что такое тыловая акустика
О тыловой акустике замолвим словечко.
Бывает часто советуешь человеку музычку в машину, а он тебе такой: «А как же тыл?» И начинаешь пытаться ему объяснить нецелесообразность сего мероприятия ))
Недавно я набрёл на любопытную статью посвященную тыловой акустике.
Набираемся терпения и читаем, друзья мои ))
Тылом имеет смысл заниматься только после того, как стабилизируется положение на фронте и будут одержаны важные победы: получена гладкая частотная характеристика фронтальной акустики, сформирована звуковая сцена, решен вопрос с басами. Только после этого можно обращаться к тыловым каналам, ибо роль их в качественной мобильной установке — существенно вторичная.
И еще: сразу оговоримся, что речь пойдет о тыловой акустике, поддерживающей звуковую картину для сидящих на переднем сиденье, а не о системе обслуживания задних пассажиров.
Нравится нам это или нет, но в традиционном виде автомобильная аудиосистема настроена именно на эту часть населения, находящегося на борту. Случай лимузинов и членовозов здесь не рассматривается — там совсем другие критерии и решения.
Теперь картинка, олицетворяющая предмет устремлений при построении тыловых каналов.
Она изображает акустическую обстановку в реальной жизни и перенесена сюда не откуда-нибудь, а из официального издания «Руководства для судей на соревнованиях IASCA» (Official IASCA Competitor Judging Handbook), стр. 87, где она помещена с подписью «Идеальная звуковая сцена». В реальном зале большая часть звука приходит к слушателю непосредственно. В то же время часть его отражается от стен и других «местных предметов». И хотя интенсивность отраженных звуков намного уступает интенсивности прямых, именно отзвуки создают ощущение богатого, наполненного звукового поля, претендующего на сходство с реальным.
Тыловая часть звукового поля в машине должна быть именно добавкой к основному (т.е. фронтальному) звуку, а не давать самостоятельный звук. В этом смысле стихийно родившийся у нас термин «подзвучка» уступает по семантической состоятельности английскому «rear-fill», т.е. «тыловое заполнение», но тут уж ничего не сделаешь… В техническом смысле термин «тыловая подзвучка» означает звуковое поле, воспроизводимое вспомогательными громкоговорителями, расположенными позади слушателя. Целью подзвучки является добавить глубины и реализма звучанию основной (фронтальной) акустической системы.
Распространенное заблуждение, что сзади должна стоять мощная широкополосная акустика, является своего рода атавизмом того периода развития автостерео, когда наиболее подходящим местом для установки динамиков считалась задняя полка. До сих пор, надо заметить, многие автомобильные производители, не желая себя обременять компоновочными проблемами, неизбежно связанными с установкой качественной фронтальной акустической системы, ставят в штатном варианте в заднюю полку излучатели значительно большие по размеру, нежели установленные в передних дверях или панели приборов.
Более того, идя на поводу у столь укоренившихся фактов жизни, производители головных аппаратов часто коммутируют встроенные усилители и RCA выходы таким образом, что сигнал на линейном выходе (т.е. предназначенный для дальнейшего усиления, обозначается как тыловой.
Относится ли это к высококачественным аудиосистемам? Безусловно — нет. Давайте рассмотрим свойства тылового звукового поля, исходя из общего принципа звукового проектирования автомобильной системы, а именно — добиться наиболее реалистического воспроизведения звука.
В реальных условиях звук, приходящий к нам сзади — это отраженная и рассеянная часть звука, приходящего спереди, со стороны сцены. В этом легко убедиться при посещении концерта любого музыкального жанра. Сколько музыкантов (или громкоговорителей) расположились в последнем ряду партера? Вот именно: ни одного…
Итак, какой же звук приходит сзади и какой, следовательно, нам предстоит имитировать имеющимися у нас средствами? Во-первых, отраженный звук не содержит осмысленных басов. Это происходит не потому, что они не отражаются, а потому, что отражаясь, низкие звуки не несут информации о направлении на источник звука, именно поэтому сабвуфер можно устанавливать где угодно. Во-вторых, высокочастотных составляющих в отраженном звуке почти нет, поскольку они сильно ослабляются с расстоянием и при отражении от большинства поверхностей, встречающихся в реальной жизни. Типичная акустическая обстановка может быть воссоздана с помощью фильтра нижних частот с крутизной спада 6 дБ/окт и частотой среза 4 — 5 кГц.
