Аудиосистема в машине — а что это?

Приветствую всех читателей! По заголовку понятно, что расскажу я вам сегодня о том, что такое аудиосистема в авто. Вы задумывались о том, что это значит? Это немного непросто, но я вам сейчас попробую объяснить. Итак, из чего же состоит современная автомобильная аудиосистема?

Ещё 10–15 лет назад ответ на подобный вопрос был весьма короток. Тогда типичная аудиосистема в машину состояла из головного устройства (ГУ), называемой по обыкновению «магнитолой», одного или нескольких усилителей и динамических головок (динамиков).

С развитием как самой культуры автозвука, так и того, что предлагает сейчас рынок всевозможных устройств, ответ на поставленный выше вопрос может иметь уже весьма много вариантов. Чтобы со всем этим разобраться, надо для начала определить, какие процедуры следует проделать с аудиозаписью, чтобы услышать её в своём автомобиле. А процедуры следующие:

1. Прочесть аудиофайл. Так называемый «транспорт» служит для того, чтобы прочитать файл с CD, флэш-накопителя, жёсткого диска, телефона, плеера и т. д.;
2. Перевести прочитанный файл из цифрового в аналоговый. Для этого служит так называемый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);
3. Разделить сигнал по полосам. Другими словами определить, какой спектр частот достанется каждому из имеющихся в системе динамиков. Низкочастотному динамику выделить низкие частоты, высокочастотному – высокие и т. д. в зависимости от выбранных динамиков;
4. Усилить сигнал до нужного уровня в соответствии с потребностями акустической системы;
5. Воспроизвести усиленный сигнал акустической системой (АС).

Хочу обратить ваше внимание, что дополнительно, для точной настройки, необходимой для получения качественного звука, в системе должен присутствовать цифровой звуковой процессор (digital sound processor, DSP). Обычно он располагается в логической цепочке между первым и вторым пунктами, при этом третьего пункта может не потребоваться.

В целом же порядок приведённых выше пунктов может меняться в зависимости от используемого оборудования, но каждая функция тем или иным путём должна быть выполнена. Рассмотрим на примерах, где расскажу о существующих компоновках автомобильных аудиосистем.

Компоновки автомобильных аудиосистем

Штатная автомобильная аудиосистема

Почти всё в среднестатистической системе объединено в одном устройстве, а именно штатном ГУ. В нём файл и прочитается, и разделится по полосам и преобразуется в аналоговую форму и усилится. И только динамики будут расположены вне ГУ. Однако история знает примеры когда и динамики помещаются в ГУ, например, радиола «Былина» из старого москвича.

В штатной аудиосистеме чуть более высокого уровня усилитель может быть уже несколько серьёзнее как по мощности, так и, соответственно, по размерам и тогда он уже тоже расположится вне ГУ.

Дорогие штатные аудиосистемы, несмотря на высокую цену, принципиально мало чем отличаются, разве что в ГУ может быть процессор и то с очень ограниченными возможностями.

Далее речь пойдёт уже только о самостоятельно построенных автомобильных аудиосистемах.

Начальный уровень

Аудиосистема начального уровня представляет из себя ГУ, в котором встроены и ЦАП и усилители, обычно на 4 канала. В подавляющем большинстве случаев, за исключением единичных ГУ, появившихся на рынке в 2015 году, мощность этих усилителей ограничена 15 Вт на канал, несмотря на то, что производители обычно заявляют 50 Вт.

К выходам этого встроенного усилителя и подключается акустическая система. Всё очень похоже на штатную аудиосистему, за исключением того, что в ГУ нет кроссовера (устройство, разделяющее сигнал по полосам). Поэтому владельцу предстоит озадачиться этим вопросом самостоятельно.

На выручку приходит тот факт, что большинство недорогих комплектов динамиков снабжены собственными кроссоверами. Они могут быть либо отдельными блоками, что характерно для так называемой «компонентной акустики» либо встроенными в сам многополосный динамик, что характерно для «коаксиальной акустики».

О динамиках подробно рассказ будет чуть ниже. Аудиосистема такого уровня по качеству и по громкости будет мало отличаться от штатной и, пожалуй, может оказаться даже хуже хорошей штатной аудиосистемы.

