Вам песня строить,
нам жить помогает
Техника звуковоспроизведения сегодня усложнилась настолько, что реальностью стали системы, состоящие из более чем двух десятков компонентов, распиханных по всем углам автомобиля. Даже повседневное пользование такой системой, за которую выложено немало денег, перестало быть простой задачей. А если вы еще только думаете о ее приобретении?
Можно положиться на рекламу или довериться рекомендациям производителей и продавцов аппаратуры. Не забывая о том, что их задача — продать товар. Это своего рода игра, в которой участвуют продавец и покупатель. Некоторая доля здорового скептицизма с вашей стороны при этом не повредит. Скептицизма, основанного если не на специальных познаниях, то хотя бы на представлениях о том, как устроена и на что способна сегодняшняя музыкальная техника.
Правильно или приятно?
Если задать вопрос, каким требованиям должна отвечать музыкальная система, неважно, домашняя она или автомобильная, среди полученных ответов обязательно будет один, общий для всех: система должна обеспечивать высокое качество воспроизведения звука. Правда, при этом далеко не все отвечающие смогут четко определить, что в их понимании означает слово "качество".
Сторонники "чистого" подхода будут утверждать, что качественное воспроизведение музыки — это максимально возможное приближение ее звучания в записи к живому исполнению. Собственно, с этого и началось развитие современной техники высококачественной записи и воспроизведения звука, получившей название High Fidelity (Hi-Fi), которому в русском языке по смыслу ближе всего понятие "высокая верность". Сейчас это — High End. Правда, сторонникам этого подхода всегда было нелегко ответить на вопрос, насколько близко к реальности нужно воспроизводить атмосферу концертного зала со скрипом стульев и кашлем зрителей. Их позиции стали еще более неопределенными с появлением чисто студийных записей и электронной музыки — в самом деле, что считать эталоном звучания электрооргана и насколько звук бас-гитары должен соответствовать звучанию настоящего деревянного контрабаса?
Другой, более прагматичный, хотя и не всегда осознанный подход — это стремление получить от прослушивания музыки максимальное удовольствие. При этом не имеет значения, насколько то, что звучит в вашем доме или автомобиле, близко к замыслу звукорежиссера, создававшего исходную фонограмму. Вывернуть низкие и высокие до предела — пусть бухает в животе и звенит в ушах.
Вспоминается история многолетней давности, когда на прилавках отечественных магазинов не было вообще ничего. К автомобилям история отношения не имеет, но общие принципы иллюстрирует. Вернувшийся после длительной зарубежной командировки знакомый привез систему. Позвал, чтобы похвастаться. Не будем перечислять компоненты — поверьте на слово: это была Система, с большой буквы. Долго возились с установкой и подключением. Наконец поставили пластинку — Modern Jazz Quartet. Как будто все четверо исполнителей — в этой же комнате. А обладатель системы недоволен: у соседа звучит лучше. Пошли к соседу. Стоит пластмассовая мыльница, ярко оформленная, с многочисленными лампочками. Поставили ту же пластинку. Забухало, колонки запрыгали. "Слышишь, какие низы?" — спрашивает знакомый. Пришлось задать встречный вопрос: "А ты когда-нибудь слышал, чтобы контрабас так звучал?". Задумался знакомый, несколько раз носил пластинку туда--сюда. Наконец успокоился. И оба счастливы: и он, и сосед.
Оба подхода имеют одинаковое право на существование — в конце концов, вы платите деньги за удовольствие. Выбирайте сами, что вам больше нравится. В любом случае, хрипеть ничего не должно — сегодня мало кого удовлетворит звучание паршивого автомобильного кассетника типа бормотограф (он же громкошептатель) мощностью 2х4 Вт и частотным диапазоном 50-15000 Гц.
Дома и в автомобиле
По своему назначению и составу звуковоспроизводящая система в автомобиле ничем не отличается от домашней музыкальной установки — в нее входят, как минимум, источники сигнала, усилитель, акустические агрегаты и соединительные провода. Вместе с тем, особые условия эксплуатации автомобильной музыкальной техники (низкое напряжение питания, высокий уровень электрических помех, толчки и вибрации, большие колебания температуры и влажности, высокий уровень шумов и др.) предъявляют к ней ряд специфических требований, выполнить которые не так-то просто.
Источники сигнала в автомобильных системах те же, что и в домашних — радиоприемник, магнитофон, лазерный проигрыватель и т. д. От домашних отличаются в основном габаритами и эргономическими характеристиками.
Радиоприемник
Качественное стереофоническое вещание возможно только в диапазоне УКВ (FM). Обозначение FM, в принципе, не совсем правильно, поскольку указывает не на диапазон, а лишь на вид модуляции, но в быту является общеупотребительным. FM-диапазонов на самом деле три: отечественный (66-73 МГц), европейский и американский (87-108 МГц) и японский (78-90 МГц). В Москве вещание ведется в отечественном и европейском диапазонах, поэтому, если вам вдруг привезли приемник, изготовленный для японского рынка, имейте в виду, что у нас он ничего принимать не будет, кроме звукового сопровождения телевизионного канала 2х2. Кроме того, методы кодирования стереосигнала у нас и у них разные, поэтому для того, чтобы принимать наши передачи в стереофоническом режиме, импортные модели FM-приемников должны иметь не только соответствующий диапазон, но и дополнительный стереодекодер.
Прием в FM-диапазоне мало подвержен помехам, но при движении в городских условиях могут наблюдаться затухания сигнала и его искажения вследствие интерференции. Современные приемники удобны в пользовании на ходу, поскольку снабжены системами автоматического поиска и запоминания значительного количества радиостанций — в Москве, например, их уже около десятка. Недостатки: зависимость от условий приема, кроме того, вы вынуждены слушать не то, что хочется, а то, что есть в эфире.
Устройство магнитной записи
Кассетный магнитофон является наиболее распространенным источником сигнала в автомобиле. К числу его достоинств можно отнести достаточно высокое качество воспроизведения, возможность самому предварительно записать программу по своему вкусу, полная совместимость с домашней стереосистемой, компактность и легкость смены кассет. Основные недостатки: ограниченный срок службы кассет, работающих в суровых температурных условиях, и неизбежная периодическая чистка головок. Кроме того, из-за необходимости перематывать пленку поиск нужного фрагмента записи отнимает много времени, даже с системами автопоиска. Это справедливо применительно как к обычному магнитофону, так и к любым другим устройствам магнитной записи, в т. ч. и DAT.
