Рынок автомобильной акустики настолько разнообразен, что новичку легко запутаться. В этой статье мы подробно разберём, как выбрать автомобильную акустику. Ключевые параметры, типы колонок, размеры.
Прежде чем делить акустику на размеры, мощность и прочие характеристики – разделим их на еще два класса. В некоторых современных автомобилях с завода предусмотрены специализированные динамики (Штатная акустика ОЕМ).
Штатная акустика замена на более качественные динамики ОЕМ.
Они отличаются размерами, строением магнитной системы и, пожалуй, главное
это креплениями. Их можно заменить на обычные, но придется выполнить
глубокую переработку посадочных мест. Более того, их не просто заменить
по причине своих электромеханических свойств.
Конструктив штатных мест и корзины крепления.
Динамики, которые устанавливаются в подседельные места, или в ноги передней части автомобиля имеют свое акустическое оформление (на заводе рассчитано инженерами звука акустики; нужный объем, длину фазоинвертора и резонанс основной резонанс корпуса, в котором он выполнен).
Производители автомобилей.
Так же есть производители, которые используют внутренние подиумы ящичного типа со всевозможными пассивными излучателями звука. Крепления динамиков выполнено не в двери, а на самой дверной обшивке (нужно отметить, что это не самое лучшее решение). Какие существуют примеры из марок автомобилей, использующие такую технологию: Audi, Bentley, BMW,
Cadillac, Land Rover, Mercedes-Benz, Jaguar, Mini.
Такие акустические системы называют OEM в замен штатных динамиков.
Эти компоненты выпускают многие бренды и выбор достаточно широк, но есть
лидеры в данной области такие как: Morel, Ground Zero, Audison, Focal,
Eton, Gladen, Helix. Очень подробно про эти бренды мы написали отдельную
статью, где собрали интересные исторические факты, образование бренда,
инженерию и производственные мощности. Так же их можно приобрести у нас в магазине.
Простота установки ОЕМ систем.
Комплексные решения такого типа существенно облегчают процесс создания новой акустической системы без изменения интерьера салона. При правильном
подборе всего оборудования можно получить достаточно громкий и
качественный звук.Важнейшим элементом ОЕМ систем является не
столько акустика, а источник сигнала (источник звука), модуль
преобразования и управления сигналом. Им может являться аудио процессор,
либо процессорный усилитель. Вернемся к традиционным динамикам и
поговорим про них, так как ОЕМ системы мы разберем более подробно в
следующей нашей статье.
Выделим основные типы акустики и поподробнее остановимся на каждой из них.
Компонентные (раздельные) акустические системы.
Бывают двух компонентные акустические системы, трех компонентные и даже
четырехкомпонентные системы. Четырех компонентные системы являются очень редкими, требующие доработки салона автомобиля, изготовлением
дополнительных подиумов. Такие системы очень сложные и в основоном они
строятся из отдельных компонентов - о них тоже пойдет речь чуть ниже.
Двухкомпонентные акустические системы (также называемые 2-полосными или 2-way systems) Состоят из четырех динамиков и кроссовера. Мид бас (вуфер) и высокочастотный динамик (пищалка) и кроссовер. Кроссовер выполняет функции фильтра частот, уровень среза и аттенюацию* с заданными
фильтрами среза по частотам. Эта компоновка является самой популярной.
Сделано это для того чтобы правильно подать сигналы на акустические
динамики.
Стандартный раздел частот для двух компонентной акустики.
- НЧ - «Мид бас» - от 60 Гц - 3600 Гц
- ВЧ - «пищалки» - от 3500Гц - 20 кГц и выше
Например, высокочастотный динамик не способен воспроизводить басы и если на него подать полный спектр частот, то он повредиться, либо отгорят и оборвутся подводящие провода у катушки динамика, либо перегреется и сгорит
обмотка катушки.
Мидбасы .
- Имеют массивный диффузор и тяжёлую звуковую катушку - это необходимо для эффективного смещения воздуха на низких частотах. Однако по закону
Ньютона тяжёлый объект сложнее быстро разогнать и остановить. Высокие
частоты требуют колебаний тысячи раз в секунду (например, 10 кГц = 10
000 колебаний/с), а инерция массы не позволяет диффузору успевать за
такими быстрыми изменениями сигнала. - Результат - резкое падение отдачи (громкости) на ВЧ. Из этого следует, что в границе раздела высоких и нижних частот возникает средне частотная яма. Нужно отметить и сам фильтр низких частот. Как избежать этой ямы? Правильно, нужно добавить еще один динамик, который способен компенсировать потерю и затухание частот на границах раздела. Так мы плавно переходим к трех компонентной автомобильной акустики.
Трехкомпонентные акустические системы (также называемые 3-полосными или 3-way systems)
Состоят из шести динамиков и кроссовер. Мид бас (вуфер) и высокочастотный динамик (пищалка) и кроссовер. Трех компонентная акустика имеет большое преимущество перед двух компонентной, за счет еще одного (среднечастотного динамика) мы выравниваем АЧХ и избавляемся от провала в месте стыка низко частотного диапазона и высокочастотного. То есть, СЧ динамик разгружает мид бас и облегчает работу Вч.
