Главная » 2009»Июнь»1 » КАК ДОБИТЬСЯ КАЧЕСТВЕННОГО ЗВУКА В АВТОМОБИЛЕ (часть 4)
КАК ДОБИТЬСЯ КАЧЕСТВЕННОГО ЗВУКА В АВТОМОБИЛЕ (часть 4)
11:39
ДВУХКАНАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
Это тоже очень
распространенный тип автомобильных усилителей. Их можно встретить как в
машине начинающего любителя автозвука, купившего свой первый
автомобильный усилитель вообще, так и в «боевой» машине, выступающей в
финале международных соревнований по автозвуку. По сравнению с
предыдущими, у двухканальных усилителей существует несколько
преимуществ.
Во-первых, большая гибкость в размещении. Четырехканальные усилители
чаще всего размещают в багажнике, ближе к сабвуферу. Если одна пара
каналов работает на фронтальную акустику, то приходится тянуть через
весь салон длинные межблочные кабели от головного устройства плюс еще
такой же длины – кабели от усилителя к динамикам. При использовании же
двухканального усилителя его можно разместить в передней части салона и
за счет этого избежать лишних затрат как на сами провода, так и на
работу по их прокладке.
Во-вторых, у двухканального усилителя по понятным причинам отсутствует
влияние одной пары каналов на другую.
В-третьих, двухканальный усилитель можно точнее подобрать для
выполнения поставленной перед ним задачи. За счет этого можно выбрать
более специализированный усилитель, как по мощностным параметрам, так и
по функциональным возможностям, в первую очередь, кроссовера.
Недостатки таких усилителей являются продолжением их достоинств. Один
четырехканальный усилитель будет дешевле пары двухканальных
аналогичного уровня. Поскольку нужно в два раза больше корпусов и
блоков питания, а они составляют большую часть себестоимости.
Для двухканальных усилителей начальной ценовой категорией можно считать
200 у.е. Такие устройства производители стараются сделать достаточно
универсальными, пригодными как для использования с фронтальной
акустикой, так и с сабвуфером. Из-за жестких ограничений по
себестоимости такие усилители не могут похвастаться особо качественными
компонентами или, например, богатыми возможностями настройки
кроссовера. Как правило, присутствует фильтр низких/высоких частот,
обеспечивающий плавную настройку частоты среза в диапазоне 60–120 Гц. В
случае использования усилителя для работы с передней АС без сабвуфера,
фильтры обычно отключают. Бас-буст есть в большинстве случаев, но чаще
всего с фиксированным подъемом уровня на определенной частоте. Как уже
отмечалось, если регулировка плавная – это большой плюс. Для
сабвуферов, особенно в оформлении фазоинвертор, полезно, когда в
усилителе есть фильтр, ограничивающий самые низкие частоты – сабсоник.
Если вы собираетесь строить несложную систему, то перечисленных
возможностей будет достаточно. Для более сложных установок, в которых,
например, один двухканальный усилитель работает на СЧ-динамики в
трехполосной фронтальной АС, могут потребоваться дополнительные режимы
или диапазоны регулировок. В упомянутом случае кроссовер должен
позволять организовать не просто ФНЧ или ФВЧ, а фильтр, который не
просто ограничивает низкие или высокие частоты, а пропускает их строго
в определенной полосе, ограниченной по частоте как сверху, так и снизу.
Такой фильтр называют полосовым, по своей структуре он представляет
собой ФНЧ и ФВЧ, включенные последовательно. Понятно, что два фильтра
обходятся дороже, чем один, поэтому в недорогих усилителях встречаются
редко. Другим отличием может быть возможность работы на два сабвуфера
одновременно, когда один подключен к правому каналу, а другой – к
левому. Конечно, дешевые усилители тоже можно так использовать, но
несмотря на близкую по значению заявленную мощность, работать на такую
«прожорливую» нагрузку они будут неважно.