Лазерный проигрыватель
Проигрыватель компакт-дисков (CD-player) стал уже обязательным компонентом автомобильной музыкальной системы. Обеспечиваемое им качество сигнала на сегодняшний день является лучшим из всех имеющихся на рынке устройств звуковоспроизведения. Принципиально отличается от других распространенных источников музыкального сигнала тем, что информация на компакт-диске записана в цифровой форме. Цифровая запись позволяет практически полностью избавиться от таких неприятных явлений, свойственных аналоговой магнитной записи, как детонация, или плавание звука (wow and flutter), и нелинейные искажения сигнала, резко увеличить динамический диапазон и отношение сигнал/шум, а также расширить частотный диапазон.
Последовательность воспроизведения нужных фрагментов записи легко программируется, а необходимость частой смены дисков — вынимать и укладывать их в коробочки на ходу не очень удобно — отпала с появлением магазинных проигрывателей, или накопителей (CD-changer), обеспечивающих 10 часов непрерывного звучания. Некоторые наиболее сложные автомобильные системы допускают одновременную установку до 10 магазинных проигрывателей: 10х10=100 часов звучания — это много. Хватило бы места в багажнике.
Достоинств без недостатков не бывает. Главный недостаток проигрывателей компакт-дисков при их использовании в автомобиле — чувствительность к ударам и вибрациям (см. #1 "Автопилота"). Электронные способы борьбы с этим явлением помогают не всегда. Магазинные CD-проигрыватели за счет улучшенной подвески механизма на удары почти не реагируют.
Принято считать, что цифровым проигрывателям свойственна некоторая холодность, или жесткость звучания. CD-плейеры невысокого качества, даже при отсутствии слышимых дефектов звучания уже через 10-15 минут вызывают утомление слушателя (listening fatigue) и желание выключить музыку.
К числу недостатков лазерных проигрывателей относят и невозможность самостоятельной записи на диск — приходится довольствоваться тем, что продается в магазине. Невелик недостаток, но и он устранен в связи с появлением на рынке нового формата: записываемых цифровых мини-дисков, допускающих более 1 млн перезаписей. Автомобильные магазинные проигрыватели мини-дисков, например, совмещенный с приемником MDX-400RDS или отдельный MDX-40 (оба рассчитаны на 4 мини-диска) предлагает SONY, к сожалению, пока не для российского рынка. Запись, естественно, должна осуществляться в домашних условиях.
Усилитель
Важный компонент, во многом определяющий качество звучания всей системы. Состоит из блока регулировок (громкость, тембр, баланс) и как минимум двух усилителей мощности. В зависимости от сложности системы блок регулировок и усилители мощности могут быть размещены в корпусе источника сигнала (магнитола) или же выполнены в виде отдельного блока или блоков. Размещение в одном корпусе приемника, магнитофона или CD-плейера и усилителя свойственно аппаратуре попроще. Блочная компоновка, как правило, характерна для систем более высокого класса и, соответственно, стоимости.
Блок регулировок и управления представляет собой устройство, обеспечивающее коммутацию входных сигналов от разных источников, их предварительное усиление, регулирование громкости, тембра и баланса, а также управление дополнительной, размещаемой отдельно аппаратурой. Никаких принципиальных отличий от домашней музыкальной системы не имеет.
Усилитель мощности, как следует из названия, обеспечивает усиление по мощности выходного сигнала, подаваемого на громкоговорители. Здесь уже есть существенные отличия от привычного домашнего усилителя, причем дело не в размерах корпуса, хотя и они имеют некоторое значение, а в напряжении питания. Именно низким напряжением питания определяется сложность получения в автомобильных системах достаточной выходной мощности при допустимом уровне искажений сигнала. Не будем вспоминать в деталях школьный курс физики, поверьте на слово: при напряжении питания 12 В и стандартном сопротивлении нагрузки (громкоговорителя) 4 Ом максимальная мощность, которую можно получить от обычного транзисторного усилителя B-класса с двухтактным выходным каскадом, составляет не более 3-4 Вт. Даже если поставить громкоговорители с сопротивлением 2 Ом (меньше нельзя) и считать, что реально напряжение в бортовой сети автомобиля составляет около 14 Вт, максимальная выходная мощность усилителя все равно не превысит 9 Вт. При этом коэффициент нелинейных искажений усилителя может достигать десятка процентов. Несколько помогает применение т. н. мостовых усилителей, которые содержат два встречно включенных выходных каскада, работающих на один громкоговоритель. Их мощность в 1,5-2 раза выше, чем у обычных, но и с ними о высоком качестве звучания системы говорить не приходится.
Единственный выход для качественного воспроизведения — это повышение напряжения питания усилителя мощности, для чего требуется преобразователь напряжения (DC/DC converter). Это решение используется в дорогих системах в блочном исполнении. Чаще всего преобразователь встроен в корпус усилителя, реже выполнен отдельным блоком. В продаже сегодня имеются автомобильные усилители, мощность которых достигает нескольких сотен ватт в каждом канале, что вполне сравнимо с домашними системами.
Мощность — не единственный показатель, определяющий качество усилителя. Существенными являются и такие объективные параметры, как нелинейные, динамические и интермодуляционные искажения, скорость отклика в режиме большого сигнала, выходное сопротивление, коэффициент демпфирования и некоторые другие. Например, усилители с выходным каскадом, работающим в A-классе, на небольших уровнях громкости обеспечивают меньшие искажения и звучат лучше, чем более распространенные из-за их экономичности усилители B-класса. Эти параметры можно измерить. Но есть и не поддающиеся измерениям субъективные характеристики, которые влияют на качество воспроизведения. До сих пор, например, выпускают ламповую аппаратуру, в т. ч. усилители для автомобильных систем — по объективным характеристикам они явно уступают транзисторным, а по мнению многих звучат лучше.
