04.04.21

[Домашняя]

Еще из морской практики известно, что скорость эскадры определяется скоростью самого медленного корабля. Аналогия с акустикой, как ни странно, прямая, ведь исторически сложилось так, что качество электронной части звуковой аппаратуры далеко опередило возможности акустических систем. Особенно ощутимым этот разрыв стал с появлением в свое время компакт-дисков. Поэтому, если в вашем автомобиле установлена действительно современная высококачественная аппаратура, конечное качество звука будет в большей степени определяться именно классом акустических систем и качеством их установки. Следовательно, к ним - повышенное внимание.

"Ящичный" вопрос или что такое акустическая система? Ну, в быту все понятно: те ящики, которые подключаются к усилителю и из которых доносится звук, записанный на CD, или программа любимой радиостанции, - это и есть акустические системы (АС) или колонки. А в них - динамики... Но в автомобиле ситуация абсолютно иная: никаких ящиков, кроме, возможно, сабвуфера (да и то не всегда) там не предполагается, объем салона ограничен, поэтому нужно с пользой использовать каждый сантиметр имеющегося пространства. Помимо того, в домашних условиях, даже если комната небольшая, вы все же можете занять в ней произвольное положение относительно акустических систем, да и их тоже грех не подвигать, сформировав себе тем самым зону уверенного стереоэффекта. А в автомобиле вы привязаны к креслу, и все что у вас есть для формирования звукового поля - это расстояние от кресла до лобового стекла. Да еще и по центру сесть практически невозможно, там туннель и рычаг коробки передач, так что ваше место - либо слева водительское, либо почетное переднего пассажира (о заднем пока скромно умолчим, там ситуация еще хуже). Вот и строй звуковую сцену как хочешь. Понятно, что в таких условиях, ни о каких ящиках и коробочках речи быть не может. Так и получается: если динамик для домашнего пользователя - отдельный элемент системы и сам по себе ценностью не является, то для автомобилиста - это законченный продукт, который в таком виде и покупается, и устанавливается.

Внешний вид динамика для автомобильной аудиосистемы показан на рис.1.

Установка динамиков (или по-умному - инсталляция) - весьма непростой процесс, иногда доступный только профессионалам, и тема для отдельного разговора. Все же давайте для ясности обратимся к определению, которое дают АС специалисты-электроакустики. Акустическая система (звуковая колонка, громкоговоритель) - это устройство, предназначенное для преобразования электрических колебаний в соответствующие колебания звукового давления и состоящее из одной или нескольких динамических головок (излучателей), размещенных в акустическом оформлении (корпусе). У нас, как мы уже договорились, понятие корпуса несколько нивелируется, хотя объем двери в принципе можно считать таковым. АС для автомобиля - это набор инсталлированных в разные полости и изготовленные подиумы, зачастую значительно удаленных друг от друга излучателей. Они и выполняют ту самую задачу преобразования электрических колебаний в акустические, но уже с учетом особенностей салона автомобиля. Кстати, именно динамическая головка, или динамик, продукт с практически столетней историей, и является, собственно, самым неповоротливым «кораблем» нашей саунд-эскадры. Было немало попыток усовершенствовать это консервативное, по сути, звено, но предлагаемые решения оказывались или слишком громоздкими, или недолговечными, или еще более неподходящими по параметрам качества звучания... В общем, электродинамический способ преобразования остается самым приемлемым и используемым до сих пор.