Начальный уровень +

Довольно популярный и недорогой вариант среди молодёжи, ценящей в музыке преимущественно нижний бас, извлекаемый сабвуфером. В этом случае к штатной аудиосистеме либо к самостоятельно построенной аудиосистеме начального уровня добавляется сабвуфер. Для воспроизведения далеко не для всех музыкальных жанров это будет полезно, но такой вариант всё же нередко встречается.

Средний уровень

Аудиосистема среднего уровня, также называемая в среде любителей автозвука как «повседневная», предполагает использование уже не встроенного в ГУ усилителя, а внешнего одного или нескольких. Наиболее популярны два решения:

1. двухканальник (двухканальный усилитель) на фронтальную АС и моноблок (одноканальный усилитель) на сабвуфер. Фронтальной АС или просто “фронтом” называют все динамики в авто, расположенные в передней части и формирующие весь основной звук, за исключением сабвуфера.
2. четырёхканальный усилитель, в котором два канала на фронтальную АС и два канала соединены последовательно (мостом) на сабвуфер.

Функцию разделения полос также возьмут на себя внешние кроссоверы из комплекта динамиков. А разделение полос между сабвуфером и фронтальной АС можно организовать как с ГУ, так и используя фильтры усилителей, которыми они часто снабжены.

Средний уровень +

Отличается от среднего тем, что штатные кроссоверы заменяются на настраиваемые, так называемые «активные». Что позволит более гибко настроить частотные диапазоны.

Продвинутый уровень

Продвинутый уровень аудиосистемы ещё на шаг приближает нас к высококачественному звуку. В отличие от предыдущего варианта, полностью отказываются от использования внешних кроссоверов.

Каждому динамику выделяется свой канал усилителя (так называемая «поканалка») что, во-первых, улучшает передачу звука благодаря меньшим интермодуляциям в усилителях, а во-вторых, поканалка – это последний шаг к построению «процессорной» системы, о которой будет рассказано в следующем пункте.

Функцию кроссовера в таком варианте системы должны на себя взять либо встроенные в усилитель кроссоверы, либо внешние активные или пассивные кроссоверы. Главное, что в такой системе можно управлять тем, какие спектры частот достанутся каждому динамику, а это уже позволит построить более индивидуальный звук.

Если в предыдущих пунктах ГУ могло оставаться одним и тем же, то для следующего шага, его, вероятнее всего, придётся заменить.

Hi-Fi аудиосистема

Или, другими словами, система с высокодостоверным звучанием. В автозвуковой среде такие системы принято называть Sound Quality или просто SQ.

Разумеется, в ней реализована «поканалка», описанная в пункте «4», то есть каждому динамику свой канал усилителя. При этом кроссоверы усилителя и внешние кроссоверы не используются вовсе. А все настройки кроссоверов, уровней громкости каждого динамика, временных задержек и эквалайзера выполняются с помощью DSP.

Широкий и гибкие возможности настроек такой системы позволяет построить звуковое поле, это означает, что теперь звук будет слышен не из динамиков по отдельности, а будет сформирован в виде образов перед слушателем. В автозвуковой среде это принято называть «сцена» Например, вокал и бочка будут слышны из центра лобового стекла или даже из-за него, гитары будут звучать не где-то внизу, а на положенном уровне.

В хорошей системе с закрытыми глазами можно «разглядеть» где расположены инструменты, какого они размера, услышать, в каком они помещении и много другое. Это действительно увлекательно! С таким звуком вы никогда не заскучаете в пробке, да и в целом море положительных эмоций вам обеспечено!

Эконом-варианты Hi-Fi

Для тех, кто не готов серьёзно вкладываться в автозвук, кому достаточно начального уровня, но вместе с тем хочется добавить к этому пространственное звуковое поле (сцену), как в Hi-Fi-системе, в последнее время на рынке появились невероятно компактные гибриды процессора и усилителя.

В этом устройстве присутствует полноценный процессор, а также усилитель для трёхполосного фронта. Единственное, что остаётся к нему добавить — внешний усилитель для сабвуфера.

Благодаря таким устройствам можно очень легко, очень компактно и недорого построить неплохо звучащую систему с пространственным звуковым полем.