Стандартный раздел частот для трех компонентной акустики.
- НЧ - «Мид бас» - от 60 Гц - 1200 Гц
- СЧ - «среднечастотый» 1200 Гц - 3500 Гц
- ВЧ - «пищалки» - от 3500 Гц - 20000 Гц и выше
- Вывод, в трех компонентных системах каждый динамик выполняет свои футкции: НЧ - только басы, СЧ - только середина, ВЧ - только высокие частоты, тем самым получаем меньше нелинейных искажений на границах диапазонов (раздела частот).
Вывод:
Для трёхполосных компонентных акустических систем типичной отправной точкой служат частоты разделения полос 300 Гц (НЧ/СЧ) и 3 кГц (СЧ/ВЧ), однако оптимизация кроссоверных точек требует учёта ряда физико-акустических факторов.
Другое дело, когда вместо кроссоверов используются цифровые аудио процессоры, либо процессорный усилитель звука (Более подробно о DSP аудио процессорах в нашей статье)
Цифровые процессоры обработки сигнала: новый уровень точности в настройке автомобильного звука.
Внедрение цифрового процессора обработки сигнала (DSP) кардинально преобразует подход к калибровке аудиосистемы, выводя её на профессиональный уровень точности. В отличие от аналоговых кроссоверов с фиксированными параметрами, цифровая платформа предоставляет неограниченные возможности для тонкой коррекции звукового тракта под конкретные акустические условия салона. В нашем магазине представлены лидеры аудио процессоров и процессорных усилителей систем для автомобилей.
Ключевые параметры цифровой настройки.
- Частоты раздела (уровни среза) - цифровой процессор позволяет задавать точки кроссовера с точностью до 1 Гц в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.
Критически важно для корректного распределения частотных зон между динамиками.
Например, установить раздел между СЧ и ВЧ на 3 470 Гц вместо стандартных
«округлённых» значений 3 000 или 3 500 Гц, добиваясь идеального
совпадения диаграмм направленности.
Крутизна фильтров.
современные DSP поддерживают настройку порядка фильтрации от 6 до 48 дБ/октаву с выбором типа характеристики (Линквиста-Райли, Бесселя, Баттерворта).
Мягкие фильтры 12 дБ/октаву создают плавные переходы в зоне раздела,
тогда как крутые 48 дБ/октаву полностью исключают наложение полос,
защищая высокочастотные динамики от перегрузки.
Коррекция фазы и задержки.
цифровая задержка (в миллисекундах или сантиметрах) компенсирует разницу в
расстоянии от динамиков до точки прослушивания, формируя единую фокусную плоскость. Современные процессоры также позволяют корректировать фазовые характеристики фильтров, устраняя временные искажения на стыках частотных зон.
Параметрические эквалайзеры.
на каждый канал доступны многоступенчатые корректоры с регулировкой
центральной частоты, добротности (Q-фактора) и уровня подъёма/среза. Это
даёт возможность не просто «подкрасить» звук, а устранить акустические
провалы и пики, вызванные резонансами салона.
Гармоническая коррекция.
продвинутые процессоры включают функции лимитирования, динамической компрессии и даже генерации гармоник для восполнения утраченных обертонов при воспроизведении сжатых аудио форматов.
Практический результат.
Точная цифровая настройка формирует стабильную звуковую сцену с чёткой локализацией инструментов, устраняет «размазанность» баса за счёт синхронизации сабвуфера с передними динамиками, а также адаптирует систему под акустические особенности конкретного автомобиля — будь то особенности обивки салона, геометрия дверных карт или расположение акустических центров динамиков.
DSP системы.
- Цифровой процессор превращает аудиосистему из набора компонентов в слаженный музыкальный инструмент, где каждый параметр подчинён единой цели - максимально точной и эмоциональной передаче авторского замысла записи.
Диапазона эффективной направленности (effective dispersion).
переход к более узкой диаграмме направленности СЧ-динамика на верхних
частотах и ВЧ-динамика на нижних частотах создаёт зону акустической
суммации. Кроссоверную точку СЧ/ВЧ целесообразно располагать в области
перекрытия диаграмм направленности для минимизации лоббирования (lobing)
и обеспечения когерентной интерференции.
Фазовой когерентности на стыках полос.
При использовании фильтров Бесселя, Линка-Рити или Баттерворта
необходимо компенсировать групповое время задержки (ГВЗ) путём внесения
временных задержек (time alignment) для обеспечения синфазной суммации
АЧХ на кроссоверных частотах.
Пространственной локализации по принципу Прейсмана (Precedence Effect).