Высокая верность субъективизма и объективные параметры качества. Какими бы ни были указанные в паспорте системы параметры, для потребителя (слушателя) важно одно: звучание аппаратуры должно быть максимально приближенным к естественному звучанию оригинала, будь то рок-группа, скрипка или капелла. В свое время появился соответствующий термин: "высокая верность" (на англ. — High Fidelity, сокращенно Hi-Fi), устанавливающий минимально необходимые для этой самой верности технические параметры. Но так получилось, что понятие "высокой верности" воспроизведения подразумевает не только совершенство физически измеряемых параметров, но требует еще и субъективной оценки. Тут одно из двух: либо мы еще не все можем измерить, либо есть какой-то неучтенный фактор. Вот и не доверяют паспортным данным истинные аудиофилы и советуют полагаться на собственный слух. Появившийся позже термин high end (значение которого можно приблизительно передать как "окончательно высокий", т.е. предел качества) вообще откинул технические параметры как нечто абстрактное (хотя и подразумевал, как само собой разумеющееся, что они в норме). На вооружение взяли такие термины оценки звука, как музыкальность, вовлеченность, прозрачность, сцена и т.д., которые якобы услышать можно, а измерить нельзя. Появились даже некоторые религиозные признаки: кто-то слышит и искренне верит в то, что разный кабель "играет" по-разному, например, в зависимости от направления включения. А кто-то более прагматичный не слышит и не верит, предоставляя логичные, на первый взгляд, физические объяснения невозможности услышать что-либо в подобном случае. Весь мир разделился на аудиофилов (верующих) и физиков (неверующих, точнее, верующих, но в силу науки) и не редки переходы из одного состояния в другое, причем поверить гораздо проще, чем потом разувериться. Истина же, как всегда посредине, и профессиональные звукорежиссеры (либо дирижеры) всегда вам расскажут, как должен звучать оркестр и та или иная звукозапись. И почему последний метр сетевого кабеля (пусть даже самой кристальной чистоты), питающего усилитель, не спасет вас от тысячи километров грязного стального проржавевшего металлолома, по которому электричество попадает в ваш дом, так же, как и аудиофильские межблочники не исправят "корявого" сведения в студии, и ничего нового не дадут музыке, ведь их задача - честно передавать сигнал, а не "улучшать" его. Тут, пожалуй, стоит остановиться, дабы не смущать умы верующих и не давать пищу для ереси. Перейдем лучше к тому, что мы точно знаем и можем объяснить - к объективным параметрам.