Тем не менее, и потенциальные потребители в магазине, и фирмы-изготовители в рекламных проспектах в первую очередь обращают внимание на мощность усилителя, с которой прямо или косвенно связаны почти все его остальные характеристики. Понятно, что чем мощность больше, тем лучше. И "Запорожец" и Jaguar могут ехать со скоростью 120 км/ч. За удовольствие, естественно, надо платить. И за излишки мощности усилителя тоже.
Проблема в том, что в целом ряде случаев непонятно, как эта мощность измерена и что реально означает приведенная в описании величина.
-----------------------------------------------------
Мощность усилителя — далеко не единственный параметр, определяющий качество изделия, но он обычно привлекает наибольшее внимание как потребителей, так и продавцов. Проблема в том, что во многих случаях в прилагаемом к изделию описании не сказано, как измерена приведенная в нем величина мощности. Особенно, если изделие, скажем вежливо, рядовое. Задача производителя ясна: надо указать как можно большую величину — это производит хорошее впечатление на потребителя. Поэтому в ходу множество определений: пиковая мощность, музыкальная мощность, максимальная неискаженная мощность, гарантированная мощность, просто мощность и т. п. Значения этих величин для одного и того же усилителя могут отличаться в несколько раз. В большинстве стран методики измерения давно стандартизованы и фирмы-производители вынуждены указывать, что именно и каким способом измерено. На отечественном рынке никаких ограничений нет, а наши ГОСТы — иностранным фирмам не указ. Посему приходится полагаться на добросовестность изготовителей.
Солидные фирмы приличия соблюдают: если не указано, какая именно величина приведена, можно полагать, что речь идет о максимальной мощности. В качестве примера: в рекламе вполне приличного усилителя солидной фирмы указана мощность 150 Вт и коэффициент нелинейных искажений (THD) 0,005%. Из более подробного технического описания следует, что и то, и другое — правда, но порознь. Этот усилитель на самом деле способен обеспечить 150 Вт, но лишь на частоте 1 кГц и при THD 5%. Его гарантированная мощность в полосе частот 20 Гц-20 кГц составит вполне внушительную, но все же меньшую величину: около 60 Вт при THD 0,04%. А заявленная величина THD 0,005% обеспечивается при еще меньших уровнях мощности — всего 14 Вт. С другой стороны, если бы это изделие принадлежало фирме, меньше заботящейся о своей репутации, была бы приведена, скорее всего, пиковая мощность — около 300 Вт, а то и вовсе величина, взятая с потолка.
-------------------------------------------------------
Если нет желания разбираться в технических деталях, при выборе системы можно пользоваться универсальным эмпирическим "правилом большого пальца", в соответствии с которым все автомобильные усилители можно условно разделить на 3 группы. Например, в техническом описании изделия или прямо на его передней панели указано: выходная мощность, скажем, 2х7 Вт. Все понятно — обычный усилитель без всяких хитростей. Входит в состав недорогих комбинаций радиоприемника с магнитофоном или CD-плейером, которые собраны в одном корпусе. Выходные каскады такого усилителя выполнены на интегральных схемах, у которых искажения выше, чем у каскадов на дискретных транзисторах. При максимальной громкости, скорее всего, будет хрипеть. Для качественного звуковоспроизведения такое устройство малопригодно, хотя при небольшой громкости звучит вполне пристойно. Характерный признак того, что в изделии установлен обычный усилитель — однопроводное подключение нагрузки, второй провод от громкоговорителя идет на массу автомобиля. Если подключение однопроводное, а мощность указана более 5-7 Вт, не верьте — это неправда.
Для такой же комбинации может быть приведена выходная мощность каждого канала 20-25 Вт, например 2х25 или 4х20 Вт. В этом случае, скорее всего, использованы мостовые усилители, по качеству работы принципиально не отличающиеся от обычных. Все устройство обычно собрано в общем с источниками сигнала корпусе. Такие же усилители, впрочем, могут применяться и в относительно недорогих блочных системах — как правило, это не необходимость, а дань моде. Усилительный блок при этом обычно невелик по размерам: с 3-4 сигаретные пачки. В таких устройствах громкоговорители обязательно подключаются двумя проводами, при замыкании любого из проводов на массу усилитель (или предохранитель) сгорит.
И наконец, третья группа, к которой можно отнести устройства действительно высокого класса (и стоимости). Обязательно блочное исполнение, усилитель мощности — в большом отдельном корпусе с ребристой поверхностью радиаторов и весом несколько, а то и более десятка килограммов. Выходная мощность каждого канала — от 30 Вт и выше, обычно не менее 60 Вт. Каналов может быть 2, 3, 4 или даже больше. Обычно предусмотрен монофонический выход мощностью 100 Вт и более. Подключение нагрузки двухпроводное. Поскольку изделие серьезное, прилагаемое к нему техническое описание будет гораздо более подробным, чем в первых двух случаях, что тоже может служить благоприятным признаком.
-----------------------------------------------------
SONY XM-6020. Двухканальный усилитель мощности. На нагрузке 4 Ом способен обеспечить максимальную мощность 150х2 Вт или 380 Вт (моно) в мостовом включении, при этом величина THD составляет 10%. При разумных нелинейных искажениях выходная мощность составляет 60х2 Вт (4 Ом, THD 0,04%) 80х2 Вт (2 Ом, THD 0,3%) или 170 Вт (4 Ом, THD 0,3%) в полосе частот 20 Гц-20 кГц. Частотный диапазон 8 Гц-100 кГц, коэффициент нелинейных искажений на малых уровнях мощности (1 кГц, 4 Ом, 14 Вт) не превышает 0,005%. Входные разъемы RCA, провода к громкоговорителям подключаются винтовыми клеммами. Имеется регулировка чувствительности по входу. Блок питания импульсный. Потребляемый ток при максимальной выходной мощности достигает 20 А. Вес усилителя 3,4 кг, размеры 179х310х56 мм.
