Место для динамиков

[Santer]

Место для динамиков

Главная проблема при создании качественной автомобильной аудиосистемы состоит не в достижении высокой мощности, малых искажений и даже не в получении хорошей АЧХ. Основная проблема - получение высокой и широкой звуковой сцены для передних слушателей. Ее решение напрямую связано с местом установки фронтальной акустики. Не стоит думать, что задние пассажиры забыты: при грамотно поставленной фронтальной акустике звучание сбалансировано в пределах всего салона.


Однако решение этой задачи связано с рядом проблем. Прежде всего, при любом разумном варианте размещения акустических систем в передней части автомобиля разность пути сигнала от левого и правого излучателей достигает недопустимо больших значений. Для увеличения эффективного расстояния от слушателя до акустики (и сокращения, соответственно, разности хода) можно использовать отражение всего сигнала или его части от лобового стекла. Так появились установки с напольной фронтальной акустикой. Т.е. акустика врезается в пол машины с таким расчетом, чтобы сигнал, «падая» на лобовое стекло, отражался в салон с наиболее выгодным направлением. Решение сложное и трудоемкое, но результат впечатляет. Однако резать пол для установки динамиков решится не всякий «завернутый» на звуке «драйвер», причем к тому же проблемы при техосмотре гарантированы. Поэтому для установки фронтальных излучателей в легковой машине остается не так много мест: приборная доска, стойки лобового стекла, двери, кик-панели, пространство под передними сиденьями. Ни один из вариантов не решает проблему полностью, к тому же достоинства и недостатки каждого из них взаимосвязаны.

Главная проблема, которая возникает при создании высококачественной автомобильной аудиосистемы, – выбор количества полос и частот раздела. Сосредоточенная (коаксиальная) фронтальная акустическая система лишена перспектив для высококачественной установки. Исключением является использование двухполосных коаксиальных громкоговорителей в качестве комбинированных СЧ/ВЧ излучателей.

Двухполосная компонентная фронтальная акустическая система, как и всякая компромиссная конструкция, имеет ряд недостатков. Прежде всего она связана компоновочными ограничениями и получить в этом случае одновременно правильную звуковую сцену и хороший баланс затруднительно.

Наилучшего результата можно достичь, применяя многополосную рассредоточенную фронтальную АС. В нашей ситуации «много» означает «три», широкого наступления четырехполосных систем пока не предвидится. Полосовые излучатели в этом случае можно разместить в тех местах, где они будут работать с максимальной эффективностью.

Для получения высокой и однородной звуковой (равной в каждой точке салона) сцены проще всего поднять излучатели как можно выше. Приборная доска позволяет установить их на достаточной высоте. Размер штатных посадочных мест обычно ограничен 10-13 см, акустическое оформление (необходимый объем для качественного звучания динамика) практически отсутствует, поэтому низшие частоты воспроизводятся недостаточно эффектно. Следовательно, в этом месте можно монтировать только среднечастотные головки. Однако такой вариант имеет ряд серьезных недостатков. Основной из них – «привязка» звучания к одной стороне салона из-за недопустимо большой разности хода звуковой волны от левого и правого излучателей. Среди автомобилей отечественного производства реальные перспективы к использованию штатных посадочных мест по назначению имеет только «Москвич-2141». Хороший результат при установке динамиков в приборную панель возможен в очень редких случаях, поэтому энтузиасты вынуждены искать другие места для установки динамиков.