Мощность. Мощность акустической системы - это параметр, определяющий, какую мощность усилителя можно на нее подать без риска повредить динамик или получить искаженный звук. И тут оказывается, что есть очень много различных мощностных показателей. Если на пальцах, то одно дело мощность, при которой колонка начинает "хрипеть", другое - когда она дымится, и третье - когда из нее вылетают куски диффузора. Если же серьезнее, в мире приняты (или применялись ранее) следующие параметры. Номинальная мощность - максимальная подводимая электрическая мощность синусоидального сигнала, при которой нелинейные искажения не превышают установленного порога, естественно, при этом не должна нарушаться механическая и тепловая прочность АС, что обычно выполняется. Понятие номинальной мощности устанавливалось ГОСТ 16122-78 и 1рименялось в обозначении советских АС до 1984 г., затем обозначения стали приводиться в соответствие с рекомендациями Международного электротехнического комитета (МЭК). В зарубежной практике понятия номинальной мощности нет, а аналогом может служить мощность RMS. Паспортная мощность (по ГОСТ 16122-78) или шумовая (по МЭК - max noise power) - мощность, при которой громкоговоритель в течение 100 ч воспроизводит "розовый шум", т.е. шумовой сигнал, спектрально соответствующий статистическому распределению реального музыкального сигнала. На сегодняшний день это основной мощностной параметр акустических систем во всем мире, приводимый, обычно, в документации. Максимальная синусоидальная мощность (max sinusoidal testing power) - подводимая к АС мощность непрерывного синусоидального сигнала, которую она выдерживает без повреждений в течение 1 ч. Согласно рекомендациям МЭК, изъята из употребления, однако встречается в старой документации. Наличие необратимых механических повреждений определяют по наличию посторонних призвуков в звучании акустической системы через 5 мин после испытания. Долговременная мощность (long term input power) — мощность шумового сигнала, которая не вызывает необратимых механических повреждений при подведении ее 10 раз по 1 мин с интервалами в 2 мин. Кратковременная мощность (short term input power) - мощность шумового сигнала, которая не вызывает необратимых механических повреждений при подведении ее 60 раз по 1 с интервалами в 1 мин. Два последних параметра весьма важны с точки зрения согласования АС с усилителем, поэтому в аппаратуре высокого класса они непременно должны быть указаны. В соответствии с рекомендациями МЭК, кратковременная мощность акустической системы не должна быть меньше кратковременной мощности усилителя, а долговременная - не менее 25% от долговременной мощности УМЗЧ. Сейчас также часто встречается термин "музыкальная мощность". Так определяется мощность сигнала частотой 250 Гц, который при воздействии на АС в течение 2 с не вызывает заметных на слух искажений (хрипения). Хотелось бы обратить внимание читателя на тот факт, что только номинальная мощность является параметром, основанным на критерии качества звучания. Все остальные базируются, но критерии разрушения акустики. Вряд ли можно назвать музыкой звуки, издаваемые гибнущим от перенапряжения динамиком. Поэтому, по большому счету, как раз номинальная мощность реально определяет тот уровень энергии, который может излучать акустическая система в виде радующей душу музыки. Следует заметить, что четкой зависимости между мощностными характеристиками громкоговорителей различных конструкций нет. Хотя очевидно, что долговременная мощность больше шумовой, а кратковременная больше долговременной. В общем, от всего этого голова кругом может пойти. И как, в конце концов, определить, даст ли эта акустика тот самый "мощный звук", по которому можно издалека узнать: в этом бумере едет настоящий маньяк громкого саунда? Способность АС выдать нужную громкость определяется не мощностью, а таким параметром, как maxSPL (Sound Pressure Level)- максимальный уровень звукового давления. Если, конечно, усилок потянет. А при чем же здесь, спросите вы, тогда мощность? Самое интересное то, что есть такой не очень известный параметр, как характеристическая мощность. И она, в отличие от остальных, чем меньше - тем лучше. Потому что обозначает она мощность, необходимую для получения громкости 94 дБ на расстоянии 1 м от колонки. Правда, обычно используется обратный параметр - характеристическая (или опорная) чувствительность. Это громкость, производимая колонкой при подведении мощности в 1 Вт. Тогда максимальный уровень звукового давления maxSPL=S+10*lgP/Po, где   S - характеристическая чувствительность, Р — кратковременная мощность системы, Ро - 1 Вт. Очевидно, что колонка с чувствительностью 93 дБ/Вт*м и усилителем 12,5 Вт обеспечит ту же громкость звука, что и колонка с чувствительностью 84 дБ/Вт*м, но с усилителем 100 Вт. Поэтому, приобретая акустику, не забудьте посмотреть на уровень ее чувствительности. Уровнем громкости, который еще не приводит к травмам органов слуха (хотя уже может причинять дискомфорт слуховых ощущений) считается 1 10 дБ. Такой уровень создает усилитель мощностью 50 Вт с акустикой чувствительностью 93 дБ/Вт*м или усилитель мощностью 200 Вт с акустикой чувствительностью 86 дБ/Вт*м на расстоянии 1 м. Приведенные значения чувствительности - это границы, в которые укладывается подавляющее большинство серийно выпускаемых акустических систем. Особняком стоят сабвуферы, поскольку для получения качественного звука на самых низких частотах приходится жертвовать чувствительностью, и весьма кардинально. Поэтому там и "в почете" мощности с околокиловаттными значениями.   И в завершение разговора о мощности стоит обратить внимание на такой параметр, как пикфактор. Что же это такое? До сих пор мы опускали из рассмотрения то обстоятельство, что в реальном музыкальном сигнале громкость не является величиной постоянной, как в испытательном сигнале. Удары по барабанам и тарелкам (или, тем более, соответствующие звуки синтезаторов) приводят к кратковременным, но очень сильным всплескам уровня сигнала. Тогда о какой громкости мы говорим? Мгновенные пики сигнала могут в сотни и тысячи раз превосходить средний его уровень. Именно поэтому и введено столько параметров мощности. Если усилитель с акустикой воспроизводят сигнал средней мощности, допустим 4 Вт, то мгновенные всплески могут требовать способности "отработать" пиковую мощность до 500 Вт. Пикфактор - это отношение максимальной мощности в пиках сигнала (отсюда и название) к средней его мощности, за исключением 3% предельных ее значений. У реального "живого" звука (не музыкального) пикфактор может превышать 120 дБ, т.е. 10¹² раз по мощности. Но это в теории. Практически же возможности аппаратуры звукозаписи ограничивают его гораздо меньшими величинами. К тому же, основная задача - не абсолютно точное воспроизведение, а достижение той степени верности, при которой звучание воспринимается как естественное. Исследования, проведенные японскими звукотехниками, показали, что при средней мощности 4 Вт и способности аппаратуры воспроизводить пики сигнала до 485 Вт группа высококвалифицированных слушателей (звукорежиссеры, музыканты) оказалась не в состоянии отличить звучание реальных музыкальных инструментов от магнитофонной записи, т.е. оказался достаточным запас по мощности всего в 121 раз. Но и это не так уж мало. Рядовые же слушатели вполне удовлетворяются запасом по мощности от 10 до 30 раз. Вполне достижимый показатель.

