Акустика салона: отражение и поглощение
Салон автомобиля – не самое удачное помещение для прослушивания музыки. Собственно, и в домашних условиях акустические особенности комнаты доставляют немало хлопот, но в автомобиле все гораздо хуже. Избежать влияния салона невозможно, и единственно правильный выход в данной ситуации – попытаться использовать его особенности во благо. Тема эта неисчерпаема, поэтому начнем с самого главного – как влияют на звук отражающие и поглощающие поверхности. Своим опытом делится хорошо знакомый нашим читателям Виталий Раббот.
В предыдущих статьях мы достаточно подробно рассказали о различных вариантах установки компонентных динамиков в автомобиле, рассмотрели процессорные и беспроцессорные схемы построения звуковой сцены. Казалось бы, все. Но нет, есть еще один момент, который следует прояснить, а именно – отражающие и поглощающие поверхности, которых в автомобиле множество, а значит, их вклад в конечное звучание будет значительным, причем независимо от выбранной схемы аудиосистемы, процессорной или беспроцессорной.
Возможно, кому-то это покажется странным, но никаких теоретических данных в этой статье вы не найдете. Все, о чем нам рассказал Виталий Раббот, - это чисто практические знания, накопленные за много лет работы, что, на наш взгляд, намного важней. Необходимо только, чтобы вы понимали свойства материалов, используемых в автомобиле. Например, жесткие с гладкой поверхностью материалы (стекло, металл, в меньшей степени полимеры и кожа) являются отражающими поверхностями, а мягкие и пористые предметы (велюровые сиденья, ворсистый карпет, мягкая обивка дверей и потолка) – звукопоглощающими. Необходимо также учитывать, что звук «не любит», когда на его пути встречаются острые углы: на них всегда возникают дифракции и отражения.
Основная отражающая поверхность в автомобиле – стекло. Как у отражающей поверхности, у стекла есть плюсы: оно очень хорошо отражает высокие частоты. Этим свойством пользуются практически всегда, когда строят беспроцессорные схемы, поскольку за счет искажения удается максимально удлинить ход звуковой волны к слушателю. Этим решаются сразу две проблемы. Во-первых, мы как бы отдаляем динамики от слушателя, создавая иллюзию глубины звуковой сцены, а во-вторых, уменьшаем разность прихода волны от левого и правого каналов, другими словами, частично устраняем неоптимальное расположение динамиков. Однако есть и минусы. Поскольку торпедо и стекло образуют что-то наподобие резонатора, то при работе высокочастотных динамиков на отражение (полностью или даже частично), практически всегда возникает резонанс на частоте 4-5 кГц, который вносит в общий тональный баланс неприятный призвук. Бороться с ним лучше всего радикальным способом – переориентировать динамики. Вторая проблема связана с тем, что за счет кривизны стекла и излучения одной волны разными сторонами купола диафрагмы появляется эффект размытия – снижения четкости и фокусировки высоких частот. Когда же ВЧ-динамик, установленный в торпедо, слишком близко располагается к стеклу, в этом небольшом промежутке (между стеклом и торпедо) всегда возникают стоячие волны. Их эффект проявляется в смещении звуковых образов к точке излучения. То есть при прослушивании записи, где все участники ансамбля равномерно распределены по всей ширине звуковой сцены, центральные образы будут смещаться влево или вправо. Для устранения этих эффектов стараются полностью или частично (например, вокруг динамика) закрыть торпедо звукопоглощающими материалами – именно поэтому в дорогих инсталляциях столь популярна перетяжка салона алькантарой. Есть и другие материалы, но чаще пользуются алькантарой, поскольку она удачно совмещает в себе как звукопоглощающие свойства, так и декоративность.
Вообще борьба с избытком высоких частот из-за большого количества отражений – дело нужное, но достаточно сложное. Однако слишком увлекаться и полностью «глушить» весь автомобиль не стоит. Какая-то часть отраженных волн все-таки должна остаться для поддержания естественного фонового диффузного звукового поля. Те, кому доводилось побывать в специальных акустических заглушенных камерах, знают, насколько сильный дискомфорт испытывает человек, лишенный привычного диффузного поля. Поэтому требуется некая золотая середина. В некоторых случаях для устранения яркости звука боковые стекла покрывают двойной тонировкой. Используемая для этого полимерная пленка – материал более мягкий, чем стекло, благодаря чему позволяет снизить количество отражений до какого-то приемлемого уровня.