Следует также отметить, что по мере повышения стоимости усилителей
прослеживается четкая тенденция к их специализации. Одни явно
ориентированы на то, чтобы воспроизводить диапазон от баса до средних
частот. Они наверняка будут обладать приличным запасом мощности, а
также развитыми кроссоверами, в частности, с упомянутым выше полосовым
фильтром. Другие, разработанные для воспроизведения средне-высокой
части звукового диапазона, мощность могут иметь относительно небольшую,
но при этом обеспечивать прекрасное звучание за счет применения «хорошо
звучащих» электронных компонентов и схемных решений. Кроссовер в таком
случае наверняка будет позволять выбирать высокие частоты среза
фильтров, поскольку в самых серьезных установках такие усилители иногда
используют только для одних ВЧ-излучателей.
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
Эти устройства используют для того, чтобы за относительно небольшие
деньги раз и навсегда решить вопрос усилителей в машине. Чаще всего
многоканальные усилители бывают шестиканальными, но два из них
предназначены прежде всего для работы в мостовом режиме на сабвуфер.
Иногда выходы этих двух каналов даже не выводят наружу, а объединяют в
один внутри корпуса. Поэтому «теоретически» шестиканальный усилитель с
точки зрения пользователя оказывается пятиканальным. В большинстве
случаев это удобно. Остальные четыре выхода, как правило, используют
пополам, два для фронтальной и два для тыловой акустики. Безусловно,
можно реализовать точно такую же аудиосистему, собрав ее с
использованием двух- и четырхканальных усилителей, описанных выше.
Более того, за счет раздельных корпусов и источников питания качество
такой системы будет даже выше. Но если сравнить общую цену
«малоканальных» усилителей, дополнительных кабелей, а также прибавить
разницу стоимости установки, то один многоканальный усилитель будет и
сам по себе дешевле, и поставить его попроще.
Критерии выбора таких усилителей мало отличаются от уже описанных.
Единственное, на что стоит обратить особое внимание – количество
источников питания внутри корпуса. Лучше, когда их два, один для
широкополосных каналов, другой – для «сабвуферных». Выяснить это можно
по числу клемм для подключения к автомобильной бортовой сети (+12,
«масса» и управляющий провод), а также силовых предохранителей.
Нетрудно догадаться, что двойное их количество соответствует двум
преобразователям.
САБВУФЕРНЫЕ МОНОБЛОКИ
Все рассмотренные до сих пор усилители были хоть и с оговорками, но все
же универсальными. Та их часть, которая собственно усиливает звуковой
сигнал, не так уж принципиально отличается от разработок
двадцати-тридцатилетней давности, когда были изобретены и опробованы
все основные схемные решения и режимы работы транзисторных усилителей.
Сейчас же речь пойдет об узкоспециализированных устройствах,
предназначенных исключительно для воспроизведения низких частот.
В чем основное отличие специализированных басовых усилителей? Самое
главное – это широкое использование класса D, то есть усилителей с
широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). У импульсных усилителей для работы
только в басовом канале есть серьезные преимущества перед обычными. Для
басового усилителя самое главное – мощность и к.п.д. По этим двум
параметрам импульсные усилители безоговорочно выигрывают. Если для
традиционных усилителей к.п.д. составляет 50–60 %, то для «цифровых»
эта величина будет примерно 80 %. Чаще, правда, указывают 90–95 %, но
такое значение достигается не во всех режимах работы (это как расход
топлива для скорости 90 км/ч). Таким образом, при выходной мощности 400
Вт «цифровой» усилитель будет рассеивать в виде тепла примерно 100 Вт,
а «обычный» – 300–400 Вт. Поэтому огромная выходная мощность усилителей
класса D сочетается с корпусом весьма умеренного размера.
Недостатки же, связанные с «импульсной природой» выходного сигнала –
несколько повышенные нелинейные искажения и шумы, проявляются на
средних и высоких частотах, которые сабвуферы, как известно, не
воспроизводят.
Кроме мощности и к.п.д., басовый моноблок должен обладать развитыми
дополнительными возможностями, относящимися к низкочастотному
диапазону. Прежде всего, фильтры. Частотный диапазон, как минимум, от
60 до 130 Гц, крутизна для сабвуферных ФНЧ желательна не менее 4-го
порядка (24 дб/окт). Регулируемый бас-буст и фильтр-сабсоник для
коррекции нижней части звукового диапазона можно считать совершенно
необходимыми для сабвуферного моноблока. Учитывая ценовую категорию, в
системе обязательно будут присутствовать и другие усилители. Поэтому
наличие линейного выхода в басовом усилителе если не обязательно, то
очень полезно. Выходов обычно делают два, потому что эти устройства
позволяют подключать очень низкоомную нагрузку – 1 Ом, а то и меньше.
