Основные проблемы

1.1  Основные проблемы

Главная проблема при создании автомобильной аудиосистемы, вопреки сложившемуся мнению у некоторых любителей музыки, состоит не в достижении высокой мощности, малых искажений и плоской АЧХ. Основная задача - получение "высокой" и "широкой" звуковой сцены для слушателей, сидящих впереди. Её решение напрямую связано с местом установки фронтальных излучателей. Не нужно думать, что пассажирам на задних сидениях придется довольствоваться малым - при правильном размещении громкоговорителей звучание будет сбалансировано в пределах всего салона.

Пространство автомобильного салона акустически не приспособлено для высококачественного звуковоспроизведения - объем салона чрезвычайно мал. Из этого обстоятельства следует несколько очевидных выводов:

1. Практически невозможно соблюсти основное условие для обеспечения стереофонического звучания - взаимное расположение слушателей и громкоговорителей акустической системы по вершинам равностороннего треугольника. Помимо разницы в интенсивности звучания возникает временной сдвиг между сигналами левого и правого каналов, что приводит к смещению кажущихся источников звука (КИЗ) относительно их истинного положения. Особенно заметен этот эффект для сигналов средних частот.

2. Трудно обеспечить необходимое удаление слушателя от громкоговорителей. А при работе в ближней зоне излучения громкоговоритель уже нельзя рассматривать как точечный источник, что приводит к специфическим интерференционным искажениям на средних частотах (на ВЧ этот эффект ослаблен из-за малого размера излучателей).

3. Благодаря малому объему салона на низких частотах возникает достаточно однородное звуковое поле. Однако наличие в салоне неравномерно расположенных поглощающих и отражающих поверхностей (стекла, обивка, пассажиры) не позволяет уверенно прогнозировать его акустические свойства на средних и высоких частотах. К тому же эти поверхности обеспечивают различную степень отражения и поглощения в пределах частотного диапазона - мягкие сидения и обивка дверей эффективно поглощают низко- и среднечастотные колебания, а высокочастотные звуки прекрасно отражаются от стекла. Вследствие указанного АЧХ салона на средних и высших частотах имеет неравномерность, порой значительную, а характер неравномерности зависит от выбора точки замера.

4. Кроме этих, есть еще два аспекта, не столь очевидных, но связанных с малым объемом салона и его геометрией - локальные неравномерности в АЧХ, вызванные резонансными явлениями и подъем АЧХ на низших частотах. Указанные факторы в совокупности и формируют передаточную характеристику салона.

Так, из-за наличия в салоне относительно параллельных поверхностей (боковые стенки, пол и потолок) создаются условия для возникновения стоячих волн. Практическое значение имеют только колебания на субгармониках и основной частоте, интенсивность остальных составляющих весьма мала. Реально из-за наличия препятствий в виде сидений и пассажиров большинство резонансов подавляется, а явно выражен только поперечный. Он проявляется на тех частотах, где ширина салона соответствует половине длины волны (для большинства легковых автомобилей - 120...150 Гц). На слух это проявляется в виде неприятного гула и "бубнения". В первом приближении можно считать, что частота поперечного резонанса равна

Fr= Vs/2W,

где Vs = 340 м/с - скорость звука, W - ширина салона.

Вредное влияние резонанса может быть снижено за счет применения мягкой облицовки дверей, но полностью подавить его возможно только путем коррекции АЧХ тракта. Так, в автомобиле ВАЗ-2107 [3] замена штатных гладких облицовок на мягкие велюровые уменьшила "горб" на АЧХ с 8 до 6 дБ, а частота резонанса за счет снижения добротности колебательной системы снизилась со 140 до 130 Гц.

1.2  Шум в автомобиле

Немаловажной проблемой мешающей качественному звучанию музыки в автомашине является шум. Причин возникновения шума в автомобиле несколько: собственно автомобиль, его кузов, электрооборудование и, наконец, устанавливаемая аудиотехника.

Не секрет, что со временем многие детали интерьера автомобиля разбалтываются и начинают жить своей собственной жизнью. Если установить музыку в машину, не произведя перед этим комплекс шумовиброизоляционных работ, очень скоро обивка дверей, приборная панель и вообще, все элементы интерьера, начнут привносить в музыкальный тракт посторонние призвуки. Причиной этого будет являться увеличившееся звуковое давление, особенно в области низких частот. Для избежание этого, существуют определенные материалы, как российского, так и зарубежного производства.