Установка динамиков в кик-панели также имеет свои особенности. Поскольку над ними нависает торпедо со своими технологичными нишами, то следует добиваться, чтобы все компоненты обоих каналов находились в прямой видимости. То есть, сидя в кресле, вы должны четко видеть каждый динамик. В большинстве автомобилей это место находится ближе к полу автомобиля, причем ВЧ-динамик, чтобы уменьшить отражения от поверхности торпедо, зачастую ставят ниже НЧ/СЧ-головки. Такая установка позволяет существенно снизить количество отражений на средних и высоких частотах; но чудес не бывает – в расплату мы получим нестабильность высоты звуковой сцены с завалами по бокам и резкий характер прямого сигнала ВЧ. Есть даже такое понятие – слышать динамик, когда звук оказывается «привязанным» к излучателю. Иногда, чтобы избежать прямого сигнала высокочастотника, его вместе с СЧ-динамиком ставят под передние сиденья с направлением в сторону лобового стекла, однако даже в этом случае, к сожалению, не удается избежать завала высоты звуковой сцены по краям, а характер звука будет значительно зависеть от конкретных динамиков, формы торпедо и его покрытия.
Вообще, идеальных мест для установки динамиков не бывает. Каждая установка – это всегда какой-то компромисс, но лучших результатов можно добиться (по скромному мнению Виталия Раббота. – примечание редакции), используя двухполосную акустическую систему с установкой НЧ/СЧ-динамика на верх торпедо, а высокочастотника – на передние стойки. Кстати, это мнение разделяют и некоторые производители, из принципиальных соображений предлагая только 2-компонентные АС даже в элитном классе.
В случае, когда строится трехполосная система, следует учитывать направление СЧ-динамика. Причем он может быть как с купольным, так и с конусным диффузором. Настройка этих двух вариантов немного отличается, но чтобы понять тонкости, необходимо знать достоинства и недостатки каждой конструкции.
СЧ-динамик с купольной диафрагмой – это, по большому счету, увеличенные высокочастотники. Среди их достоинств следует выделить простоту установки (поскольку не требуется подготовка акустического объема), широкую диаграмму направленности и способность этого типа динамиков хорошо отыгрывать верхнюю середину. Основной же недостаток – высокая резонансная частота. Поясним, почему это считается недостатком. Реально, когда не предвидится кардинальной переделки салона, трехкомпонентную систему располагают следующим образом: НЧ/СЧ-динамик внизу двери, а среднечастотник на торпедо. В этом случае, чтобы по краям звуковой сцены не было завала, СЧ-динамик должен отыгрывать весь голосовой диапазон, то есть до 200 Гц снизу. На сегодняшний день на рынке car audio нет ни одного купольного динамика, который это позволяет; минимальная частота, какую можно достичь – 300 Гц, а в среднем – 500-600 Гц. Другое дело – динамики с конусным диффузором. Хороший конусный НЧ-динамик типоразмера 10 см легко сыграет 200 Гц, поскольку его резонанс лежит где-то в области 100 Гц, и с его помощью поднять сцену наверх не составляет труда. Но у конусных динамиков есть свои минусы: во-первых, за счет узкой диаграммы направленности, при работе на отражение зачастую возникает стоячая волна (профессионалы говорят: «динамик сам себя ловит»), а во-вторых, в большинстве случаев они требуют специальной акустической подготовки места установки, другими словами, трудоемких подготовительных работ.
Какой из этих динамиков лучше использовать, - дело вкуса. Одним нравится, как купольные динамики работают в области верхней середины, другие считают, что такой звук слишком слащавый и приукрашенный, а третьи вообще ставят сразу и купольные, и диффузорные динамики и чувствуют себя при этом очень хорошо. Повторим – все зависит от личных предпочтений.