Искомая АЧХ тыловых каналов дана на рисунке.
В-третьих, оставшиеся средние частоты приходят к нам сзади после нескольких отражений от различных поверхностей, находящихся от нас на различных расстояниях. Подобный сигнал называется диффузным (размытым) и, вообще говоря, затрудняет определение направления на источник звука. И наконец, тыловой отраженный сигнал достигает нас значительно ослабленным, обычно на 18 — 24 дБ по отношению к фронтальному. Вывод может показаться довольно неожиданным: для реалистического воссоздания акустической обстановки с помощью тыловой акустики последняя должна обладать ровно теми свойствами, которых мы всеми силами стараемся избежать при создании фронтальной звуковой сцены: нет басов, нет верхов, размытые средние и низкий уровень. И наоборот, в чем многие убедились, успев, к сожалению, при этом потратить зря и силы и средства, — чем более широкополосный и четкий звук производит тыловая акустика, тем более размытой и неясной становится фронтальная звуковая сцена.
В терминах практических решений:
1. Не устанавливайте высокочастотных излучателей сзади. Там они не нужны, лучще направьте сэкономленные средства на качественные пищалки для фронтального комплекса, за которые переплатить — трудно.
2. Не устанавливайте больших динамиков — идеальными для тыла являются 3,5 — 4 дюймовые среднечастотные или широкополосные головки, 5-дюймовые — допустимы, 6 — дюймовые — излишество, 6 х 9 — явная несуразица. Более того, небольшие по размеру излучатели являются даже предпочтительными, поскольку создают меньше проблем с диаграммой направленности в верхней части рабочего диапазона (3 — 4 кГц). Для относительно скромных систем можно удовлетвориться штатными динамиками, если это — 4 — 5-дюймовые широкополосные головки. Если же Вас беспокоит, что дешевые головки, помимо ограниченного частотного диапазона, привнесут в общую звуковую картину повышенные искажения или неравномерность тонального баланса — лучше поставить небольшие, но качественные (но не шикарные) головки.
3. Не предусматривайте большой мощности тыловых каналов: уровень мощности, который будет достигнут после настройки, окажется меньше мощности, подводимой к передней акустике в 20 — 100 раз, то есть будет измеряться единицами ватт даже при максимальной громкости. Нет смысла использовать для этих целей два полновесных канала усиления мощности, зная, что усиление на их входах предстоит установить вблизи нижнего предела регулировки. В большинстве случаев мощности встроенных усилителей головного аппарата оказывется вполне достаточно, тем более, что в высококачественных установках они, как правило, оказываются вакантными. Один из вариантов включения тыловой акустики, успешно применявшийся в призовых установках, вообще может работать с одним каналом усиления, на чем мы остановимся отдельно.
4. Желательно, чтобы излучение тыловых динамиков достигало слушателей не непосредственно, а в результате отражения, например, от заднего стекла. Это способствует воссозданию диффузного звукового поля.
5. Если в багажнике или грузовом пространстве хетчбека установлен сабвуфер, а тыловые громкоговорители не изолированы от объема багажного отделения, низкочастотные колебания будут воздействовать на тыльную сторону диффузоров, заставляя их работать как пассивные излучатели и создавая неизбежные и очень неприятные на слух интермодуляционные искажения. Обязательно отделите тыловые динамики от звукового поля сабвуфера герметичными боксами, размер которых, с учетом довольно высокой нижней границы рабочего диапазона, может быть минимальным. Это заодно улучшит демпфирование тыловых головок и связанные с этим переходные характеристики.
Формирование частотного диапазона тыловых громкоговорителей лучше всего доверить пассивным L-C цепям, тем более, что настройки и подбора номиналов компонентов, как правило не потребуется.
