Звук в автомобиле

04.02.2012 Такой не простой авто-звук  Один комментарий Еще статьи в этом разделе

 Именно здесь автовладелец может реализовать свои личные амбиции не вступая в противоречие с ПДД, запрещающими переделку ключевых узлов автомобиля.

Для начала, немного теории. Звук, который мы слышим, есть волна. Любая звуковая волна подобна тем волнам, которые мы можем наблюдать на поверхности воды. Для визуального отображения мы можем с этими волнами и поэкспериментировать.

Представим себе зеркальную поверхность пруда в безветренную погоду. Если в такой пруд бросить камень — от места падения начнут расходиться красивые ровные круги. Это чистая волна, в звуке так же распространяется звуковая волна от одной ноты. Теперь бросим одновременно два камня. Опять пошли красивые круги, но вот, круги от соседних камней встретились. Картина уже не такая красивая. Если бросить горсть камней, никаких кругов мы не увидим, только рябь на поверхности воды. В аналогии со звуком это неконтролируемый шум. Т.е. вопреки распространенному мнению, чем больше источников звука, тем этот звук хуже. Однако, природа наделила нас двумя ушами для того, чтобы мозг мог улавливать не только сам звук, но и направление по которому звук распространяется. Поэтому при записи концертов, для определения местонахождения инструментов и исполнителей начали использовать два микрофона при записи и две колонки при воспроизведении. Так появился стереозвук. С концертом все понятно: сцена впереди, Вы сидите лицом к сцене, инструменты играют то слева, то справа, но всегда спереди. Именно такие записи мы обычно слушаем дома и в машине.

С появлением компьютерной трехмерной графики, интерактивных игр и DVD, появилась необходимость позиционировать звук не только слева- справа но и спереди -сзади. Тогда появились системы объемного звучания 4.1, 5.1, 6.1, 7.1. Здесь число до точки означает количество широкополосных динамиков, воспроизводящих диапазон от 50 до 20000 Гц, а 1 показывает на обязательное присутствие в системе НЧ динамика, сабвуфера, воспроизводящего частоты от 10 до 50Гц. Это объясняется технологической невозможностью обычного динамика воспроизвести столь низкие частоты при подведении той же мощности. Поэтому усилитель на сабвуфер делается всегда в 3-4 раза мощней, чем на остальные динамики. Поскольку столь низкие частоты не позиционируются в пространстве, мы воспринимаем их как вибрацию поверхности, достаточно иметь в системе один низкочастотный динамик, при этом практически не важно, где он располагается, что позволяет разместить его в удобном месте, а габариты остальных динамиков, вследствие их меньшей мощности снизить до разумных размеров.

Нужно отметить, что получившая наибольшее распространение система 5.1 позволяет очень реалистично воспроизвести звук, при наличии качественной аппаратуры и передать атмосферу, скажем, девственного леса, с охотящимися хищниками, стаями птиц, взлетающих при малейшей опасности, тучами насекомых, несущих медленную мучительную смерть, и т.д. В результате прослушивания такой записи мы полностью погружаемся в атмосферу компьютерной игры или видеофильма, получаем массу адреналина, кучу ощущений, словом все то, чего так не хватает урбанизированному человеку. НО! Спрашивается, нужно ли в машине, в напряженном городском потоке, вдруг услышать из за спины рык саблезубого тигра или крик павиана? Думаю за рулем адреналина хватает и так. К тому же, среагировав на виртуального обезьяна сзади, мы можем пропустить реальную старушку, переходящую автостраду спереди.

 

Поэтому, несмотря на стремительное проникновение DVD в наши автомобили, давайте оставим виртуальные забавы местам стоянки, а на ходу сконцентрируем зрение и слух спереди. Хороший концертный звук нам в этом не помешает, а при правильном подборе темпа и стиля даже поможет.

Складывается схема построения идеального звука в машине. Чтобы наиболее четко передать атмосферу зала, мы должны на кончиках передних крыльев разместить две мощные широкополосные колонки с диффузорами большого диаметра и подать на них стереозвук. Это ИДЕАЛ. Он как известно недостижим. 9 Дальше рассмотрим компромиссы и что мы при этом теряем. Итак:

 

Компромисс1.