в условиях асимметричного расположения динамиков в салоне автомобиля
частоты следует корректировать так, чтобы минимизировать разницу путей распространения звука до точки прослушивания, особенно критично для ВЧ-полосы (>2 кГц), где локализация наиболее чувствительна к межушной разнице во времени (ITD).
Модальных резонансов салона.
низкочастотный кроссовер (~300 Гц) может требовать смещения вниз или
вверх для избежания попадания в зону сильных продольных или тангажных
мод кузова, что верифицируется по измеренной импульсной характеристике и
её преобразованию Фурье.
Таким образом, базовые значения 300 Гц / 3 кГц являются эмпирическим
приближением; окончательная оптимизация достигается итеративной
коррекцией с анализом комплексной частотной характеристики (включая
фазовый спектр), группового времени задержки и субъективной оценки
стереофонической сцены.
Почему ВЧ-динамик плохо воспроизводит низкие и средне частотные частоты:
Это происходит из-за фундаментальных конструктивных и физических ограничений:
В нашем магазине огромный выбор акустики высокочастотной «ВЧ»
Малая масса и размер диффузора.
- ВЧ-динамики имеют очень лёгкую мембрану (часто из шёлка, титана или алюминия) диаметром 19 - 25 мм. Для эффективного излучения низких частот требуется:
- Большая площадь излучателя (чтобы «сдвинуть» достаточный объём воздуха)
- Большая амплитуда колебаний
- Лёгкая миниатюрная мембрана твиттера физически не способна переместить
достаточно воздуха для создания ощутимого звукового давления на частотах
ниже 2 - 3 кГц.
Ограниченный ход диффузора (Xmax).
- У ВЧ-динамиков ход диффузора составляет доли миллиметра (обычно 0,2 - 0,5
мм). Для воспроизведения баса требуется ход в несколько миллиметров и
более. При попытке подать низкую частоту: - Диффузор упирается в механические ограничители
- Возникают сильные нелинейные искажения
- Высок риск повреждения подвеса или звуковой катушки
Высокая резонансная частота (Fs).
- ВЧ-динамики спроектированы с резонансной частотой в диапазоне 800 Гц - 2 кГц. Ниже этой частоты их чувствительность резко падает (на 12 дБ/октаву и более), что делает воспроизведение низких частот неэффективным даже при
достаточной мощности.
Риск повреждения.
Подача низкочастотного сигнала на твитер приводит к:
- Перегреву катушки из-за больших токов при низком импедансе на резонансе
- Механическому удару диффузора о магнитную систему
- Быстрому выходу из строя
Именно поэтому в акустических системах обязательно используются кроссоверы - они фильтруют низкие частоты до подачи на ВЧ-динамик. В вашем случае (учитывая интерес к схемам без кроссоверов) важно понимать: прямое подключение ВЧ к усилителю без фильтрации НЧ/СЧ - это практически гарантированный путь к повреждению твитера при любом значительном уровне громкости. Даже конденсатор на ВЧ (как простейший фильтр высоких частот) критически важен для защиты динамика.
Выбор
материала купола ВЧ-динамика зависит от предпочтений в звучании самого
слушателя, музыкального жанра и общей конфигурации системы. Нет
«лучшего» варианта, но есть характерные особенности каждого материала и
мы при проектировании, подборе системы — это учитываем:
Вывод. В данной таблице мы сравнили материалы твиттеров, их особенности и плюсы и минусы: Шёлк / ткань, алюминий, титан,бериллий, керамика / композиты.
Почему СЧ-динамик плохо воспроизводит низкие частоты:
- Ограниченный ход диффузора (Xmax).
Воспроизведения басов требует больших амплитудных колебаний - диффузор сильно смещаться
вперёд -назад. У СЧ-динамиков ход минимален (обычно 1 - 3 мм), в отличие
от сабвуферов (10 - 30+ мм). При попытке подать низкие частоты диффузор
упрётся в механические ограничения, вызывая риск повреждения подвеса. - Малая площадь диффузора.
Эффективность излучения низких частот пропорциональна площади диффузора. СЧ - динамики имеют размеры 5 - 7 дюймов - недостаточно для формирования ощутимого давления на частотах ниже 100 Гц.
Высокая резонансная частота (Fs).
У СЧ-динамиков Fs обычно 80–200 Гц. Ниже этой частоты отдача резко падает
(спад ~12 дБ/октаву), и динамик перестаёт эффективно излучать звук.
Почему СЧ-динамик плохо воспроизводит высокие частоты:
Большая масса подвижной системы.
Высокие частоты требуют мгновенного отклика - диффузор совершает тысячи
колебаний в секунду. Масса СЧ - диффузора (бумага, полипропилен,
композит) слишком большая по сравнению с ВЧ- (лёгкие купола из шёлка,
алюминия или бериллия). Из - за инерции СЧ-динамик не успевает следовать
быстрым изменениям сигнала - возникают фазовые искажения и завал АЧХ.
Резонансы диффузора.
На высоких частотах сам диффузор начинает резонировать как мембрана —
появляются «горбы» в АