Сладкие мифы и горькая правда об акустических свойствах салона на низких частотах

Право на передачу

Андрей ЕЛЮТИН
Юрий ЕВТУШЕНКО

Сколько отпущено жизни car audio, столько будут правильных людей мучить правильные вопросы. Правильные люди — это те, для которых звук в автомобиле измеряется все-таки прежде всего в герцах, децибелах, ваттах, потом — в литрах и миллиметрах, затем — в часах и неделях (зависит от производительности труда) и уж совсем потом — в баксах и этих, как их там... ну, на которых Большой театр нарисован.

А правильные вопросы? Они меняются с течением времени. Сначала — «что поставить, чтобы играло?», потом — «что лучше, Crunch или HiFonics?». И, наконец, «как рассчитать сабвуфер, который будет играть как надо?» Вот с этой ноты и начнем. Законы природы требуют в беспокойном внутреннем пространстве автомобиля хорошего, мощного баса. Так положено, и слава богу. Деликатное басовое попукивание, уместное в домашней ламповой системе, в машине останется просто незамеченным в силу известных особенностей этой среды прослушивания. На практике, однако, мощным бас в машине оказывается чаще, чем хорошим. А так не положено.

Домоседам легко живется: частотная характеристика колонок, снятая в свободном пространстве и опубликованная в солидном издании, более или менее точно будет перенесена и в уютную домашнюю обстановку. Ну, там плюс-минус поближе к стене, подальше, это уже мелкие брызги. Акустика автомобильного салона влияет на воспроизведение басов самым фундаментальным образом. На уровне способа их воспроизведения, не побоимся такого сильного утверждения.

Все дело здесь в том, что басовая акустика, излучающая могучие низкочастотные звуки внутрь салона, работает в пространстве, размеры которого сравнимы с размерами излучаемых звуковых волн. И это в корне меняет акустическую реакцию внутрисалонного пространства, частью которого являемся и мы, многогрешные, ибо сидим в его пределах.

От неучета этого сильнейшего эффекта или хотя бы от недостаточного внимания к нему на раннем этапе сознательной деятельности «правильного человека» возникает желание сделать сабвуфер, который по всем расчетам будет играть аж до 20 Гц ровненько, как по линейке. Когда случается такому проекту быть реализованным (к счастью, не часто, это тоже не просто), результат становится сильнейшим разочарованием для его создателя. Акустическое чудо, перенесенное в салон, превращается в акустическое чудище в тот самый момент, когда захлопывается дверь машины или крышка багажника. Alles, господа, десять заповедей тут больше не действуют. В самом тяжелом, пиковом случае на этом этапе приходит понимание: автомобильный сабвуфер должен изначально проектироваться с учетом той нагрузки, на которую он будет работать. Чаще, волею аллаха, понимание происходит раньше, чем заметное количество дорогостоящих пиломатериалов изведено на мертвый проект.

Так что давайте разберемся. Для тех, кому эта публикация попалась на взлете, растолкуем, что есть «передаточная функция салона».*

Тем, кто уже в полете, попытаемся ответить на больной вопрос: какую передаточную функцию закладывать в расчеты и насколько полученному теоретическому прогнозу можно доверять. Каждому свое, так сказать.

Итак, что происходит, когда в салоне реального автомобиля тяжко трудится громкоговоритель? На средних частотах (рис. 1) длина звуковой волны, излучаемая им, меньше даже самого малого линейного размера салона (как правило, высоты). Акустические волны, излучаемые громкоговорителем, распространяются внутри салона, как бегущая волна, отражаются от границ замкнутого пространства, возвращаются в излучателю, в общем — происходит веселая круговерть волн. На каких-то частотах волны становятся стоячими (это когда размер салона оказывается кратным длине волны), там возникают узлы и пучности звукового давления, но речь сейчас не о них. С понижением частоты приближается момент, когда даже половина длины волны излучаемого сигнала оказывается больше, чем самый протяженный размер салона (обычно, сами понимаете, длина). Вот этот момент и называется границей компрессионной зоны, в которой акустический отклик меняется радикально.

рис. 1

Смотрите: пока частота относительно высока, колебания воздуха, создаваемые динамиком, распространяются в виде волн. В одной точке — область повышенного давления, чуть поодаль, на расстоянии в полволны — пониженного. А когда частота настолько низкая (а длина волны настолько велика), что вдоль всей машины помещается меньше полволны, никто уже никуда не бежит. Создаваемое динамиком переменное давление меняется во всем пространстве салона синфазно: везде в сторону повышения или везде в сторону понижения, как будто динамик это насос, периодически накачивающий или, наоборот, откачивающий воздух из салона. Когда волна бегает туда-сюда, ведущую роль в формировании звукового давления играет колебательная скорость диффузора, а она, как предполагается, остается постоянной при подведении сигнала с горизонтальной АЧХ. А в пределах компрессионной зоны главным фактором становится амплитуда колебаний диффузора. А вот она с понижением частоты растет, что видел каждый, кто хоть раз смотрел на диффузор динамика «в деле».

далее >>