Схема подключения тыловой акустики с коррекцией частотной характеристики показана на рисунке.
Номиналы элементов фильтра подобраны для сопротивления динамиков 4 Ома (в рабочем диапазоне 400 Гц — 4000 Гц) и приведенной выше частотной характеристики.
Конденсатор такой емкости, естественно, придется применять электролитический неполярный. Они у нас, с такими номиналами — редкость и, по всей вероятности, придется пойти на встречно-последовательное включение двух обычных конденсаторов удвоенного номинала, которых — навалом. Рабочее напряжение конденсаторов 16 или 25 вольт. Требования к катушке фильтра минимальные (в смысле сопротивления): можно применять провод вплоть до 0.5 — 0.6 мм, там витков-то — кот наплакал.
Вся вышеизложенная логика предполагала, что с точностью до спектрального состава тыловой сигнал повторяет по содержанию фронтальный. Однако здесь возможны варианты, и они-то, как правило, и сопряжены с наилучшими результатами.
Когда в начале семидесятых аудиоиндустрией овладела идея четырехканального воспроизведения, конструкторы изо всех сил пытались уйти от необходимости вводить два дополнительных полноценных канала записи-воспроизведения и искали способ выделить пространственную информацию из основных стереоканалов. Так родились матричные системы кодирования квадросигнала, пожили немного и тихо, не просыпаясь, скончались. Однако во время этой недолгой жизни обнаружилось, что значительная часть пространственной информации содержится в разностных компонентах стереосигнала, т.е. в той части сигнала, которая не совпадает в правом и левом каналах. Получается такой сигнал путем вычитания сигнала одного канала из другого: L — R (или R — L, что означает всего лишь тот же сигнал, но в противофазе). Разностный сигнал получается тем больше, чем больше разделение каналов, то есть шире стереобаза, и, по теории, должен нести сведения о том, насколько разнообразны и структурированы отзвуки основных звуков. Естественно, при воспроизведении моносигнала разностный равен нулю. Долго, впрочем, и этот метод не прожил, и виновато в этом несовершенство носителей записи того времени. Дело в том, что, при вычитании сигналов правого и левого каналов значительная часть полезной информации, идентичной для обоих каналов, взаимно уничтожалась, а вот шумы в стереоканалах, которые между собой никак не коррелированы, оставались неизменными. Поэтому отношение сигнал/шум в разностных каналах было аховое: треск и шипение виниловой пластинки преобладали над всеми остальными звуками. Идея, впрочем, была эксгумирована при разработке техники для домашнего кинотеатра. При всей мудрености названий систем surround sound, в основе лежит все то же разностное преобразование, иногда осложненное введением искусственной временной задержки. Шумы теперь — не проблема, если речь идет о компактных дисках, так что к разностной схеме вернулись и в автосистемах.
Простейший способ выделения разностного сигнала из двух стереоканалов — подключить тыловые громкоговорители между синфазными выходами стереоканалов. Тогда одинаковые для обоих каналов составляющие воспроизводиться не будут, а разность — будет. Такая схема получила название схемы Хаффлера. Ее реализация в автомобильной системе показана на схеме.
Обратите внимание, что, поскольку в схеме Хаффлера тыловые динамики оказываются соединенными последовательно, и их суммарноый импеданс вдвое больше, чем у каждого динамика, номинал емкости фильтра уменьшается вдвое, а индуктивности — увеличивается.
Есть еще одна разновидность разностной схемы включения тыловой акустики. Поскольку тыловые динамики воспроизводят, по существу, монофонический сигнал, только в противофазе, некоторые установки (сам видел и слушал) вообще обходятся одним тыловым динамиком, подключенным как показано на схеме.
Ну вообще-то, есть и дальнейшие вариации, где используется смесь основных каналов с разностными, по формуле типа (L — kR), (R — kL), но согласитесь, мы и без них уже ушли довольно далеко от исходного стереотипа «у меня сзади динамики — ваще ВО КАКИЕ!». На том пока и остановимся.
Тыловые АС — когда они нужны?