Alpine 3566. Многоканальный усилитель мощности с встроенным электронным разделительным фильтром для сверхнизкочастотного громкоговорителя. В 6-канальном включении на нагрузке 4 Ом обеспечивает мощность 60х4 Вт (передние и задние комплекты громкоговорителей) и 120х2 Вт (2 subwoofer). В 5-канальном варианте вместо 120х2 Вт можно использовать мостовое включение и получить монофонический выход 280 Вт для питания одного subwoofer. Есть и варианты 180х2 + 120х2 Вт или 180х2 + 280 Вт. Во всех случаях речь идет о максимальной мощности, при этом ее величины более 60 Вт обеспечиваются лишь при THD 10%. С приемлемым уровнем искажений (4 Ом, THD 0,04%) можно получить 30х4 Вт + 60х2 Вт в полосе частот 20 Гц-20 кГц. Частотный диапазон 10 Гц-50 кГц, отношение сигнал/шум 105 дБ. Частота раздела фильтра 80 Гц, крутизна характеристики 18 дБ/октаву. Усилитель собран полностью на дискретных элементах, входные и выходные разъемы позолочены. Имеется независимая плавная регулировка усиления в каналах. Блок питания импульсный, отдельный для правого и левого каналов. Вес усилителя 4,8 кг, размеры 263х340х55 мм.
SONY XM-C6000. Шестиканальный усилитель мощности с электронными разделительными фильтрами. В зависимости от положения переключателей может работать в нескольких вариантах: по 2 широкополосных громкоговорителя впереди и сзади плюс 2 сверхнизкочастотных сзади или же 2 двухполосных комплекта впереди плюс 2 сверхнизкочастотных сзади. Во втором варианте можно подключить (с дополнительным усилителем) еще 2 широкополосных задних громкоговорителя.
Максимальная обеспечиваемая усилителем мощность составляет 90х4 Вт + 150х2 Вт, задние каналы можно включить по мостовой схеме и получить 350 Вт (моно). Номинальная мощность, естественно, поменьше: на нагрузке 4 Ом — 40х4 Вт (50 Гц-20 кГц, THD 0,08%) + 70х2 Вт (20 Гц-140 кГц, THD 0,08%) или 180 Вт (20 Гц-140 кГц, THD 0,5%) в монофоническом включении. Частотный диапазон 3 Гц-150 кГц, отношение сигнал/шум 105 дБ.
В усилитель встроена сложная система электронных разделительных фильтров с изменяемыми частотами раздела. В конструкции использованы только дискретные транзисторы, блок питания импульсный, на полевых МОП-транзисторах. Входные и выходные разъемы позолочены. На сегодня это самый большой усилитель в линейке фирмы — его вес 11,4 кг, размеры 280х590х70 мм.
--------------------------------------------------------
Громкоговорители и акустические агрегаты
Едва ли не наиболее важная часть автомобильной музыкальной системы — это акустические агрегаты. Или колонки. Или, в просторечии, динамики. Договоримся в дальнейшем называть их колонками, а установленные в них или размещенные отдельно громкоговорители — громкоговорителями. В качественных автомобильных системах колонки в виде ящичков на задней полке не используются.
Ни один громкоговоритель традиционной конструкции не может воспроизвести весь звуковой спектр, поэтому их приходится устанавливать несколько. Двухполосные системы содержат 2 громкоговорителя, трехполосные, соответственно, 3 — отдельно для воспроизведения низких (woofer), средних (midrange) и высоких (tweeter) частот. Бывают и сверхвысокочастотные (supertweeter) громкоговорители. Можно добавить еще и инфранизкочастотный, или сверхнизкочастотный — subwoofer, тогда система превратится в четырех- или пятиполосную. Более того, в каждой полосе частот могут работать несколько однотипных громкоговорителей. Простое перемножение количества полос на количество каналов приводит к возможности установки в машине более десятка отдельных громкоговорителей. Это должен быть б-о-о-льшой автомобиль.
Одновременная работа нескольких громкоговорителей в одной полосе частот приводит к возникновению фазовых и интермодуляционных искажений, поэтому подводимый к громкоговорителям сигнал необходимо соответствующим образом распределить между ними по частоте так, чтобы к каждому подводились только те частоты, для воспроизведения которых он предназначен. Обычно это делается с помощью пассивных частотных фильтров, составленных из конденсаторов, резисторов и катушек индуктивности. Для того чтобы фильтры вносили как можно меньше искажений, их приходится делать массивными, особенно, для низких частот. С увеличением числа полос до трех и более возрастает сложность фильтров и, соответственно, вносимые ими затухание и искажения сигнала.
Несколько слов о размещении громкоговорителей в салоне автомобиля. Здесь сразу возникает несколько проблем. Звуковое излучение на частотах выше нескольких сотен герц обладает ярко выраженной направленностью, поэтому высоко- и среднечастотные громкоговорители должны быть размещены так, чтобы слушатель находился как можно ближе к оси их излучения. Несколько спасает положение то, что эти громкоговорители невелики по размерам и не требуют специального акустического оформления. Не самое плохое место для их установки — по краям передней панели, при этом водитель и передний пассажир будут находиться в зоне излучения. Монтаж в дверях тоже неплох, если удастся разместить громкоговорители в их верхней части. Чаще всего высоко- и среднечастотные громкоговорители размещают на задней полке с излучением прямо в салон или с отражением от заднего стекла. Лучше иметь по 2 комплекта — впереди и сзади, тогда удастся выравнять громкость для передних и задних пассажиров.
--------------------------------------------------------
Автомобильные громкоговорители.
Boston Acoustics 757 Speaker System. Комплект 130 мм двухполосных громкоговорителей с коаксиально размещенной высокочастотной головкой и простейшим фильтром низких частот в виде конденсатора. Громкоговорители предназначены для установки в двери или на заднюю полку. Частотный диапазон (по напряжению) 58 Гц-20 кГц с неравномерностью 4 дБ. Сопротивление 4 Ом, номинальная мощность 25 Вт, кратковременно могут выдержать пиковую мощность 50 Вт. Эффективность 93 дБ/Вт/0,5 м.