Технически практически невозможно создать один динамик, одинаково хорошо воспроизводящий во всем звуковом диапазоне. Это хорошо видно на примере дорогой домашней акустики, где в наличии всегда 2 а то и 3 динамика разного размера на одной акустической системе(АС). Дома, где расстояние слушателя до АС на порядок больше, чем расстояние между разными динамиками, мы практически не замечаем потери в качестве. Правда инженеры, проектирующие АС стараются для этого изо всех сил.

Самое сложное технически здесь создать правильный стык частот, т.е. при достижении заданной частоты один динамик должен перестать воспроизводить звук, а другой начать. При возникновении ситуации, когда два динамика воспроизводят одинаковую частоту, создаваемые ими волны складываются, громкость в этом диапазоне увеличивается и в результате имеем «горб» — преобладание какой то полосы частот над остальными. Обычно это случается в области средних частот и на слух воспринимается как режущая, раздражающая музыка.

 

Компромисс 2

Чем больше диаметр диффузора динамика, тем более низкую частоту он может воспроизвести. Это приводит к росту габаритов высококачественных колонок. В домашней акустике это допустимо, хотя с появлением систем пространственного звучания и роста числа АС до 5 и даже 7, размещение их тоже стало проблематичным, что повлекло создание сверхнизкочастотного динамика — сабвуфера. В автомобиле жизненное пространство и так ограничено, зачастую даже для маленьких динамиков место находится с большим трудом.

На практике для воспроизведения всего диапазона частот необходимы сабвуфер диаметром 35-40 см(частота 10-50Гц), мидбас, диаметром 15-17см( 50-350Гц), среднечастотник 10-13см(350-8000Гц) и пищалка 2см (5000-20000Гц). Все это хозяйство неплохо поместится в Вашей комнате, но в машине, пожалуй, придется занять место пассажира 9.

Т.е. слушать музыку мы сможем, но вот использовать машину по прямому назначению — врядли. Однако технологии не стоят на месте, динамики становятся все совершеннее и, в результате, смирившись с парой незначительных звуковых горбиков мы сводим схему к 5ти динамикам: один саб — 30см (10-60Гц), два НЧ-16см (60-5000Гц) и два ВЧ-2см(5000-20000Гц). Это хозяйство уже вполне реально разместить в большинстве современных автомобилей и только в наиболее маленьких или спортивных приходится опускаться еще ниже, за счет большей потери качества (НЧ -13см и вч 1.5см.)

 

Компромисс 3.

Ограниченное пространство автомобиля. Действительно, в машине иногда самому тесно, а тут еще динамики лепить нужно. Исторически первое место, которое пожертвовали автомобилисты в угоду звука — была полка за задним сиденьем. Место действительно почти бесполезное, положишь вещи — закроешь обзор, а плоские динамики вроде и не мешают вовсе.

Кроме того, решалась и еще одна проблема, если объем воздуха, находящийся за динамиком не велик, при сжатии этого воздуха диффузором возникает дополнительное сопротивление, что мешает динамику отыгрывать самые низкие частоты, на которых потребление мощности максимальное. А при размещении в полке, динамик играет на объем багажника, что составляет от 100 до 500л.

Отсюда распространенное мнение, что динамики в задней полке наиболее басовитые. Именно задние полки породили столь модный доселе размер динамиков 6*9?, т.к полки автомобилей 60х не вмещали эквивалентный по площади диффузора динамик, диаметром 20см, позволяющий воспроизводить частоту от 40Гц. При всей простоте такого размещения, мы уже знаем, что звук должен идти спереди, а при попытке разместить еще два динамика поменьше впереди автомобиля — получаем сильные искажения в виде постороннего шума(вспомним опыты на воде).

Поэтому необходимо стремиться поместить по возможности побольше динамик впереди (16см достижимо почти в любой машине), а сзади оставить только самые низкие частоты.

 

Компромисс 4.

Невозможность установить динамики достаточно далеко от слушателя. Как правило, длина салона ограничена лобовым стеклом, которое находится на расстоянии вытянутой руки. Отчасти сегодня это компенсируется звукорежиссерами при записи дисков — большинство дисков пишутся в студии с учетом близости систем. Еще одна неприятная особенность автомобиля — неодинаковая близость правого и левого динамиков. В результате звуковая сцена как бы сплющивается с одного бока.

К сожалению, полностью этот дефект не устраним, отчасти его можно компенсировать размещением динамиков подальше от слушателя. Самыми дальними точками в машине являются кик панели и углы стоек лобового стекла, кроме того, высокие частоты неплохо отражаются стеклом автомобиля, так что для пищалок возможно увеличить расстояние направив их на лобовое стекло. Тогда общее расстояние будет сложено из расстояния от пищалки до стекла и расстояния от стекла до слушателя.