Поэтому к одному моноблоку часто подключают пару сабвуферных головок
параллельно, либо параллельно же соединяют обмотки динамика
двухобмоточного, такие встречаются довольно часто.
АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
КОАКСИАЛЬНЫЕ ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ
Появившись вскоре после широкополосных динамиков, коаксиалы постепенно
заменили последние в области самых простых автомобильных акустических
систем.
Главное достоинство – простота установки. Большинство коаксиальных
динамиков будучи рассчитанными на установку в штатные места автомобиля,
имеют определенные конструктивные особенности. Во-первых, такие
громкоговорители делают небольшими по глубине. Во-вторых,
предусматривают множество вариантов расположения крепежных отверстий, а
также наличие внешних уплотнительных колец на внешнем фланце корзины.
В-третьих, как правило, в комлекте отсутствуют защитные решетки,
поскольку предполагается, что будут использованы те, что уже есть в
машине. Поэтому работа по установке таких АС обойдется недорого, а
многие вообще захотят выполнить ее своими силами.
Штатные места, как правило, не могут похвастать идеальными с точки
зрения акустики условиями работы излучателей. Характеристики
коаксиальных динамиков, в первую очередь, АЧХ, рассчитываются с учетом
этого фактора. Поэтому при прослушивании на стенде звучание может
показаться неестественным, с завышенным уровнем высоких частот.
Напротив, если в условиях стенда звучание сбалансированное, то в салоне
автомобиля, скорее всего, будет глуховатым. Это следует иметь ввиду при
выборе.
Что касается мощности, то ее номинальное значение для самых популярных
коаксиалов размером 5» составляет примерно 25 – 40 Вт, вне зависимости
от надписей на коробке. Поэтому если в качестве усилителя планируется
встроенный в головное устройство, то вывести динамик из строя
практически невозможно. Разумеется, речь идет об изделиях фирм,
название которых было известно хотя бы год назад. Цены на вполне
приличные коаксиальные громкоговорители находятся в пределах 25–50 у.е.
Причем нет смысла гнаться за продукцией самых знаменитых брендов –
львиная доля цены будет платой за имя. В начальных ценовых категориях
лучше всего себя показывают изделия фирм-«середнячков», это относится
не только к динамикам. Разумеется, есть и более дорогие изделия,
стоимостью до 150 – 200 у.е. Парадокс заключается в том, что в
недорогой аудиосистеме («магнитола-динамики») они могут звучать хуже.
Основная причина состоит в том, что динамики повышенной ценовой
категории рассчитывают на работу с внешним усилителем мощности, а также
сабвуфером. Поэтому разработчики приносят в жертву чувствительность и
диапазон воспроизводимых частот, особенно в области НЧ. Вместо этого
они пытаются устранить другие недостатки, свойственные коаксиальным
громкоговорителям, в первую очередь, это повышенная неравномерность АЧХ
в области средних частот. Дело в том, что звуковые волны, излучаемые
большим диффузором, частично отражаются от стоящего на их пути корпуса
твитера, и возвращаются обратно. На частотах свыше 1–2 кГц это
взаимодействие между прямым и отраженным излучением особенно сильно.