Alpine 6562 Component Speaker System. Двухполосная система с отдельными высоко- и средне/низкочастотными 130 мм громкоговорителями. Пассивные разделительные LC фильтры со ступенчатой регулировкой громкости высокочастотной головки оформлены в виде отдельных блоков с разъемами. Частота раздела около 8 кГц. Установка громкоговорителей возможна в дверях или на задней полке. Высокочастотные головки можно разместить и на передней панели. Частотный диапазон системы (по звуковому давлению) 50 Гц-22 кГц с неравномерностью около 15 дБ. Спад характеристики в низкочастотной области плавный. Сопротивление 4 Ом, номинальная мощность 50 Вт, кратковременно могут выдержать пиковую мощность 150 Вт. Рекомендуемая номинальная мощность усилителя 50 Вт. Эффективность громкоговорителя 87 дБ/Вт/м.
--------------------------------------------------------
На низких частотах направленность излучения меньше, на инфранизких — полностью отсутствует. Это вроде бы дает возможность широкого выбора места для громкоговорителей в салоне, тем более, что они имеют более внушительные размеры, чем высокочастотные. Но здесь возникает другая проблема. Громкоговорителям, работающим на низких и сверхнизких частотах, для того, чтобы они могли создать необходимое звуковое давление, требуется соответствующее акустическое оформление. Основная задача при этом — разделить излучение, или давление, создаваемое передней и задней частями диффузора громкоговорителя, иначе вследствие акустического короткого замыкания низкие частоты воспроизводиться не будут. Проще всего установить громкоговоритель в стенке закрытого ящика (колонки), тем самым полностью изолировав излучение задней стороны диффузора. При этом, чтобы не слишком повышалась собственная резонансная частота громкоговорителя, ящик должен иметь достаточно большой объем.
Роль колонки для низкочастотных громкоговорителей в автомобиле идеально выполняет багажный отсек, именно поэтому их чаще всего врезают в полку под задним стеклом так, чтобы передняя часть диффузора излучала в салон, а задняя — в багажник. В автомобилях с кузовом хэтчбек в связи с отсутствием багажника ситуация хуже — может потребоваться установка громкоговорителей в отдельных довольно больших корпусах-колонках.
Сверхнизкочастотный громкоговоритель, излучение которого не обладает направленностью и не несет стереоинформации, можно использовать один. По большей части — это обычный громкоговоритель достаточно большого диаметра и с низкой резонансной частотой. Устанавливать subwoofer, в принципе, можно где угодно, но для эффективной работы потребовалась бы колонка слишком большого объема, поэтому его часто врезают все в ту же заднюю полку. Иногда с дополнительным акустическим оформлением в виде специально выстроенного в багажнике ящика. Встречаются, правда, и другие варианты установки. Два, а то и 3 огромных громкоговорителя устанавливают изнутри багажника прямо на отделяющую его от салона переборку. Это не от хорошей жизни — больше просто некуда. Толчки в спину, особенно, на заднем сиденье, при этом ощущаться будут, но с точки зрения звуковоспроизведения...
Конструкцию типа C4 Polk Audio тоже ставят в багажник, хотя иногда удается разместить ее на задней полке. Sony предлагает отдельный subwoofer размерами всего 236х330х80 мм и диапазоном 40-180 Гц, который можно расположить хоть под сиденьем водителя. Столь радикальное уменьшение размеров даром не дается — subwoofer имеет встроенный усилитель мощности. Необычная конструкция есть у фирмы Coustic. Это система BassPump с встречным включением громкоговорителей. Такой прием позволяет сократить размеры системы при сохранении уровня громкости звучания низких частот. Новое — забытое старое: с подобными схемами отечественные радиолюбители экспериментировали еще в 60-х годах.
------------------------------------------------------
Subwoofer модели MM1025 фирмы Polk Audio — громкоговоритель традиционной конструкции, сопротивлением 4 Ом, диаметром 260 мм и весом 3,2 кг. Частотный диапазон 25-1000 Гц, поэтому MM1025 может работать как обычный низкочастотный громкоговоритель. При использовании в качестве subwoofer необходима частота среза фильтра не выше 150 Гц. Требуемая мощность усилителя 10-200 Вт, эффективность громкоговорителя 95 дБ/Вт/0,5 м.
Инфранизкочастотный громкоговоритель Sony XS-L300 именуется super woofer, что, в принципе, верно, ибо его частотный диапазон достаточно широк (18-3000 Гц). По существу XS-L300 является обычным низкочастотным громкоговорителем с низкой резонансной частотой. Конструкция традиционная, внешнее оформление позволяет использовать даже в домашних колонках. Диаметр 300 мм, вес 5,3 кг. Сопротивление постоянному току 4 Ом, выдерживает максимальную мощность 300 Вт. Эффективность составляет 94 дБ/Вт/м.
-------------------------------------------------------
Для правильного воспроизведения звукового материала входящие в систему громкоговорители должны обеспечивать в зоне, где расположен слушатель, одинаковый уровень звукового давления во всей полосе частот слышимого спектра. В колонках домашних музыкальных систем, которые представляют собой законченные заводские конструкции, эта задача решается за потребителя фирмой-изготовителем путем подбора соответствующих громкоговорителей и элементов фильтров. Потребителю же предоставлена лишь возможность в небольших пределах осуществлять дополнительную регулировку путем переключения элементов пассивных фильтров в колонке.
В автомобильных акустических системах ситуация несколько сложнее. Если потребитель вдруг решит сам подобрать отдельные громкоговорители, их придется согласовывать по мощности, сопротивлению, звуковому давлению, чувствительности, рабочему диапазону и т. д. Один из возникающих при этом вопросов: соотношение мощности громкоговорителей и усилителя. Громкоговоритель должен без искажений выдерживать пиковую мощность усилителя. В то же время, мощность усилителя должна быть достаточна для того, чтобы обеспечить необходимую для нормальной работы громкоговорителя силу тока. Особенно это относится к низкочастотным громкоговорителям. Кроме того, при самостоятельном выборе придется подбирать и настраивать разделительные фильтры. В общем, задача для обычного потребителя нерешаемая, поэтому, как правило, фирмы предлагают только заранее подобранные комплекты громкоговорителей с разделительными фильтрами, рассчитанные на конкретные усилители. Но даже рекомендуемый фирмой комплект может работать и звучать по-разному в зависимости от модели автомобиля или мест установки громкоговорителей. Например, если весь салон обит мягкой тканью, высокие частоты, которые поглощаются лучше, будут звучать более приглушенно, чем в салоне без такой отделки, и их уровень потребуется поднять. Регуляторы тембра, даже многополосные — эквалайзеры, с этой задачей не справятся.