 

Компромисс 5.

Звуковое давление (громкость) измеряется в децибелах (дБ). Динамический диапазон качественной записи на компакт диске 98 дБ, это означает, что самый громкий сигнал давит на ваши уши в 98 раз громче, чем самый тихий. Это в тишине. Но при движении уровень шума в салоне свободно достигает 88-92дБ. На практике это означает, что то, что дома Вы комфортно слышите как музыку в салоне движущегося автомобиля утонет в шуме и будет неслышно вообще.

Чтобы комфортно слышать музыку, необходимо чтобы самые тихие звуки перекрывали шум дороги. Но тогда самые громкие превысят болевой порог (где то 145дБ). Приходится мириться с сужением диапазона на ходу, потерей некоторой детальности (кстати то же происходит при сжатии МП3). Но воспроизведение музыки с такой громкостью требует намного большей мощности, чем в домашней акустике. Надеюсь я ответил на часто задаваемый вопрос «почему в машине плохо играют мои домашние колонки мощностью аж 10 Вт?». Для комфортного прослушивания музыки в машине едящей со скоростью 100 км/ч необходима мощность на передние динамики 65-90Вт и на саб 250-400Вт.

 

Компромисс 6.

Напряжение бортовой сети. С необходимой мощностью мы определились. Но закон Ома никто не отменял. Мощность отдаваемую динамику считают по формуле P=U*U/R, где Р — мощность, U — напряжение сети минус потери в усилителе, R — сопротивление динамика. Напряжение сети автомобиля 12В (14 с заведенным двигателем), сопротивление динамика -4 Ома. Следовательно, максимум, что мы можем получить, это 14*14/4=49Вт. Это без потерь в усилителе. На практике, учитывая габариты головного устройства и существующую базу выходных транзисторов мы не можем получить больше 22Вт на канал.

Цифры указанные на большинстве современных головных устройств 50Вт *4 показывают недостижимую пиковую мощность и имеют мало общего с действительностью. Если покопаться в документации солидных брендов, то где то в середине предпоследней страницы мы увидим скромную надпись «continued power (RMS) — 18W» — продолжительная мощность 18Вт (цифра может колебаться от 16 до 22Вт). Исходя из компромисса 5 это бесконечно мало.

Поэтому все дешевые автомобильные магнитолы сделаны так, что максимальная мощность достигается на регуляторе громкости повернутом на 2/3 или ? от максимума.

При попытке накрутить больше, усилитель начинает искажать звук, появляется больше гармоник на средних частотах, что ухом воспринимается как дальнейшее увеличение громкости ( существует оптический обман зрения, а это такой звуковой обман слуха). Этот режим не имеет ничего общего с качественным звуком и очень опасен для динамиков, т.к. может вывести из строя качественный динамик в течении 5ти минут. Люди далекие от звука всегда просят «поставить более мощные динамики, а то мой магнитофон их перегружает». А нужно ставить как раз более мощный магнитофон.

Очень трудно найти автомобильные динамики меньше 30Вт и автомобильный магнитофон больше 22Вт. Дорогие, качественные головные устройства по этой причине вообще не имеют усилителей, или имеют отключаемые, которые можно в крайнем случае использовать для усиления ВЧ. Чтобы решить нашу проблему, придумали внешние усилители мощности для автомобильных систем. Они имеют довольно солидные габариты, внутри них расположены преобразователи напряжения с +12 В до +/- 40 В и мощность на выходе получается вполне соответствующая нашим требованиям. Плата за это — солидный потребляемый ток до 60А. Не каждый автомобильный генератор способен это выдержать.

 

Компромисс 7.

Автомобиль сделан из листового металла, листовой металл неплохо передает вибрации. Как Вы думаете, откуда берется энергия на вибрацию металла? Она отбирается у динамика, запитанного и без того слабым усилителем. Часто слышишь «поставил дорогие динамики, в магазине басили, а в машине нет, значит меня обманули». Никто никого не обманывал, просто в магазине динамик стоял в деревянном шкафу, и вся энергия шла на звук, а в машине динамик прикучен к листу металла и процентов 70 энергии уходит на вибрацию этого листа. Выход — создать в машине для динамика деревянный шкаф, и баса будет больше чем в магазине, все таки объем салона поменьше.

