบสที่มีแอมพลิจูดสูง

สำหรับการใช้งานด้านเสียงส่วนใหญ่ จำเป็นต้องใช้กำลังไฟมากขึ้นที่ความถี่ต่ำ ดังนั้นจึงต้องใช้แอมพลิฟายเออร์กำลังสูงสำหรับความถี่ต่ำ (เช่น 200 วัตต์สำหรับ ช่วง 20–200 เฮิรตซ์) แอมพลิฟายเออร์กำลังต่ำกว่าสำหรับช่วงความถี่กลาง (เช่น 50 วัตต์สำหรับ 200 ถึง 1000  เฮิรตซ์) และแอมพลิฟายเออร์กำลังน้อยกว่าสำหรับช่วงความถี่สูง (เช่น 5 วัตต์สำหรับ 1000–20000  เฮิรตซ์) การออกแบบระบบแอมพลิฟายเออร์แบบสองหรือสามตัวอย่างเหมาะสมนั้น จำเป็นต้องศึกษาการตอบสนองความถี่และความไวของไดรเวอร์ (ลำโพง) เพื่อกำหนดความถี่ครอสโอเวอร์และกำลังของแอมพลิฟายเออร์ที่เหมาะสมที่สุด

• การวัดระบบเสียง
• เครื่องวัดระดับเสียง
• การวัดเสียงรบกวน