Вспомним, что всего лишь 10 лет назад наличие в автомобиле тыловых акустических систем, состоящих из большеразмерных коаксиальных динамиков, говорило о весомых аудиофильских пристрастиях ее владельца. А что же сегодня, когда из огромного количества моделей АС на прилавках магазинов выбрать становится трудней, чем раньше достать «по блату»? К тому же, если раньше тыловые динамики использовались для добавления уровня баса в общую звуковую картину, то сегодня с этой задачей намного проще и лучше справляется отдельный канал сабвуфера.
Приоритеты явно поменялись и, как следствие, поменялась сама концепция тылового звука. О том, что сегодня подразумевается под тыловыми каналами, какие динамики используются для их организации, мы беседовали с Виталием Рабботом.
Для начала необходимо уточнить, что установку тыловых громкоговорителей без фронтальных можно смело назвать неприемлемым для любого варианта озвучивания салона. Этот тезис очень хорошо воспримут те, кто хоть раз ездил в качестве пассажира на заднем сиденье в автомобиле, где стоят только тыловые динамики. В тот момент, когда водитель делает звук погромче (ему ведь действительно их плохо слышно), задние пассажиры просто глохнут, испытывая сильный дискомфорт. Поэтому в дальнейшем обсуждении темы мы будем подразумевать обязательное наличие фронтальных акустических систем.
Нужны ли тыловые динамики?
По большому счету, при установке высококачественных фронтальных акустических систем наличие тылового канала становится необязательным. Это подтвердила и практика. Например, во многих автомобилях, победителях автозвуковых соревнований по качеству звучания (sound quality), тыловые каналы не используются. За расширение звукового спектра в НЧ-область в таких аудиосистемах отвечает сабвуфер, и при правильном согласовании его с фронтальными громкоговорителями мы получаем отлично сбалансированное звучание в полном диапазоне частот с четкой фронтальной звуковой сценой.
Другими словами, те деньги, что вы собирались потратить на тыловые АС, лучше вложить во фронтальные компоненты более высокого качества. Речь идет об обычной музыкальной системе для водителя или водителя и пассажира. Даже если использование сабвуфера не предусматривается (либо временно, либо в принципе), без тыловых АС вполне можно обойтись, используя на фронте достаточно басовитые АС.
Однако есть ряд ситуаций, где назначение тыловых динамиков может поменяться.
Роли тыловых динамиков.
Называть тыловые акустические системы атавизмом все же не стоит. Во-первых, у данных систем осталось немало поклонников, во-вторых, при грамотном включении они совершенно не мешают звуковой сцене и даже дополняют ее, а в-третьих, существует ряд моментов, где без них просто не обойтись.На современном этапе инсталляторы выделяют несколько вариантов использования тыловых динамиков. Давайте рассмотрим их подробнее.
Звук вокруг.
Суть установки в равном звучании как фронтальных, так и тыловых акустических систем. Заметим, что этот тип озвучивания салона с каждым годом применяется все реже. Обычно к нему прибегают те, кто в силу привычки не может перестроиться на системы более высокого качества или прельщается простотой установки в заднюю полку.
Говорить о хорошем звучании этих систем не приходится, поэтому для них, как правило, используют недорогие коаксиальные динамики большого типоразмера, подключаемые к усилителю головного устройства. В данном варианте озвучивания акустические системы устанавливаются как в заднюю полку, так и в задние двери. Очень важно, чтобы применяемые динамики обладали высокой чувствительностью, в противном случае для получения хорошего звукового давления вам понадобится еще и внешний усилитель.
Sound Board, или Звуковые панели.
Этот вариант установки — самый популярный у поклонников клубной музыки. Суть концепции — в получении мощного окружающего звучания, такого же, как и на танцплощадке, а принцип установки: чем больше динамиков, тем лучше. В данном варианте к построению тыловых каналов относятся не менее тщательно, чем к формированию фронтального звука.