Частотный диапазон. В массовой литературе обычно указывается диапазон частот, слышимых человеческим ухом, от 20 Гц до 20 кГц. Эти же предельные значения используются и в требованиях к аппаратуре высокой верности. Однако и в этом вопросе, прежде чем о чем-то рассуждать, необходимо четко обозначить, что мы имеем в виду. Во-первых, каким образом определяется частотный диапазон. Общепринято, что так именуется диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика аппарата не выходит за пределы некоторых граничных уровней амплитуды. Вот тут-то и появляется первая загвоздка. Оказывается, не существует стандартизованных величин неравномерности АЧХ, на которых основывается определение частотного диапазона. Поэтому, если некий динамик имеет частотный диапазон от 140 до 7000 Гц с неравномерностью 3 дБ, то не исключено, что при допустимой неравномерности 14 дБ он будет иметь "частотку" 60... 15000 Гц, а при неравномерности 20 дБ - уже 20...20000 Гц. Поэтому, сравнивая, АС различных производителей по частотной характеристике, не будет лишним уточнить, при какой неравномерности АЧХ она имеет такой диапазон. Ну, а вообще, какой диапазон нужен для воспроизведения высокой верности? Звуки во всем диапазоне от 20 Гц до 20 кГц на самом деле слышат очень немногие. Хотя есть уникумы, которые способны услышать и более высокие частоты. Основная же масса людей отчетливо слышит где-то от 25 Гц до 15... 16 кГц. Нелишне знать и возможности источника сигнала. Ведь и усилитель, и акустика воспроизводят только тот сигнал, который на них подается. Ну, не считая, конечно, искажений или шумов. Речь идет о полезном сигнале. Даже если слушатель не различает звуки ниже 27 Гц (самый низкий тон большого органа) и выше 14 кГц (cow bells), субтоны и обертоны все равно ощущаются и создают тембровую окраску звука. Поскольку обеспечить высокую верность звучания сразу во всем частотном диапазоне с помощью одного динамика невозможно, акустические системы делают многополосными, когда каждая динамическая головка воспроизводит определенную полосу частот. Количество полос может быть разным, но в последнее время в автомобиле наиболее распространены трифонические системы: двухполосная фронтальная акустика плюс сабвуфер. С появлением и широким распространением домашнего кинотеатра схема с монофоническим субнизкочастотным каналом прочно прижилась и дома. В автомобиле же, это единственный способ получить глубокий бас, ведь при размещении акустики в дверях не удается создать таких условий для работы динамиков, как в напольной акустике, которая, кстати, тоже не всегда позволяет обойтись без саба. Поэтому бедным НЧ-динамикам (мидбасам), "живущим" в дверях автомобиля без сабвуферной поддержки не обойтись. Кстати, для воспроизведения субнизких частот (меньше 100 Гц) автомобильный салон здорово помогает сабвуферу. Усилий по достижению заветных 20 Гц в машине требуется гораздо меньше, чем для бытового устройства в помещении, где такая цифра - почти несбыточная мечта...

Искажения в акустических системах. Искажения звукового сигнала, возникающие в акустических системах, принято подразделять на линейные, оказывающие влияние на диапазон воспроизводимых частот и неравномерность амплитудно-частотной характеристики, и нелинейные, вызываемые неодинаковостью противодействия подвеса диффузора и неравномерностью магнитного поля на краях воздушного зазора, в котором перемещается звуковая катушка: гармонические, интермодуляционные, параметрические (субгармонические) и структурные, причиной которых является неодинаковое смещение различных участков диффузора при колебаниях звуковой катушки. Совершенство недостижимо в принципе! Нет погрешностей и искажений только в таблице умножения. Любой физический процесс неизбежно сопровождается погрешностями и вызываемыми ими искажениями, поэтому можно говорить только о снижении общего уровня искажений до приемлемого уровня. Хочется обратить внимание на слово "общего". Дело в том, что искажения находятся в сложной взаимосвязи между собой, и снижение одного их вида приводит, как правило, к увеличению другого. Например, расширение частотного диапазона акустической системы способствует росту нелинейных искажений, а меры по уменьшению последних часто снижают чувствительность системы, что требует увеличения подводимой мощности, а это, в свою очередь, снова увеличивает нелинейные искажения. Поэтому главная задача разработчиков аппаратуры - не улучшение одного из параметров до космической величины, а оптимизация величин помех и искажений, когда минимален их общий уровень. Искажения, но различных частотах и способы их уменьшения. Наиболее типичное в автомобильных аудиосистемах решение _ разделение частотного диапазона на несколько полос, условно называемых: субнизкими (20...80 Гц), низкими (80...300 Гц), средними (300...2000 Гц) и высокими (2...20 кГц) с применением специализированных динамических головок отдельно для каждой полосы. Приведенные частоты границ раздела весьма приблизительны, они варьируются в довольно широких пределах. Кроме того, могут использоваться дополнительные полосы: сверхвысокочастотные, средненизкочастотные и средневерхнечастотные. В автомобиле классификация несколько отличается от домашней, и, в основном, используются англоязычные термины. Здесь НЧ-динамик зовется мидбасом (midbass), СЧ-головка - мидренжем (midrange), а ВЧ-излучатель - твитером. Суть от этого не меняется. Так принято, и все тут! Мидрендж используется в автомобильных аудиосистемах далеко не всегда. В этом случае воспроизведение средних частот берет на себя НЧ-динамик. Конструкция мидбаса (достаточно широкополосной динамической головки) показана на рис.2, твитера - на рис.3.