Сбалансировать звучание автомобильной акустической системы, содержащей набор громкоговорителей, можно с помощью активного частотно-разделительного фильтра (electronic crossover network). В свое время подобные устройства предлагались для домашних музыкальных установок, но не нашли в них широкого применения. Иногда их встраивают в усилитель мощности, но чаще — это отдельное устройство, включаемое после блока регулировок. Вход один, выходов несколько. Разделенные по полосам сигналы подаются на входы дополнительных усилителей мощности: сколько полос, столько и усилителей. Основное преимущество активного разделительного фильтра — возможность легко и в очень широких пределах изменять частоты раздела, крутизну спада характеристики и уровень сигнала в каждой из частотных полос, что позволяет выравнять отдачу разных громкоговорителей. Недостаток — необходимость иметь отдельный усилитель мощности для каждой полосы частот, но это уже из области экономики, а не техники.
--------------------------------------------------------
Активные электронные разделительные фильтры SoundStream. Включаются перед усилителями мощности. Фильтр SVX2 двухполосный, имеет 2 выхода. На основном выходе (на усилитель передних громкоговорителей) присутствует исходный сигнал со срезанной низкочастотной областью — частота среза плавно регулируется в диапазоне 100-500 Гц, крутизна характеристики 12 дБ/октаву. Второй выход — на усилитель для сверхнизкочастотного громкоговорителя. Частота среза плавно регулируется в диапазоне 50--250 Гц, крутизна характеристики 24 дБ/октаву. Регулировки частот среза и уровней сигнала на каждом выходе независимые. Коэффициент нелинейных искажений в диапазоне 20 Гц-20 кГц не превышает 0,05%, отношение сигнал/шум более 100 дБ. Устройство обеспечивает усиление входного сигнала на 3 дБ. Размеры 160х90х30 мм, потребляемый ток 15 мА.
Фильтр SVX4 посложнее и размерами побольше. Может работать в двух- или трехполосном варианте. В трехполосном включении на усилители передних громкоговорителей работают 2 выхода: один высокочастотный (с плавно регулируемой в пределах 2,4-5 кГц частотой среза), второй — полосовой, обслуживающий усилитель среднечастотных громкоговорителей. Выходов на усилители задних громкоговорителей тоже два: один широкополосный, со срезанной низкочастотной областью (100-500 Гц, 12 дБ/октаву), второй — на усилитель сверхнизкочастотного громкоговорителя (66-240 Гц, 12 или 24 дБ/октаву). Остальные характеристики примерно такие же, как у SVX2.
------------------------------------------------------
С точки зрения упоминавшегося в начале "чистого" подхода к звуковоспроизведению электронные разделительные фильтры, а также многополосные (более 2 полос) акустические системы применять не следует — они дают слишком много фазовых искажений, нарушающих правильность передачи звукового образа. Но в автомобиле этот подход вообще, по-видимому, неприменим, поэтому задача воссоздания исходного звукового образа заменена на задачу получения максимально равномерной дисперсии звука. Тем не менее для сторонников "чистого" подхода выпускаются классические пассивные разделительные фильтры, оформленные отдельным блоком или встроенные в усилитель мощности.
Соединительные провода и разъемы
И наконец, последний элемент музыкальной системы — это соединительные провода и разъемы. В отличие от домашних музыкальных систем автомобильные устройства работают в условиях повышенных вибраций, температуры и влажности, поэтому требования к надежности соединений предъявляются более высокие. Некоторое время назад многие фирмы для межблочных соединений применяли многоштырьковые разъемы с накидными гайками. Сейчас, похоже, от этого отказались — в большинстве изделий используются обычные разъемы типа RCA, такие же, как и в домашних системах. Контактные поверхности часто позолочены во избежание коррозии.
Провода к громкоговорителям подключаются, как правило, без разъемов — при помощи пружинных или винтовых зажимов, клемм и, иногда, пайки. Об этих проводах стоит сказать несколько слов. Материал и сечение проводов, а также качество их соединений должны обеспечивать минимальное сопротивление, с тем, чтобы избежать потерь мощности — понятно, что если сопротивление громкоговорителя составляет всего 2 Ом, то сопротивление соединительных проводов должно быть намного меньше. Для несложных систем в большинстве случаев подойдут провода, рекомендуемые изготовителем автомобильных громкоговорителей, или обычные электрические многожильные медные провода достаточно большого сечения.
Существуют несколько фирм, специализирующихся на выпуске соединительных проводов для музыкальной техники. Они вполне справедливо настаивают на том, что минимальное сопротивление проводов к громкоговорителям — это далеко не все. В технической литературе на эту тему можно найти массу подробностей относительно того, как провода вносят фазовые и частотные искажения и временные сдвиги, описание поведения различных слоев провода на разных частотах (skin-effect) и другие поражающие воображение детали. Это касается как проводов к громкоговорителям, так и межблочных соединительных проводов и даже проводов питания.
Все перечисленные факторы, бесспорно, влияют на фазовые и частотные характеристики сигнала и способны исказить стереофоническую картину. Вопрос только, в какой степени и можно ли это заметить? Некоторые рекомендации фирм, выпускающих такие провода, вызывают, мягко говоря, двойственные чувства. Как вам, например, понравится совет попробовать поменять концы соединительного провода местами для улучшения качества звучания? Или заменить стандартный провод питания в домашней системе на "фирменный"? А всю проводку за стеной при этом тоже надо менять?