Возникает явление интерференции, известное из школьного курса физики. В
результате общая АЧХ в диапазоне 1.5–6 кГц оказывается сильно
неравномерной, причем именно на этих частотах наш слух имеет самую
высокую чувствительность. Ситуация усугубляется тем, что для хорошего
воспроизведения высоких частот твитер желательно делать побольше, чем
те, что обычно ставят в недорогие коаксиалы. Более крупный корпус
ВЧ-излучателя означает, что еще большая часть площади мидбаса будет
«экранироваться». Для выхода из этого закнутого круга используется
масса конструктивных ухищрений, каждое из которых цену почему-то не
уменьшает: звукопоглощающие покрытия в центральной части мидбаса,
тщательно продуманная форма «ножки» корпуса твитера, другие материалы
самих диффузоров, и т.д. Еще один способ, «электрический», это
использование кроссоверов высоких порядков как для мидбаса, так и для
«пищалки». В дешевых коаксиалах, как правило, функцию кроссовера
выполняет один-единственный конденсатор, включенный последовательно с
ВЧ-излучателем. В более дорогих можно часто встретить кроссовер,
выполненный в виде отдельного блока. Все эти меры приводят к тому, что
качественная (и недешевая) коаксиальная акустика способна обеспечить
прекрасный тональный баланс и хорошую звуковую сцену. С одной оговоркой
– будучи грамотно установленной. Это означает, что придется тщательно
поискать наилучшее расположение динамиков, а также сделать для них
правильное акустическое оформление (подиумы). Неписанное правило
гласит, что ставить дорогие коаксиалы в штатные места означает просто
выбросить деньги на ветер. Поэтому в случайные мастерские с просьбой
«прикрутить колонки» в этом случае лучше не обращаться, а либо ехать к
специалистам именно в автомобильном аудио, либо самому становиться
таковым.
Все вышесказанное в большой степени относится и к коаксиальным системам
на основе эллиптических динамиков размером 6’’x9’’, именуемым в
повседневной жизни более кратко «овалами», «лопухами» или «блинами».
Количество уменьшительно-жаргонных названий говорит о высокой
популярности этого вида громкоговорителей. Ведь для озвучивания
автомобиля нужно приобрести всего два недорогих динамика, не мудрствуя,
врезать их в заднюю полку и подключить к выходам головного устройства.
Благодаря большой площади диффузоров, «овалы» способны воспроизвести
довольно глубокий бас без помощи сабвуфера, и при этом обладают
чувствительностью, достаточной для работы от встроенного усилителя
магнитолы, на что, прежде всего, и ориентируются производители при
проектировании таких динамиков. Другим принципиальным моментом, который
они всегда имеют ввиду, являются условия работы в типичной задней полке
автомобиля. То есть, звук до слушателя приходит, будучи отраженным от
заднего стекла. Поэтому характерная АЧХ таких громкоговорителей,
измеренная вне салона автомобиля, будет иметь заметный подъем на
средних и высоких частотах. Поэтому конечное качество звучания будет
зависеть от того, насколько искусно «исказили» ее разработчики, а также
от формы и угла наклона заднего стекла в конкретной модели автомобиля.
В результате чего при покупке звучание предсказать довольно трудно.
Очень хорошо, если конструкция предусматривает регулировку уровня
сигнала СЧ/ВЧ-излучателей («аттенюатор»), а также возможность их
поворота относительно всего динамика. Первая возможность встречается
только при использовании внешнего кроссовера, что в изделиях невысокой
ценовой категории (35–70 у.е.) – редкость. Возможность поворота
«маленьких» излучателей в производстве обходится недорого, поэтому
присутствует чаще. Иногда встречаются комплекты, которые правильнее
было бы назвать компонентной акустикой, поскольку твитер может
устанавливаться как внутри большого диффузора, так и совершенно
независимо, в любом удобном месте. Это дает очень широкие возможности
настройки звучания.
Как уже упоминалось, даже пятидюймовый динамик выдержит мощность
встроенного усилителя магнитолы без каких-либо трудностей. У «блинов»
запас мощности еще выше, поэтому цифры на коробках должны волновать
только откровенно завышенными значениями, как признак того, что
производитель ориентируется на самую неграмотную часть покупателей.
Гораздо важнее значение чувствительности. Если она мала, придется
поворачивать ручку громкости, в результате чего встроенный усилитель
может начать перегружаться, из-за этого на выходе резко возрастает
уровень высокочастотных гармоник (нелинейных искажений). Эти гармоники,
в свою очередь, легко проникают через простейший разделительный фильтр
на ВЧ-излучатель и способны вывести его из строя. Примерно оценить
величину чувствительности можно по количеству полос и типу
СЧ/ВЧ-секции. Так, в случае двухполосной АС (с одним ВЧ-динамиком, как
правило, купольного типа), «большому» диффузору приходится
воспроизводить более широкий диапазон частот, вследствие чего общая
чувствительность будет относительно небольшой. Если «овал»
трехполосный, и при этом второй по размеру диффузор – конусный (как
динамик от карманного приемника), то такая конструкция, скорее всего,
будет обладать более высокой чувствительностью.