Шум в аудиосистеме автомобиля может возникать по многим причинам. Распространенной проблемой является несовпадение уровней сигнала между компонентами аудиосистемы. В результате этого возникает избыточное шипение, особенно на низких уровнях громкости. Правильная регулировка уровня сигнала предусилителя оптимизирует рабочую характеристику "сигнал/шум" усилителя. Важно не перегрузить входной сигнал на усилитель и выходной сигнал с усилителя.

Электрическая система автомобиля сама по себе является источником шумов. Автомобильный генератор, необходимый для подзарядки аккумулятора, генерирует переменный ток. Шум генератора распознается как завывание, меняющееся в зависимости от оборотов двигателя. Большой ток от генератора порождает мощное электромагнитное поле. Если расположить рядом два кабеля, один из которых несет электрический ток, то возбуждение тока в соседнем проводнике под действием электромагнитного поля может произойти в двух случаях:

- при движении одного из кабелей относительно другого;

- при изменении интенсивности электромагнитного поля.

Как только, включается генератор для зарядки аккумулятора, вступает в действие второй из вышеперечисленных случаев. Иногда источником шума может служить аккумулятор, если он имеет плохой элемент. В этом случае способность аккумулятора фильтровать шум резко снижается. Неисправный генератор также может породить шум в аудиосистеме.

Шум в аудиосистеме возникает из-за влияния магнитного поля проводника на соседние линии электропитания. Это называется индуктивной связью. Магнитная головка автомагнитолы наиболее чувствительна к магнитной энергии, поскольку она сконструирована для считывания магнитного заряда с пленки кассеты.

Также присмотритесь к электронным часам и измерительным приборам в салоне автомобиля, размещенным прямо над головным устройством.

Различные электронные узлы автомобиля также являются источниками шумов. Бортовые компьютеры, электронное зажигание и впрыск, тормозные системы ABS, электронные регуляторы света и плохое заземление антенны могут вызывать шум. Системы электронного зажигания дают шум, слышимый в FM диапазоне радиоприемника и звучат как типичные искровые помехи.

Еще одна причина возникновения шума в звуковых автомобильных системах: провода аудиосистемы выступают в роли антенны, а усилитель работает как приемник и, в результате, мы получаем шумовые помехи в звуковой системе. Примером может служить шум от системы зажигания или шум, возникающий при непосредственной близости к излучающей радио или ТВ антенне.

Очень частой причиной проблем с шумами в автомобильном аудио являются заземляющие контуры. Контуры появляются, когда все компоненты в аудиосистеме не заземляются в одной точке на корпусе автомобиля.

Разница в напряжении (потенциале) между различными точками "земли" являются причиной возникновения "контура", или перепада напряжений между точками заземления на корпусе автомобиля.

Существенно важно правильно проложить провода и убедиться в том, что все компоненты системы заземлены в одном месте. Точки, где заземления могут создавать положение "контура" следующие:

1. Низкоуровневые выводы, идущие от выхода с головного устройства (магнитолы) на вход кроссовера или усилителя.

2. Усилитель или любой другой компонент, закрепленный прямо на металлической детали автомобиля.

3. Заземление компонентов аудиосистемы в разных местах на корпусе.

4. Но не следует заземлять в одной точке компоненты звуковой системы и различные электрические узлы автомобиля, такие как электродвигатель вентилятора или фары тормоза. В противном случае, вероятно, что в звуковую систему проникнут щелканье или жужжание всякий раз, когда будет включаться вентилятор или нажиматься педаль тормоза.

5. Всегда старайтесь избегать заводской электропроводки для подвода питания или заземления аудио компонентов. У этой проводки, как правило, неподходящий калибр, и заземляющий провод зачастую не идет напрямую к "земле", и собирает заземления с других электроагрегатов. Это легко может привести к возникновению треска и щелчков в звуковой системе. Заводская электропроводка также проходит в общем жгуте проводов, идущих к другим устройствам автомобиля, которые могут наводить шум