Традиционно низкочастотные, широкополосные или коаксиальные громкоговорители размещают в передних дверях. Обычно это аргументируется увеличением зффективности воспроизведения низких частот готовым акустическим оформлением (объемом пустот в двери). К тому же большинство автомобильных головок рассчитаны на работу с большим задним объемом. Но при установке головок «на плоскость» облицовки двери проявляется эффект компенсации басовой атаки. При сведении фонограмм большинство современных звукорежиссеров располагают инструменты басового регистра в центре звуковой сцены. 3вуковые сигналы левого и правого каналов в этом диапазоне частот синфазны и имеют практически одинаковую интенсивность. Поэтому при установке излучателей в дверях фронт волны на частотах 100-150 Гц, критичной для восприятия басовой атаки, достигает противоположной головки в противофазе (что определяется шириной салона) и компенсируется (глушится). Чтобы это явление проявлялось в меньшей степени, при установке громкоговорителей в двери их необходимо разворачивать вверх и в сторону слушателя. Обычно удовлетворительные результаты получаются при «нацеливании» головок в середину потолка над передними сиденьями. Наиболее рационален такой вариант при использовании двухполосной фронтальной акустики с относительно высокой частотой раздела (5-7 кГц).

Эффект компенсации басовой атаки в значительной степени зависит от места установки низкочастотных излучателей в дверях и конструктивных особенностей салона. Высокий тоннель и протяженная консоль приборной панели («борода») являются достаточно хорошим акустическим экраном. В случае, когда этот экран исключает непосредственное взаимодействие головок, эффект компенсации басовой атаки снижен. В такой ситуации вполне оправдана установка головок «на плоскость». Наиболее рационален этот вариант при относительно невысокой частоте раздела полос в двух- или трехполосной системе (1,5 - 3 кГц). Вплоть до этих частот диаграмма направленности излучения большинства НЧ/СЧ головок достаточно широка, что позволяет не уделять особого внимания их ориентации. С другой стороны, можно частично ослабить эффект «привязки» звучания за счет выравнивания интенсивности на средних и высших частотах, используя особенности диаграммы направленности применяемых динамиков. Однако фазовые сдвиги, вызванные разностью пути сигнала, скорректировать таким способом не удастся.

Установочная глубина головок в большинстве случаев значительно больше имеющейся в наличии, поэтому при установке излучателей в двери необходимо изготавливать «подиумы» (специальные корпуса) или кольцевые проставки для головок. Кроме того, в этом случае необходимо произвести тщательное вибродемпфирование (исключение вибраций) панелей и механизмов двери.

Основная проблема двухполосных акустических систем с низкой частотой раздела - необходимость использовать ВЧ головки повышенной мощности с достаточно низкой частотой собственного резонанса. Приобретение их может быть сопряжено с некоторыми трудностями. Кроме того, для эффективного подавления механического резонанса подвижной системы, расположенного близко к частоте раздела полос, необходимо использовать фильтр высоких частот либо специальные корректирующие цепи.

При установке НЧ головок в корпусах под передними сиденьями с излучением вперед и вверх эффект гашения басовой атаки отсутствует, а разность пути звуковой волны уменьшена. Это ослабляет эффект «привязки» звучания к одной стороне салона. Такой вариант очень близок к установке излучателей в полсалона, но лишен его недостатков.

Установка головок в кик-панелях с ориентацией вверх и к центру салона сводит к минимуму разность хода сигнала от левого и правого излучателей, что практически исключает эффект привязки. Вопреки ожидаемому звуковая сцена не опускается, а наоборот, поднимается на уровень ветрового стекла. Благодаря наличию акустического экрана в виде консоли передней панели («бороды»), эффект «гашения» басовой атаки не проявляется. К сожалению, в большинстве случаев организовать достойное акустическое оформление непросто. Максимально возможный объем корпусов не превышает, как правило, 2 л, поэтому данный вариант применим, главным образом, к среднечастотным головкам трехполосных акустических систем. Однозначного совета по ориентации динамиков в кик-панелях нет - все зависит от конкретных условий, необходим эксперимент.

Для предварительной оценки выбранного места установки и ориентации СЧ излучателей удобно использовать широкополосные головки мощностью 3-5 Вт, смонтированные на небольших отражательных панелях. Их подключают к магнитоле через простейший ФНЧ (неполярный оксидный конденсатор емкостью 100 мкФ или два полярных по 220 мкФ встречно-последовательно) и подбирают расположение и ориентацию, добиваясь получения необходимой ширины и высоты сцены.