При установке ВЧ и СЧ-динамиков с работой на отражение следует обращать внимание на глубину торпедо и наклон лобового стекла. Как правило, динамики всегда стараются установить как можно дальше от слушателя, и если торпедо глубокое (в этом случае наклон стекла больше), то расстояние от стекла до компонентов получается очень маленьким и вероятность возникновения стоячих волн значительно увеличивается. Если приведенные выше методы снижения отражений не помогают, то динамик приходится располагать ближе к слушателю, увеличивая таким образом расстояние «стекло – динамик». Замечено, что при глубоких торпедо всегда лучше, когда динамики работают в прямом излучении, однако скрытой установки при таком размещении не получится. При установке купольных СЧ-динамиков замечено, что чем выше вы поделите сигнал между ними и ВЧ-динамиками. Тем более сфокусированной будет звуковая картина. К сожалению, с конусными диффузорными СЧ-динамиками это не проходит, поскольку при хорошем отыгрывании нижней середины верхняя часть диапазона им дается с трудом; поэтому оптимальная верхняя частота разделения будет лежать в пределах 2000-3000 Гц.
Что касается динамиков НЧ-диапазона, то для них также часто помогает работа на отражение. Только специфика сабвуферов и НЧ/СЧ-головок налагает определенные требования. Например, в автомобилях с типом кузова хэтчбек сабвуфер часто направляют на заднее стекло, чтобы увеличить отдачу баса. Правда, при любой установке НЧ-головки играть с ее направлением следует скорее для получения фронтальной реализации баса, поскольку от этого зависит качество восприятия музыкального материала. Среди владельцев седанов также очень популярна установка сабвуфера горизонтально в заднюю полку, с работой на отражение от заднего стекла. Кстати, выигрыш по басу по сравнению с работой сабвуфера в салон через отверстие в подголовнике оказывается подчас настолько существенным, что некоторые владельцы, поменяв первый вариант на второй, затем возвращаются к исходному, хотя еще раз стоит повториться, что в хороших инсталляциях встречаются оба варианта.
В отличие от сабвуфера, НЧ/СЧ-динамик (особенно в двухполосных АС) несет гораздо больше звуковой информации. Их, во избежание нарушения тонального баланса и фокусировки звуковых образов, желательно ставить как можно ближе к другим фронтальным компонентам. Следует учитывать и то, что НЧ/СЧ-головка – это конусный динамик с узкой диаграммой направленности на средних частотах, поэтому очень важную роль при ее установке играет направленность (подробнее мы об этом писали в предыдущих статьях). В случае установки в торпедо с работой на отражение от стекла надо придерживаться тех же принципов, что и с установкой СЧ-динамика.
И, наконец, тыловые акустические системы. Отличный пример удачного использования отражающих и поглощающих поверхностей – работа тыловых «овалов» в задней полке. Здесь сказываются сразу несколько факторов: в басовой области за счет отражения от заднего стекла отдача усиливается, а высокочастотный спектр на пути к передней части салона успевает ослабиться за счет поглощения материалом сидений, обшивки и потолка. Именно поэтому многие «овалы» имеют намеренно внесенные производителем предыскажения в ВЧ-области.
Стекла, передняя панель, обшивка дверей и задняя полка – отнюдь не все «участники» единой команды, настраивающей звучание на свой лад. Немалую роль тут играет и потолок. Когда алькантара получила широкое распространение, многие инсталляторы, прельстившись ее достоинствами, решили использовать этот материал и для обтяжки потолка. В ряде случаев это оказывалось не только лишним, но даже и вредным – машина получалась «переглушенной».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Процесс настройки автомобильной акустики имеет массу тонкостей, и рассказать обо всех деталях невозможно, поскольку многие вещи происходят на уровне подсознания, а чтобы достичь такого высокого уровня, нужна практика. Главное пожелание для тех, кто сталкивается с car audio впервые, - четко определиться, что вы хотите получить в конечном итоге. Знаний, которые облегчат процесс установки и настройки, у вас теперь предостаточно. Однако не торопитесь. После первой настройки поездите некоторое время на автомобиле и послушайте его с разными записями, дабы убедиться, что все удалось и соответствует вашему вкусу. Если в звуке есть шероховатости, вы уже сразу поймете, где и что необходимо изменить. Возможно, до конечной настройки пройдут месяцы, но как говорят доки: хорошо настроенный автомобиль сравним со скрипкой Амати – столько же тонкостей, деталей и «колдовства». Успешно справившись с такой сложной задачей, вы сможете собой гордиться.
Источник: журнал Car&Music