 

Вот между этими компромиссами и приходится строить звуковую систему автомобиля, добавляя еще фактор цены. Итак, возможные схемы построения звука:

 

2 динамика в заднюю полку + штатный магнитофон. Самый дешевый вариант. Если усилить полку 10мм фанерой, можно получить довольно приличный тональный баланс при динамиках 6*9″ или 20см. Недостатки — звук идет сзади, что неправильно, кроме того, задние пассажиры, у которых пищалки будут непосредственно возле ушей скорей всего попросят о пощаде не успев сесть в машину, и, если Вы везете кого то на заднем сиденьи, Вам скорей всего придется наслаждаться звуком мотора, а не музыкой.

2динамика спереди + штатный магнитофон. Схема предпочтительнее первой, звучит приятней, хотя по цене скорей всего чуть дороже, позволяет в будущем безболезненно нарастить систему до схемы 4 или 5.

2 динамика в заднюю полку + 2динамика спереди + штатный магнитофон. Система, по которой, к сожалению, строится большинство штатных автомобильных систем. Комфортно звучать может только на очень малой громкости, когда каждый пассажир слышит только один динамик. При попытке повысить громкость получаем кашу, которую музыкой назвать трудно. Зато, при покупке Вы гордо заплатили за «8 штатных динамиков» ( 4 НЧ динамика и 4 пищалки, вообще то у нормальных людей это 4 акустические системы, но у менеджера по втюхиванию автомобилей это 8 динамиков)

2 динамика в заднюю полку, обрезанные по НЧ до 80Гц+ 2динамика спереди + штатный магнитофон. Наиболее благоприятно играющая бюджетная схема. Ничего сверхъестественного, но уже приятно звучит, при грамотной установке понравится большинству.

2 динамика спереди + активный сабвуфер в багажнике + штатный магнитофон. Отлично звучащая система. На большой скорости громкости немного не хватает, но при езде по городу и на природе — просто супер.

2 динамика спереди + сабвуфер в багажнике + усилитель + штатный магнитофон. Правильно построенная система. Главное не переборщить с мощностью, может не хватить генератора. Но если ставил специалист — Вам повезло.

 

При всех схемах возможны варианты. Учтите, что с учетом вышеперечисленных компромиссов, 70% качества звука в машине зависит от установки и только 30% от самих динамиков.

Дальше уже идут технологические хитрости установки. Практически всегда, штатные места под динамики необходимо укреплять кольцами из фанеры для борьбы с вибрацией. Для больших динамиков в задней полке колец недостаточно, необходимо изготовление новой тяжелой полки. При установке динамиков в дверь ОБЯЗАТЕЛЬНО необходимо заменить клеенку, проложенную между дверью и картой на менее звенящий водостойкий материал. Перечислить все нюансы невозможно, все нужно уточнять на конкретной машине.

Материал с сайта: http://olenevod.kiev.ua

Поделитесь ссылкой с друзьями

 

А еще Вы можете помочь работе сайта или отблагодарить нас за полезную информацию

один комментарий к статье: Звук в автомобиле

  • Priest69 написал:

    большинство дисков пишутся в студии с учетом близости систем…Компромисс 5: Динамический диапазон качественной записи на компакт диске 98 дБ… Приходится мириться с сужением диапазона на ходу, потерей некоторой детальности (кстати то же происходит при сжатии МП3)…Большой резонанс вызвала статья мастеринг-инженера Боба Спира (Bob Speer):Что произошло с динамическим диапазоном?! — недоумевает Спир. - Вот тот вопрос, который следует задавать музыкальным лейблам, продюсерам, артистам и, не в последнюю очередь, инженерам звукозаписи и мастеринга. То есть всем тем, кто в ответе за происходящее с музыкой. Большинство из того, что мы слушаем сегодня, — это не более чем искажения, сопровождаемые ритмом. И не потому, что музыка плохая. Замечательная музыка страдает из-за до предела ужатого динамического диапазона, который лишает ее силы, эмоций и прозрачности. Большинство выпускаемой сегодня музыкальной продукции — это вообще не музыка. Это скорее антимузыка, потому что сама жизнь выдавливается из нее технологиями сверхсжатия на этапах трекинга, микширования и мастеринга. Неудивительно, что все меньше людей желают платить за нее деньги.

Панель отправки комментариев


Авторизоваться через социальные сети - это способ быстро оставить комментарий. Выберите вариант...