При изготовлении корпусов для СЧ излучателей ориентацию полезно уточнить применительно к конкретным головкам с учетом особенностей их звучания и диаграммы направленности. Это самое критичное звено, поскольку звуковая сцена и общая тембровая окраска звучания формируются главным образом в полосе 300-1500 Гц. Основной принцип размещения - как можно дальше от ушей, чтобы уменьшить разность пути звуковой волны от левого и правого излучателей. Поэтому штатные места в торпедо, как правило, наихудший вариант. Желательно так расположить динамики, чтобы сигнал, воспроизводимый через них, позволял слушателю однозначно ощущать звук по центру панели приборов. В диапазоне амплитудного восприятия (выше 1700 Гц) необходимо обеспечить равенство громкостей каждого динамика, воспроизводящего монофонический сигнал.

Для высокочастотных головок при любом варианте построения фронтальной акустики чаще всего применяется установка на передние стойки, верхний передний угол двери или панель приборов. Известны также достаточно редкие варианты установки ВЧ излучателей в районе зеркала заднего вида или на полу (используется отраженный от лобового стекла сигнал), а также на кик-панелях (работа на прямом сигнале). Для «пищалок» с широкой диаграммой направленности (широким углом «выхода» сигнала) можно использовать или прямой сигнал, или его смесь с отраженным и рассеянным от стекла излучением. Полностью исключить прямой сигнал в этом случае практически невозможно из-за наличия боковых лепестков диаграммы направленности. Для работы только «на отражение» без прямого сигнала необходимо применять «пищалки» с узкой диаграммой направленности.

При выборе места для ВЧ головок необходимо иметь в виду, что при низкой частоте раздела их излучение оказывает непосредственное воздействие на формирование сцены и ориентация требует тщательной настройки. При частоте раздела выше 5-6 кГц влияние ориентации значительно снижено. В любом случае при установке необходимо предусмотреть возможность подстройки ориентации при окончательной регулировке системы. В комплекте большинства автомобильных «пищалок» есть необходимые для этого установочные детали. Следующий этап, порождающий максимум проблем, - выбор частот раздела (диапазона частот для каждой полосы). В свое время развитие «домашнего» Нi-Fi породило деление полос в основном на частотах 300 Гц и 3-4 кГц. Для воспроизведения частот выше 14-15 кГц часто использовался «супертвиттер» (ленточный, пленочный или пьезоизлучатель). Развитие технологии и улучшение качества СЧ излучателей и «пищалок» позволило сдвинуть частоту их раздела до 5-7 кГц и обойтись одной полосой ВЧ. Расширение вверх полосы НЧ до 800-900 Гц по сравнению с АС прошлого поколения объясняется тем же. Эти частоты раздела оптимальны для компактного или коаксиального расположения излучателей в «домашней» акустике, но мало пригодны для автомобильной разнесенной системы. Тем не менее высокая частота раздела НЧ и СЧ встречается довольно часто при близкой установке НЧ и СЧ головок.

Для улучшения качества воспроизведения следует избегать деления полос в области максимальной чувствительности уха. То есть наилучшее решение: полоса СЧ от 200-250 Гц до 5-6 кГц «одним куском». Деление частот в формантной области (500-1200 Гц) вообще противопоказано для всех случаев, кроме коаксиальных излучателей. Полосу низких частот следует воспроизводить целиком или делить на две части в области порядка 50 Гц. Это позволит использовать оптимальное акустическое оформление для каждой НЧ полосы. Полосу частот ниже 50 Гц при этом можно воспроизводить в монофоническом варианте с произвольным размещением излучателя, поскольку для этих частот способность человеческого уха к локализации источника сигнала заметно снижена. Это задача для сабвуфера.


Источник: //digest.nsys.by