Обычно в качестве тыловых динамиков применяются двух — или трехполосные компонентные системы, способные развивать высокое звуковое давление. Их размещают на специально подготовленной жесткой панели (отсюда и название), устанавливаемой вместо задней полки, при этом динамики работают на весь объем багажника (free air) в широкополосном режиме. Для раскачки таких акустических систем применяется мощный внешний усилитель, а воспроизведение баса не уступает по мощности сабвуферному каналу (а иногда и заменяет сабвуфер, хотя все же лучше использовать и саб, и sound board). В итоге получается танцпол на колесах.
Озвучивание мест задних пассажиров.
Следующий вариант применений тыловых динамиков в автомобиле — забота о задних пассажирах. Эта установка имеет свою специфику. В таких системах для комфортного звучания динамики желательно устанавливить не в заднюю полку, а по аналогии с передними пассажирами — в заднюю дверь. В этом случае звуковая картина будет строиться, как и на фронте — спереди. При грамотном согласовании уровней, работа установленных таким образом тыловых каналов практически не влияет на построение фронтальной звуковой сцены. В подобных системах применяются как компонентные, так и коаксиальные типы динамиков. Все зависит от требуемого качества звука и финансовых возможностей владельца автомобиля.
Тыловой канал как диффузная составляющая звуковой картины.
Данный способ построения тылового канала имеет большое число сторонников, поскольку позволяет получить весьма интересный эффект звучания фронтальных АС. Суть концепции состоит вот в чем. Когда вы сидите в концертном зале, то помимо прямого звука со стороны сцены слышите и отраженный от различных препятствий звук (стены, потолок и другие предметы), так называемую диффузную составляющую звукового поля. И хотя интенсивность диффузного поля ничтожно мала по сравнению с прямым звуком, именно ее наличие позволяет создавать реальную акустическую атмосферу зала.
Поскольку в диффузном поле отсутствуют ВЧ- и НЧ-составляющие, то в качестве тыловых динамиков применяются небольшие и не очень мощные, но особо качественные широкополосные или СЧ-динамики типоразмера 3,5-5,5 дюймов с эффективным диапазоном частот от 300 до 8000 Гц. Подавать на такие динамики широкополосный сигнал нецелесообразно. Предварительно его надо ограничить полосовым фильтром первого, максимум, второго порядка. Получить лучшее звучание от тыловых динамиков можно, включив их по схеме Хаффлера, которая позволяет использовать в тыловом канале только один динамик. Эффект тот же, что и от двух, а экономии больше.
Устанавливать динамики желательно как можно выше — например, во внедорожниках их устанавливают вверху задних арок. Предпочтение отдается высококачественным коаксиальным динамикам, но иногда из-за конструктивных особенностей автомобиля используют и компонентные. При этом разнесение ВЧ- и НЧ/СЧ-компонентов относительно друг друга желательно сделать минимальным.
Сопряжение с каналом сабвуфера.
Как показывает переписка с нашими читателями, основной вопрос при установке тыловых динамиков совместно с каналом сабвуфера в общих чертах звучит так: необходимо ли устанавливать тыловые динамики в корпус, чтобы их звучание не модулировалось звуком сабвуфера?
Теоретически — да, но на практике реальный сабвуфер не в состоянии раскачать воздух объема багажника автомобиля настолько, чтобы сильно влиять на жесткий подвес тылового динамика пусть даже небольшого типоразмера. При этом, если рабочий диапазон частот тыловых динамиков ограничен снизу частотой 150 Гц, то наложения звуковых волн (редко какой сабвуфер играет выше этой частоты) не происходит — проблемы с согласованием в данных системах не существует.
Другое дело, если вы включаете тыловые динамики без ограничения полосы частот снизу. В этом случае их желательно поместить в акустический экран. Правда, следует помнить, что подавляющее большинство автомобильных АС рассчитаны на работу в бесконечном акустическом экране (free air) и ограничение объема может весьма негативно сказаться на качестве их звучания.
Как показывает практика, основные проблемы при использовании колпаков с динамиками free air возникают в диапазоне от 150 до 350 Гц и выражаются как неприятное «бубнение» с сильно окрашенным тембром этого частотного диапазона. В такой ситуации следует основательно подойти к подбору АС; достаточно вспомнить, что на наших тестах не так уж редко встречаются АС, оптимизированные как раз для малых объемов акустического оформления.