Естественно, в каждой из полос возникают специфические искажения звукового сигнала, обусловленные особенностями работы динамической головки на данных частотах. Соответственно, специфическими являются и меры, предпринимаемые для их снижения. Полоса низких частот. В этой полосе длина звуковой волны намного превосходит размеры диффузора, поэтому динамическая головка работает в так называемом поршневом режиме, когда подвижная система перемещается как единое целое. Характерные для этого режима особенности работы НЧ головки: довольно большое смещение диффузора и, соответственно, звуковой катушки относительно среднего положения; попадание собственной резонансной частоты динамической головки в диапазон излучаемого сигнала. Смещение диффузора от среднего положения существенно изменяет параметры головки, поскольку, во-первых, возникают довольно значительные, причем нелинейные, силы упругости подвеса диффузора, стремящиеся возвратить его в среднее положение, и векторно складывающиеся с усилием электромагнитной системы. А это значит, что сила, действующая на диффузор, уже не пропорциональна электрическому сигналу, а смещение диффузора не пропорционально приложенной силе. Во-вторых, звуковая катушка выходит за пределы зоны равномерности магнитного поля, и сила ее воздействия на диффузор динамика ослабевает относительно электрического сигнала, как снижается и электромагнитное демпфирование. Эти процессы происходят в такт с мощным низкочастотным сигналом и вызывают значительные нелинейные искажения. Изготовители АС постоянно ищут пути снижения таких искажений. При этом поиски ведутся в двух направлениях: уменьшение искажений при значительных смещениях диффузора и уменьшение смещения диффузора при сохранении уровня звукового давления на самых низких частотах. В частности, для снижения упругих реакций подвеса при значитель­ных смещениях системы применяется мягкий подвес диффузора ("воротник"). Одновременно эта мера сужает собственную резонансную частоту головки и расширяет частотный диапазон в сторону басов, а эластичность подвеса вынуждает разработчиков увеличивать ширину магнитного зазора, что приводит к уменьшению магнитной индукции в зазоре и снижению характеристической чувствительности. Для повышения чувствительности головки конструкторы ищут материалы, позволяющие увеличить намагниченность магнитной системы, либо повышают индукцию в зазоре, заполняя его специальной магнитной жидкостью. Впрочем, последнее вызывает новые проблемы. Первая - как уберечь магнитную жидкость от выбрасывания из зазора при мощных амплитудных бросках катушки. Вторая вызвана значительными смещениями магнитной системы - выход части витков катушки за пределы магнитного зазора. Для ее решения применяют магнитную систему увеличенной длины, чтобы катушка оставалась в зоне равномерного магнитного поля при смещении, либо увеличивают длину самой катушки, чтобы не менялось количество активных витков. При этом часть их постоянно находится вне зазора (так называемые компрессионные головки). Первый способ приводит к уменьшению величины магнитной индукции в зазоре, второй эквивалентен подключению дополнительного сопротивления последовательно с катушкой, что снижает КПД, а самое неприятное - уменьшает демпфирование. Кстати, такие же проблемы порождает и повышенное сопротивление кабеля, соединяющего акустику с усилителем, а еще более - окисные пленки на контактах разъемов. Поэтому рекомендуется применять кабель большого сечения, а разъемы - из металла, не подверженного окислению. Уменьшение демпфирования (или, что - то же самое, увеличение добротности системы) приводит к росту доли собственных призвуков катушки, вызванных ее инерционными движениями и упругими колебаниями на резонансной частоте. Для компенсации этого явления применяют усилители с отрицательным выходным сопротивлением (недостатком такого решения является то, что усилитель и АС "созданы друг для друга" и не предполагают использования с иными "партнерами"), электродинамическую или электромеханическую обратную связь. В первом случае информацию о реальной скорости движения звуковой катушки получают с помощью сбалансированной мостовой схемы, используя в качестве датчика саму катушку динамика. Во-втором — под колпачком диффузора динамической головки устанавливается датчик ускорения, сигнал от которого также подается на вход усилителя с целью коррекции искажений. Дополнительно закрыванием "окон" диффузородержателя (корзины) материалами с дроссельными свойствами (например, синтетический войлок), подобными применяемому в воздушных фильтрах автомобильных двигателей, осуществляют акустическое демпфирование. Второе направление борьбы с искажениями смещения магнитной системы - минимизация самого смещения. Отчасти этого можно достичь увеличением площади диффузора. Но такой способ допустим, скорее, для стационарной аппа­ратуры. Для автомобильных АС увеличение размеров крайне нежелательно. Другой способ - акустическое оформление динамической головки в виде бэндпаса (bandpass). Смысл его в том, что в корпус АС встраивается труба таких размеров, что масса воздуха в ней имеет резонансную частоту колебаний такую же, как и у динамика. Поэтому при воздействии низкочастотного сигнала диффузор головки только оказывает давление на воздух в корпусе, а колеблется и излучает вместо него низкочастотный сигнал воздушная масса внутри фазоинвертора. Еще одна проблема при воспроизведении низших частот звукового диапазона связана с тем, что именно на них головка потребляет наибольшую электрическую мощность. Это понятно, ведь для того чтобы раскачать на НЧ до нормальной амплитуды тяжелый, большой диффузор с жестким подвесом, нужно приложить гораздо больше энергии. В результате - нагрев звуковой катушки, что вызывает увеличение ее активного сопротивления, снижает громкость звучания и чревато перегоранием обмотки. Для улучшения охлаждения звуковой катушки ее каркас изготавливают из медной фольги. Принимаются также меры по эффективному отводу тепла: применяют магнитные жидкости либо делают большое число продуманных по эффективному расположению вентиляционных отверстий. Полоса средних частот. В этой полосе длина волны соизмеримо с размерами диффузора, поэтому основной проблемой является неравномерность отдачи по радиусу головки. Проще говоря, пока сигнал от звуковой катушки достигнет подвеса, сама звуковая катушка движется уже в другую сторону. Поскольку на этих частотах затухание колебаний в материале диффузора невелико, звуковая волна отражается от подвеса и движется обратно. Это явление может происходить по нескольку раз, приводя к интерференции колебаний, возникновению стоячих волн и провалов излучения (парциальное возбуждение). А также - к появлению совершенно непредсказуемых призвуков, именуемых структурными, отнюдь не украшающих звучащую фонограмму. Для подавления отраженных колебаний применяют ловушки в виде выдавленных в диффузоре концентрических окружностей, а сам диффузор крепится к корзине через воротник (подвес) из демпфирующего материала — пенополиуретана, резины и т.д. Имеет значение и материал, из которого изготовлен диффузор. Как правило, это полипропиленовая пленка, которой теми или иными способами придается дополнительная жесткость. Это может быть определенная текстура материала диффузора, наполнение его углеродным волокном либо тканеподобным наполнителем из углеродных волокон, металлизация и т.д. Широко применяется материал кевлар, нередко в составе многослойной структуры, именуемой "сендвичем". Не забывают производители и о классических бумажных (целлюлозных) диффузорах. Поскольку мидбасы часто располагаются в дверях салона, перед установщиками встает задача придать внутренним объемам дверей необходимые акустические свойства. Их тщательно герметизируют и покрывают несколькими слоями звукопоглощающих материалов с принципиально отличными физическими свойствами, каждый из которых выполняет свою функцию. Внутренние слои, наиболее мягкие, заглушают акустические резонансы внутри полости. Средние слои, эластичные и вязкие, поглощают вибрации жестких филенок дверей. Салонная обивка, помимо декоративных и других своих прямых функций, препятствует излучению от филенок. Для подавления внутренних резонансов полость акустического оформления динамика заполняют звукопоглощающим материалом. Еще один источник посторонних звуков где-то на стыке низких и средних частот - прямая передача колебаний от диффузородержателя на переднюю стенку корпуса, которой в данном случае служит карта двери. Для борьбы с этим явлением карту при необходимости усиливают ребрами и распорками в местах крепления динамических головок, а сами головки устанавливают через демпфирующие прокладки - пенокаучук, пенопропилен, линолеум, поливинилхлорид или силикон - так называемые подиумы. В особых случаях из композитных материалов делают корпуса для излучателей (рис.4).