Для тех же, кто собирается построить максимально недорогую систему и кому даже не требуется пространственное звуковое поле, кто собирается построить систему начального уровня с использованием встроенных в ГУ усилителей, стоит обратить внимание на появившиеся в 2015 году модели, обладающие повышенной мощностью встроенного усилителя.

Производители таких устройств заявляют 4 по 100 Вт. Разумеется, мощность у них не более 40 Вт, но это уже гораздо больше чем обычные 15 Вт обычной «магнитолы».

Громкие системы

Все описанные выше варианты при должном подходе обеспечивают достаточный уровень громкости для прослушивания музыки внутри автомобиля. А нередко такие системы обеспечивают и неплохой запас, с которым вряд ли часто захочется накручивать громкость «на всю».

Однако в последнее время становятся популярны громкие аудиосистемы, ориентированные на достижение серьёзного уровня громкости не только в салоне автомобиля, но и снаружи. Таким образом, автомобиль превращается в передвижную концертную площадку. Такие системы стали называть «эстрадными» или «эстрадкой».

Если SQ автомобильная система — это подобие домашней Hi-Fi-системы, то эстрадка – подобие концертной акустики. Ввиду множества факторов совместить эстрадную систему и SQ в одной нельзя, также как нельзя совместить домашнюю и концертную системы. Одна система не может дать одновременно и высокое качество звука в салоне автомобиля и такое же качество и громкость вне его.

Однако, хоть в одной системе это и не совместить, можно совместить две системы в одном автомобиле. И это будет единственный бескомпромиссный вариант. Например, в передней части автомобиля – SQ, в задней части автомобиля – эстрадка.

Однако же есть немало ситуаций, когда автовладелец в силу своих представлений ценит громкость звука вне авто выше собственного комфорта прослушивания музыки в салоне. Как это ни парадоксально звучит, но так бывает очень часто. Ради внешнего не только звука, но и вида, некоторые автовладельцы лишают себя порой и тишины (громкий выхлоп) и плавности хода (занижение) и многого другого. Ни в коем случае не осуждаю таких людей. Каждый делает то, что приносит ему удовольствие, лишь бы не мешал другим.

В таких случаях, касаемо автозвука, чтобы получить высокую громкость и внутри и снаружи автомобиля с некоторыми потерями качества звука, строят так называемый «громкий фронт» Обычно он представляет из себя массив динамиков во всю дверь.

Одной из главных сложностей, с которыми предстоит столкнуться, это отсутствие среднего баса в большинстве таких систем. Дело в том, что чтобы получить высокую громкость на средних и высоких частотах, большой объём акустического оформления не требуется и двери для этого достаточно.

Но для громкого среднего баса, который бы не терялся на общем фоне громкого звука, в двери автомобиля попросту нет достаточно места. Хотя всё же иногда встречаются попытки реализации этой задумки.

Особенно остро встаёт этот вопрос, если есть желание получить действительно экстремальный уровень громкости. Если вы когда-нибудь обращали внимание на концертные колонки, то не могли не заметить их немалый объём, именно такой нужен для получения действительно громкого среднего баса.

К прискорбию, очень часто эта проблема так и остаётся не решённой и не менее половины владельцев эстрадок имеют провал в области 80–160 Гц. Музыка без этого диапазона даже при высокой громкости звучит недостаточно сочно, не хватает самого «мяса» музыки. И при дальнейшем повышении громкости средних частот звук становится всё менее комфортным, так называемый кричащий звук.

Решить все проблемы громкого автозвука непросто и потребует немало и сил и денег, порой даже больше, чем традиционный SQ. А без глубокого вникания по-простому и дёшево проект громкого автозвука реализовать никак не получится и это надо понимать тем, кто выбрал для себя такой путь.

Но прежде чем всё это услышать, надо ещё многое узнать и понять.

О процессорах

Процессоры бывают встроенные в ГУ и внешние.

Встроенные

Встроенные в ГУ также бывают так называемыми «полноценными» и «неполноценными».