Во всем, наверное, необходимо чувство меры. Рекламная активность производителей проводов понятна — стоимость обычных соединительных кабелей составляет около 2% стоимости всей системы, а "фирменных" — 15%. Межблочный серебряный кабель метровой длины фирмы Finestra стоит более $1500. Но нам пока не встречался живой эксперт, который мог бы статистически достоверно услышать вносимую проводами разницу в звучании даже домашних систем. Что уж говорить об автомобиле, где неизбежно нарушается целый ряд базовых, гораздо более важных принципов звуковоспроизведения, что вообще не позволяет рассчитывать на правильное воссоздание исходной звуковой картины. С этой точки зрения вносимые соединительными проводами дополнительные искажения настолько незначительны, что с нашей точки зрения не оправдывают затраты на какой-нибудь хитро свитый экзотический кабель в палец толщиной. Правда, переплатив за провода, иногда можно сэкономить на установке: на западе, где ценится рабочее время, за монтаж системы с уже готовым комплектом вроде Monster Cable MISPK-1 возьмут меньше.
Поскольку акустика салона, скажем вежливо, своеобразна с точки зрения "правильного" звуковоспроизведения, в автомобильных системах есть простор для технических упражнений, в основном, в области предварительной обработки сигнала, многие из которых в домашних установках не нужны или считаются вредными — почитатели аппаратуры High end вообще настаивают на минимальном количестве регулировок.
Эквалайзер
В состав многих автомобильных музыкальных систем входит эквалайзер (equalizer), который представляет собой по существу многополосный регулятор тембра. Производители иногда подчеркивают, что в отличие от привычного двух- или трехполосного регулятора (низкие, средние и высокие), с помощью эквалайзера можно регулировать тембр и на отдельных промежуточных частотах. Число полос регулирования в автомобильном эквалайзере обычно 5-7, но может достигать и 10-12, особенно, если он оформлен в виде отдельного блока.
Двигать регуляторы на ходу весьма неудобно, поскольку процесс отвлекает от управления автомобилем. Кроме того, чтобы выставить регуляторы правильно, слушатель должен обладать весьма совершенным музыкальным слухом. Практика показывает, что, подвигав некоторое время вверх-вниз рычажки и добившись (а чаще не добившись) желаемого результата, владелец, как правило, оставляет эквалайзер в покое и он даром занимает место на панели. Правда, некоторые модели довольно приятно светятся.
-----------------------------------------------------
Эквалайзеры Alpine 3331 и Alpine 3342. Модель 3331 — обычный Graphic equalizer с ползунковыми регуляторами и выходами на усилители передних и задних широкополосных громкоговорителей, а также отдельным отключаемым выходом на усилитель заднего сверхнизкочастотного громкоговорителя. Имеется индикация уровня сигнала на 6 светодиодах. Количество полос регулирования 11, пределы [+/-??]12 дБ. Каждый регулятор снабжен светодиодом. Рабочий диапазон эквалайзера 10 Гц-50 кГц, отношение сигнал/шум 100 дБ. Если subwoofer отключен, на передние и задние громкоговорители подается полный сигнал, при подключенном subwoofer сигнал на эти громкоговорители ограничивается снизу. Частота среза плавно регулируется в пределах 50-120 Гц (крутизна характеристики 18 дБ/октаву), а уровень низкочастотного сигнала — в пределах от 0 до +15 дБ. Монтируется устройство на передней панели. Размеры 178х115х25 мм, вес 0,65 кг.
Модель 3342 значительно сложнее, что отражено в ее названии — Equalizer/Sound field controller. Состоит из основного блока (178х115х52 мм; 0,77 кг) и пульта управления с проводным подключением (172х23х49 мм; 0,39 кг). Основной блок можно убрать с глаз долой, например, под переднюю панель, а пульт управления приклеить в удобном месте. Технические характеристики такие же, как и у модели 3331, за исключением фиксированной (80 Гц) частоты среза фильтра для сверхнизкочастотного громкоговорителя. Основное отличие заключается в использовании цифровых методов обработки сигнала, что позволило ввести в память устройства 8 фиксированных настроек эквалайзера, имитирующих звучание различных помещений (стадион, церковь, ресторан и др.). Возможно также запоминание 8 дополнительных настроек по выбору слушателя. Пульт управления имеет красивый многофункциональный дисплей желтого или зеленого цвета.
Входные и выходные разъемы (RCA) обеих моделей позолочены. Фазу подаваемого на subwoofer сигнала можно поворачивать на 180°.
--------------------------------------------------
Главное достоинство эквалайзера, на самом деле, заключается не в возможности оперативной регулировки тембра, а в том, что с его помощью можно в некоторой степени скомпенсировать акустические недостатки салона автомобиля и громкоговорителей. Можно, например, устранить бубнение в полосе 100-200 Гц, происходящее из-за внутренних резонансов в салоне, или же несколько поднять звучание высоких частот для компенсации их поглощения мягкой обивкой.
Иногда, в блочных конструкциях, эквалайзер входит в состав блока предварительной обработки сигнала, или блока регулировок, примером может служить цифровой предусилитель SONY XDP-U50D.
---------------------------------------------------
Цифровой предусилитель SONY XDP-U50D. Вполне может именоваться процессором, поскольку помимо обычных функций предварительного усилителя обеспечивает многополосную регулировку тембра (эквалайзер) и имеет 10 фиксированных настроек, имитирующих акустические особенности различных помещений: от подвала до стадиона. Также способен запомнить до 5 дополнительных настроек по вкусу слушателя. Есть возможность перемещения оптимальной зоны прослушивания между водителем и пассажирами. Имеет 2 цифровых (оптических) и 2 аналоговых входа, выходы на внешние усилители мощности или электронный разделительный фильтр и входы управления. Управляется дистанционно (сеть Unilink) c любого источника сигнала (магнитола или CD-player) этой же фирмы, оснащенного системой DSP Control. С другими компонентами может служить центральным блоком развитой автомобильной музыкальной системы, допускающей подключение до 10 накопителей компакт-дисков с аналоговыми или цифровыми выходами.
Частотный диапазон 15 Гц-20 кГц, отношение сигнал/шум 103 дБ, нелинейные искажения 0,005%. Вес 0,95 кг, размеры 220х173х30 мм, потребляемый ток 0,8 А.
-------------------------------------------------------
Если вы решите дополнить вашу систему эквалайзером, имейте в виду, что этим дело, скорее всего, не кончится: подъем на 12 дБ сигнала на какой-то частоте требует более чем 10-кратного запаса мощности усилителя.