Полоса высоких частот. Характерные особенности роботы динамической головки в высокочастотном диапазоне - очень малые смещения диффузора, хорошее затухание колебаний в материале диффузора и значительные ускорения подвижной системы. Проблемы возникновения искажений звука механического характера связаны, в основном, с двумя факторами: деформацией излучающей поверхности при больших ускорениях и необходимостью максимального облегчения подвижной системы для обеспечения воспроизведения самых высоких частот диапазона. Третья причина касается электромагнитной системы в целом и связана со значительными потерями электрической энергии вследствие возникновения токов Фуко в деталях магнитопровода. Создание достаточно легкой и жесткой подвижной системы - задача чисто технологическая. Применяются различные пропитки бумажных диффузоров либо для их изготовления используются полимерные пленки. Хорошие результаты среди ВЧ-головок (диапазон до 44 кГц) получены при изготовлении купола диффузора из титановой фольги с последующим вакуумным напылением карбида бора, что обеспечило ему требуемые прочность и жесткость при минимальном весе. Но на сегодня самым оптимальным по характеристикам и, что еще более важно, самым "музыкальным" твитером считается излучатель с мягким тканевым (шелковым) купольным диффузором. Снижение электрических потерь вследствие самоиндукции осуществляется изготовлением магнитопроводов из материалов с высокой магнитной проницаемостью и низкой электропроводностью - прессованого порошкового пермаллоя или аморфного железа. Ввиду небольших размеров твитеров, часто применяют и более прогрессивный материал — неодим, магнит из которого при соизмеримой магнитной силе занимает в несколько раз меньше пространства, чем классический. В отличие от стационарной аппаратуры, в автомобильных аудиосистемах довольно часто применяются коаксиальные системы (когда головки находятся на одной оси). Удобны они, прежде всего, тем, что занимают заметно меньше места, просты в установке и стоят недорого. При инсталляции системы в салоне машины это немаловажно. С точки зрения качества воспроизведения они имеют только одно преимущество: звуки всего частотного диапазона излучаются из одной точки, что исключает фазовые искажения. Но, с другой стороны, размещение твитера на пути НЧ-волн приводит к специфическим искажениям, связанным с обтеканием ими ВЧ-головки, дифракцией и последующей интерференцией СЧ и НЧ излучений. Кроме того, если для дома точечный излучатель - это хорошо, то в автомобиле, наоборот, нужно иметь возможность установить твитер в оптимальном для формирования звукового поля месте, которое, естественно, никак не может находиться в нижней части двери. Иначе не видать звуковой сцены, как своих ушей. В общем, в жизни всегда есть место для выбора.

Трехполосный или однополосный. До сих пор, рассматривая особенности работы акустических систем в ВЧ, СЧ и НЧ полосах, мы не касались вопроса о том, каким же образом исходный звуковой сигнал разделяется на эти полосы. Существует два способа и каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. В АС среднего класса применяется система пассивных фильтров (кроссоверов), когда сигнал с усилителя подается на акустику в полном спектре и уже в ней разделяется на полосы с помощью фильтров, построенных на дросселях и конденсаторах. Основные проблемы, связанные с такой системой разделения, заключаются в существенных фазовых сдвигах, вносимых реактивными элементами кроссоверов, достаточно сложной зависимостью полного входного электрического сопротивления получившейся акустической системы от частоты и, как следствие, - неудовлетворительным демпфированием головок. Наблюдается также взаимное влияние динамических головок друг на друга, что приводит к появлению нежелательных призвуков и неравномерностей АЧХ. В более дорогих системах применяется активное полосовое воспроизведение, когда звуковой сигнал с источника подается сначала на активные разделительные фильтры (кроссоверы) и уже после разделения усиливается тремя независимыми усилителями, своим в каждой частотной полосе. Звучание однозначно получается более качественным, мощность - более высокой, поскольку складываются мощности трех усилителей, но такое удовольствие стоит заметно дороже, и усилители занимают в два-три раза больше места.

Размещение акустических систем в салоне автомобиля. Для того чтобы в полной мере получить ощущение настоящего стереозвучания, ГОСТ рекомендует размещать колонки в 1,5...2 м друг от друга и находиться строго на линии симметрии на расстоянии 2,5...3 м от них. Достаточно сложно представить себе автомобиль, в котором эти требования удалось бы легко выполнить. Здесь следует искать решение в зависимости от индивидуальных потребностей владельца. Если основная задача звуковоспроизводящей аппаратуры - работа в фоновом режиме во время движения, то можно с чистой совестью отказаться от попыток обеспечить полноценное стереозвучание и расположить акустику там, где она менее всего будет мешать. В том числе, даже на задней полке. Вряд ли при движении по городу для обычного обывателя важно, где располагается тот или иной музыкант в группе. Если же вы "необычный" человек, и требования к звучанию у вас завышенные, то очень подходящее для мидбасовых динамиков место - передние двери салона. СЧ-группу можно расположить в боковинах Торпедо, опять же в дверях, в кик-панелях или даже на стойках лобового стекла (если это малогабаритные купольные среднечастотники). Учитывая значительную направленность излучения на средних частотах, требуются немалые затраты времени и сил на нахождение правильного расположения головок - индивидуально для каждого автомобиля. А вот высокочастотные излучатели, например, давно и прочно обосновались на стойках, и исключения (например, установка их в углах карт передних дверей) лишь подтверждают сложившееся правило. Пример инсталляции мидренджа и твитера показан на рис.5.

Ввиду большой разности расстояний до водителя и переднего пассажира, очень часто используется работа твитера на отражение, когда излучение ВЧ-головки направляют на лобовое стекло, удлиняя тем самым путь высокочастотным колебаниям. Это до какой-то степени компенсирует близость стоек к одному из передних кресел. Такую проблему можно решить и с помощью звукового процессора DSP (Digital Sound Procesing), корректирующего аудиосигнал таким образом, что стереоэффект воспринимается с левого переднего кресла водителя (чаще всего) или с кресла переднего пассажира. Но данный метод предполагает, что настройка осуществляется конкретно на водителя либо пассажира, для остальных обитателей салона стерепанорама все равно будет в той или иной мере нарушена. Высшим мастерством среди установщиков все-таки считается получение приемлемой звуковой сцены без использования процессорной обработки.

Особенности акустики автомобильного салона. В отличие от стационарной аппаратуры, которую можно прослушивать в просторных звукоизолированных помещениях, салон автомобиля предназначен, в большей мере, для комфортной и безопасной езды, нежели для наслаждения совершенным звучанием музыки. Сравнительно малые размеры, большая удельная площадь стекол, которые в целях улучшения качества звука довольно небезопасно завешивать коврами и закрывать бархатными шторами - все это не лучшим образом сказывается на акустических свойствах автомобильного салона. Внутренние акустические резонансы приводят к образованию стоячих волн на отдельных частотах, существенно увеличивая неравномерность амплитудно-частотной характеристики. Для компенсации этого в некоторых, очень недешевых устройствах, есть выносные микрофоны, по сигналам с которых звуковой процессор корректирует характеристику усилителя с тем, чтобы выровнять АЧХ. Другой вариант - установка сложных графических или параметрических эквалайзеров, чтобы после инсталляции можно было сделать точную настройку системы с помощью спектроанализатора. Но данный способ подходит не всем, так как эквалайзеры часто вносят свои специфические искажения, да и не каждый владелец автомобиля согласится включать этот недешевый прибор в систему. Тем более что настроить ее без эквалайзера грамотной установкой правильно подобранных компонентов - и есть высший пилотаж инсталлятора. Другой проблемой (и, пожалуй, более ощутимой) являются достаточно сильные перепады шума в салоне вследствие постоянно меняющихся режимов работы двигателя. Поскольку человеческий организм подстраивает чувствительность слуховых органов под общий уровень шумов, то субъективно музыка, очень громкая на стоянке, покажется еле слышной или вообще станет неслышимой при интенсивном разгоне. А для регулирования громкости разгон автомобиля момент - не самый подходящий. Чтобы субъективное восприятие громкости было более-менее стабильным, некоторые аппараты имеют процессоры, меняющие громкость в зависимости от уровня шума в салоне. В заключение хочется сказать, что данная статья не претендует на всеобъемлющий труд по акустике, скорее, это очень короткая "пробежка" по основным положениям из области саг audio, которая, смеем надеяться, может стать полезной и даже необходимой для тех, кто начинает свой путь к автозвуку.

Радиоаматор №10 2006г стр. 3