Разница

Неполноценный отличается тем, что в нём нет функции кроссовера. В этом случае возможности настройки несколько сужаются и появляются требования к усилителям, чтобы они обладали развитыми встроенными кроссоверами. Также следует обращать внимание, каким количеством каналов способен управлять встроенный в ГУ процессор.

За исключением всего двух моделей ГУ, все остальные способны управлять лишь шестью каналами, то есть они способны «разрулить» двухполосный фронт (4 канала) и сабвуфер (2 канала).

Гибрид

Однако бывают и гибридные системы, где шестью каналами процессора удаётся управлять трёхполосным фронтом и сабвуфером, но между среднечастотником и высокочастотником необходимо будет добавить кроссовер, а также хорошенько подумать над их взаимным расположением.

Внешние

Внешние процессоры, как правило, все имеют достаточное количество каналов для управления любой стерео-аудиосистемой. Кроме того, большим плюсом внешнего процессора является то, что его можно расположить близко к усилителям, чем сократить длину межблочных проводов, что также благотворно для качественного звука.

К внешним процессорам подключается сам источник аудиосигнала. В идеале это должен быть источник цифрового сигнала. Таким может быть ГУ, плеер, смартфон. Связываются они по оптоволокну, коаксиальному проводу, Wi-Fi или Bluetooth.
Зачастую внешние процессоры допускают более одного входа, то есть к ним можно подключить, например, штатное ГУ и айфон. Очень важно, чтобы источник был цифровым. Хоть к процессору можно подключить и аналоговый источник, но качество звука из-за лишних преобразований, потеряется. И последнее, что стоит знать о процессорах.

Некоторые из них (в основном старые модели) имеют возможность быть подключёнными только к определённым ГУ и никаким другим.

Современные же процессоры универсальны в подключениях.

Их можно подключить не только к специализированным автомобильным ГУ, но и к компьютеру, который всё чаще встаёт на замену обычному ГУ. В складывающейся ситуации именно использование портативного компьютера видится как наиболее перспективное решение. Также источником сигнала для процессора может быть и телефон и портативный плеер.

Усилители

Каким бы ни был источник музыкального сигнала для его воспроизведения акустической системой, он требует усиления. Для этого в аудиоиндустрии используются усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ) Большинство из них можно разделить на следующие три класса:

А-класс

Даёт самый бескомпромиссный по качеству звук. Вместе с тем усилители этого класса имеют очень низкий КПД, порядка 5%, а значит, для получения, например, 15 Вт полезной мощности, такой усилитель потребит 300 Вт из бортсети автомобиля. А остальное уйдёт в тепло. Для исключения перегрева такие усилители снабжаются весьма внушительными радиаторами.

В итоге мы имеем, с одной стороны, очень музыкальный УМЗЧ, а с другой стороны, усилитель получается огромный, горячий и прожорливый. Разумеется, делать усилитель А-класса большой мощности выглядит и вовсе не целесообразно. Ввиду всего вышесказанного, такие усилители снискали наименьшую популярность в автозвуке. Однако для питания маломощных среднечастотных и высокочастотных динамиков в системах высшего уровня такие усилители всё же иногда применяются.

AB-класс

Наиболее популярный класс усилителей. Качественный УМЗЧ этого класса практически неотличим по звуку от аудиофильского А-класса, но вместе с тем имеет КПД уже порядка 50–60% что вполне приемлемо, особенно если не стоит задача получения максимальной мощности.

D-класс

Ошибочно их называют ещё «цифровыми», что в корне неверно. Правильнее было бы назвать их импульсными. Обладают прекрасным КПД, достигающим 90%. Что касается звука, то первые усилители этого класса были способны работать лишь с низкими частотами.

По мере развития прогресса эти усилители «научили» играть все звуковые частоты, однако, подавляющее большинство специалистов до сих пор не рекомендуют использовать УМЗЧ D-класса в аудиосистеме, ориентированной на высокое качество за исключением сабвуфера.

Так как сабвуфер сам по себе требует большой мощности, а искажения усилителя D-класса на басе и небольшие, и в целом малозаметные, то это приемлемый вариант. Ну а в аудиосистемах, ориентированных на высокую громкость, усилители D-класса просто незаменимы.