В автомобильных системах встречаются и другие дополнительные устройства, например, коробочка с надписью D/A converter. Для стыковки CD-плейера — цифрового источника сигнала — с аналоговым усилителем требуется соответствующим образом преобразовать выходной сигнал источника. Для этого в проигрыватель встроен цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, или D/A converter), который формирует аналоговый выходной сигнал. В большинстве автомобильных CD-плейеров выход только один, аналоговый — уже после преобразователя. В более сложных есть и аналоговый, и цифровой. В этом случае для стыковки с усилителем можно использовать отдельный D/A converter, как правило, более высококачественный, чем встроенный.
Естественно, если следующее за CD-плейером устройство тоже цифровое, как например, упомянутый выше XDP-U50D, преобразование не требуется — в этом случае соединение осуществляется коаксиальным или оптическим кабелем, а ЦАП не используется, что дополнительно улучшает качество звучания.
Система для автомобиля или автомобиль для системы
Для качественного восприятия музыки отношение сигнал/шум т. е. отношение уровня полезного сигнала к уровню собственных шумов аппаратуры должно составлять не менее 70 дБ, а лучше больше. Этот показатель сегодня легко достигается даже в кассетных магнитофонах, а для CD-плейеров и усилителей мощности обычно составляет 105-110 дБ. Для современной аппаратуры ограничивающим фактором являются уже не ее собственные шумы, а шумы помещения, где происходит прослушивание. А слушать музыку приходится отнюдь не в тишине. Какой-то фоновый шум присутствует везде, даже в хорошо изолированной студии. Если принять порог слышимости за 0 дБ, то фоновый уровень громкости в читальном зале библиотеки составит 35 дБ, в городской квартире 45 дБ, а в салоне автомобиля среднего класса на ходу может достигать 80 дБ (показатель 74 дБ предусмотрен европейским стандартом лишь на 1996 год).
Для того чтобы уровень громкости полезного сигнала, в нашем случае музыки в салоне автомобиля, превышал уровень шумов на указанную выше величину, он должен составлять не менее 70+80=150 дБ. С учетом того, что болевым порогом считается уровень 120 дБ, а при 160 дБ происходят "необратимые изменения слухового аппарата", а проще, разрушение барабанной перепонки, действительно качественное прослушивание музыки в автомобиле обойдется вам очень дорого. В смысле здоровья. Либо в смысле денег — придется для вашей системы покупать очень тихий автомобиль. Типа Mercedes 600 SEL.
Покупка
В магазинах звуковоспроизводящей аппаратуры покупателю обычно рекомендуют приобрести всю систему производства одной фирмы. Это по многим соображениям понятно. Но совершенно не обязательно: законы физики одинаковы для всех фирм и их изделий. Входные и выходные сигналы различных блоков стандартизованы, разъемы тоже. Хотя встречаются и исключения. Тем не менее при желании можно набрать систему из компонентов разных фирм — не секрет, что, например, CD-плейеры лучше получаются у одной фирмы, а громкоговорители — у другой. Особенно это касается громкоговорителей.
В хороших магазинах, торгующих автомобильной музыкальной аппаратурой, компоненты различных систем, как правило, смонтированы на стендах и снабжены переключателями, позволяющими включать их в разных комбинациях. Можно, например, послушать один усилитель с разными комбинациями громкоговорителей или, наоборот, подобрать усилитель под понравившиеся громкоговорители.
Акустические свойства салона автомобиля, однако, сильно отличаются от характеристик торгового зала, поэтому система, понравившаяся в магазине, после установке в машину может вас разочаровать. Выход очевиден. Если магазин не может устроить демонстрацию непосредственно в вашей машине (в Москве мы таких магазинов пока не знаем, но Tria Technologies пытается обзавестись собственным демонстрационным автомобилем с аппаратурой Alpine), обратитесь к знакомым. С точки зрения акустики, салоны всех автомобилей более-менее похожи. Если вам нравится система, установленная в машине вашего приятеля, шансы на то, что она будет хорошо звучать и в вашем автомобиле, достаточно велики.
И последнее. Система должна соответствовать классу автомобиля. Сверхмощные усилители и огромный subwoofer — это здорово. Но не всегда, даже если у вас очень тихая машина. Какой от них толк, если вместе с музыкой начнут дребезжать не только предметы в салоне и детали его отделки, но и панели кузова, толщина металла которых окажется маловата для выбранной вами системы? Будете покупать другой автомобиль?
Михаил Васильев
------------------------------------------------------
Coustic D/A Converter DA-55 престижной серии Design Reference. Преобразует цифровой сигнал CD-плейера, DAT или DCC в аналоговый, пригодный для обработки усилителем. Обеспечивает более высокое качество преобразования, чем рядовой встроенный ЦАП. Имеет 3 входа, один из которых оптический. Опознавание входного сигнала происходит автоматически, с соответствующей светодиодной индикацией. Аналоговые выходы сбалансированные, с плавной и независимой регулировкой уровня сигнала. Выходные каскады — на дискретных транзисторах, работающих в классе А. Питание цифровых и аналоговых каскадов раздельное.
Динамический диапазон 97 дБ, отношение сигнал/шум 120 дБ, рабочий диапазон частот 20 Гц-20 кГц с неравномерностью, не превышающей 0,001 дБ. Нелинейные искажения — не более 0,002%. Размеры 202х127х50 мм, вес 1 кг. Оформлено изделие очень элегантно, даже жалко прятать его где-нибудь под панелью.
--------------------------------------------------------
Спасибо
Описание и фотографии конкретных изделий в тексте не являются их рекламой. Выбор образцов был случайным и определялся любезностью предоставивших их фирм.
Модели Polk Audio C4, Polk Audio MM1025, Boston Acoustics 757, Coustic DA-55 и SoundStream SVX4 предоставлены фирмой "Энигма" Тел. (095) 214-6113.
Модели Alpine 3331, 3342, 3566, 6562, 7525R, провода Monster Cable и SoundStream SVX2 предоставлены фирмой Tria Technologies. Тел. (095) 156-9018.
Модели Sony XM-6020, XM-C6000, XDP-U50D, XL-L300 предоставлены московским представительством Sony of Europe. Тел. (095) 205-3239.