Как установить и как направить динамики тылового канала.
Правила установки тыловых динамиков ничем не отличаются от установки фронтальных. Первое — максимальная жесткость монтажной поверхности. Для этого штатную заднюю полку необходимо усилить более жесткими и прочными материалами, например, толстым листом фанеры или MDF. Максимально просто это сделать в автомобилях с типом кузова седан, сложнее — с кузовом хэтчбек.
Второе — избегать акустического замыкания. Для этого надо закрыть все технологические щели между объемом багажника и салона. Третье — не создавать «акустических ям». То есть, если динамик прикручен к металлическому основанию задней полки, то декоративную накладку нельзя ставить выше его основания, иначе в получившемся пространстве будет гаситься большая часть звукового давления, а характер звука приобретет неприятную окрашенность.
Направленность динамиков, работающих в качестве подзвучки на отражение, учитывать не надо, более того — воспроизведение высоких частот желательно вообще ограничить фильтром ВЧ первого порядка с частотой среза 7-8 кГц. Подключать тыловые динамики лучше через отдельный усилитель, пусть менее мощный, чем работающий на фронтальные АС, но внешний.
Если для этой цели используется отдельный 2-канальный усилитель, то его зачастую берут из самой младшей линейки. В качестве компромиссного варианта подойдет и подключение тыловых АС к встроенному в головное устройство усилителю, тогда как фронт может работать от внешнего, однако в подобных случаях очень часто возникает проблема согласования уровней.
Вывод.
Из всего вышесказанного главный вывод такой: тыловые динамики могут и не понадобиться, но если они все-таки нужны, то к их подбору и установке следует подходить не менее тщательно, чем к фронтальным АС. Заметим «под занавес», что затронутая нами тема далеко еще не исчерпана — все большее распространение систем «мобильного кинотеатра» наверняка вдохнет в нее вторую жизнь.
6 комментариев к статье: Тыловые АС — когда они нужны?
Ох уж эти задние пассажиры. Поверьте мне как пассажиру — когда в уши играют динамики да ещё многополосные да ещё и сзади… ехать так отвратительно… Так что забота о задних пассажирах методом увеличения количества динамиков, играющим полный спектр правого и левого каналов создаёт для всех очень не комфотртное звучание и является тупиковой ветвью эволюции автозвука в плане повышения комфортности звучания. Звук над панелью перед водителем более комфортный для всех. При применении выигрывателей музыки Pioneer с функцией (прямой привод сабвуфера) могу предложить вариант динамиков в заднюю полку.С другими аппаратами(без прямого привода сабвуфера) такой вариант то же предпочтительнее,так как больше баса,чем с полки, а середина и верх достаточно сильно рассеиваются под закрытой полкой и почти не мешают формированию сцены. При отсутствии пионера можно применить недорогой усилитель с ФНЧ. На природе можно отключать, в повседневном случае — использовать как сабик.И самое главное — при продаже или другой крайней необходимости демонтируется за …20 секунд, если будущий хозяин пожалеет на эту красоту 200 уе.На природе даже от магнитолы озвучивание поляны… друзья будут вам очень благодарны.Практикую такой метод. Перед поездкой на природу подъезжаете ко мне, быстренько устанавливаем,подключаем… Оставляем залог (200). По возвращении отдаю залог за минусом 5 уе в сутки. В 9 случаях из 10 за залогом никто не возвращается.
Получить лучшее звучание от тыловых динамиков можно, включив их по схеме Хаффлера
Не первый раз читаю и слышу об этом способе подключения тыловых динамиков. А можно ли выложить фото вариантов установки таких динамиков, не подключения — это уже понятно, а именно фото того, как это может выглядеть в автомобиле?
Да музыку дома надо слушать, а не в машине
Панель отправки комментариев Отменить комментарий
Авторизуйтесь используя свой аккаунт в социальных сетях Войти чтобы оставить комментарий.