Акустическая система (Динамики)

Прежде чем рассказать непосредственно о динамиках стоит провести краткий экскурс на какие же частотные диапазоны делится звук:

• суббас, он же нижний бас (16–63 Гц) Так как эти частоты может отыграть только сабвуфер, то и диапазон этот принято также называть сабвуферным;
• средний и верхний бас (63–250 Гц);
• средние частоты (250–5 тыс. Гц), которые также принято разделять на нижнюю середину (250 Гц – 1250 Гц), среднюю середину (1250 Гц — 2500 Гц) и верхнюю середину (2500 Гц – 5 тыс. Гц);
• высокие частоты (5 тыс. Гц – 20 тыс. Гц);

К сожалению, пока не существует динамика, способного на должном уровне отыграть все диапазоны. Поэтому применяют многополосные акустические системы, где каждому динамику отводится своя полоса.

Наиболее распространённый вариант как в системах начального уровня, так и в серьёзных аудиосистемах это использования так называемого двухполосного фронта + сабвуфер. Сабвуферу достаётся сабвуферный диапазон. А сам двухполосный фронт чаще всего представляет из себя пару мидбасов и пару твитеров.

Кстати, давайте я вам поясню что такое мидбас и твитер.

Мидбас

Мидбасами называют динамики, способные играть в полосе от 60–80 Гц до 1000–4 тыс. Гц в зависимости от модели и предназначения. Обычно диаметр мидбаса равен стандартным 16,5 см, впрочем, встречаются варианты от 13 см до 18 см.

Твитер

Твитерами называются динамики, способные играть высокие частоты и, иногда, верхнюю середину, то есть от 3 тыс.–6 тыс. Гц до 20 тыс. Гц. Обычно их диаметр около 2,5 см, хотя вместе с крепёжным фланцем диаметр порой превышает и 10 см.

Мидбасам достаётся средний и верхний бас, а также часть средних частот примерно до 3 тыс. Гц. А твитерам уже остаётся доиграть всё остальное от 3 тыс. Гц до 20 тыс. Гц. Впрочем, бывают и другие варианты «двухполосок», где раздел между полосами организован гораздо ниже, около 500 Гц. Вместо твитеров в таких двухполосках используются широкополосные динамики, способные играть как средние, так и высокие частоты.

Зачастую такое решение даёт очень качественную прорисовку музыкальных образов, но вместе с тем часто бывает ограничено по громкости.

Более продвинутый вариант аудиосистемы, дающий больше возможностей, но и более трудный в реализации это трёхполосный фронт + сабвуфер. В этом случае уже каждому динамику соответствует одноимённая полоса. Высокочастотнику – высокие частоты, среднечастотнику – средние частоты, низкочастотнику – низкие частоты и сабвуферу его диапазон.

Коаксиальные

Для упрощения постройки системы производители предлагают так называемые коаксиальные динамики, где в одном устройстве совмещены два (низкие/средние + высокие), а порой и три (низкие + средние + высокие) динамика.

Но за кажущейся простотой данное решение в автомобиле неприменимо, если интересует построение хорошего звука. Полный ответ на вопрос «почему?» в рамках данной статьи дать невозможно, но вкратце ответ простой.

Высокие и средние частоты хорошо слышны, если их излучатели направлены на слушателя. Именно поэтому высокочастотники обычно расположены довольно высоко, например, на стойках лобового стекла или в уголках зеркал. Но расположить в этих местах коаксиальные динамики весьма затруднительно ввиду их размера, хотя такие решения также встречаются.

Заключение

У меня к вам вопрос: какая система нравится больше, нацеленная на громкость или на качество? И если на громкость, то согласны, что такой вариант больше для «понтов»?

Ну, вроде всё описал. Для получения на почту уведомления о самых читаемых и обсуждаемых статьях блога подписываетесь на рассылку. Не будет лишним если поделитесь статьёй с друзьями в соц. сетях.

Если есть вопросы, то задавайте их в комментариях. Если с чем-то несогласны, то мне интересно будет узнать ваше мнение, прочитав его там же.

А, вот ещё. Зацените как ребёнок боксирует. Зверь просто. Интересно было бы посмотреть на него в спарринге. Есть ли подобные видео с русскими ребятами?

Спасибо за внимание, пока!