КОМПОНЕНТНЫЕ АС
При всей доступности и простоте коаксиальных динамиков, в подавляющем
большинстве действительно качественных инсталляций автомобильного аудио
используются компонентные акустические системы. Вызвано это, прежде
всего, уже упоминавшимися недостатками, связанными с конструкцией
коаксиального громкоговорителя, а также тем, что возможность
расположить высокочастотный излучатель отдельно от мидбасового дает
гораздо большие возможности настройки звучания.
Рассмотрим конструктивные особенности, характерные для акустических
систем средней ценовой категории (60–150 у.е.). Это поможет на этапе
первоначального выбора комплекта, пока динамики еще никуда не
подключены, а лежат на полке в магазине.
Диффузор чаще всего изготавливают на основе полипропилена, являющегося
традиционным материалом, или его «близких родственников», выпускающихся
под другими торговыми марками. Полипропилен, хотя и несколько уступает
по «звуковым» свойствам составам на основе целлюлозы («бумаги»), но
зато существенно превосходит ее по технологичности, и, что очень важно
в условиях автомобиля, долговечности. «Классический» полипропиленовый
диффузор имеет черный цвет и характерный, слегка матовый, блеск. Но
успехи современной химии таковы, что нет никаких сложностей сделать его
любого цвета радуги, или, скажем, похожим на металл. Это имеет значение
только для привлечения покупателя, а на звук никак не влияет. Сделать
хороший диффузор на основе целлюлозы непросто, качество зависит от
массы факторов, причем не всегда предсказуемых, ведь два одинаковых
дерева найти невозможно. Поэтому «бумажные» динамики хорошего качества
стоят, в среднем, дороже. Если жанровые предпочтения ориентированы на
«живую» музыку, исполняемую на акустических инструментах,
дополнительные расходы оправданы. Также в недорогих по цене динамиках
часто встречаются диффузоры на основе стеклоткани, в тех, что подороже
– алюминий и кевлар. Диффузоры из этих материалов имеют ряд
преимуществ, таких как малый вес и повышенная жесткость, но при этом
склонны резонировать на средних и высоких частотах. На слух это
проявляется как излишняя резкость, пронзительность звучания.
Разработчики, безусловно, об этом знают и принимают меры к
«утихомириванию», но успехи в этом нелегком деле недвусмысленно
отражаются на ценниках. Поэтому хорошие динамики из «передовых»
материалов по цене могут превзойти верхний предел указанного ценового
диапазона в несколько раз.
Следующий элемент конструкции, доступный невооруженному глазу – корзина
диффузородержателя. Самые распространенные – штампованные из стали. Они
недороги, но обладают невысокой жесткостью и склонны «звенеть». Для
борьбы с призвуками корзину покрывают антирезонансными покрытиями, в их
наличии легко убедиться на ощупь – поверхность будет шероховатой. У
динамиков подороже корзины часто изготавливают литыми из алюминиевого
сплава, иногда даже формуют из специальных полимеров. Дело в том, что
звуковая катушка, которая приводит в действие собственно диффузор,
движется в довольно тонком воздушном зазоре, выполненном внутри
магнитой системы. Толщину зазора желательно делать как можно меньшей,
например, от нее сильно зависит чувствительность. Но при этом резко
возрастают требования к точности положения звуковой катушки. Если
корпус динамика будет хлипким, то при высоких уровнях громкости катушка
может сместиться. В лучшем случае это приведет к изменению действующей
на нее электромагнитной силы, т.е. искажениям, в худшем – к тому, что
катушка соприкоснется с другими деталями магнитной системы. Поэтому при
конструировании дорогих головок принимаются дополнительные меры к
прочности диффузородержателя. Тем более, что динамики повышенного
класса будут, скорее всего, использоваться с мощным внешним усилителем,
а не от головного устройства.
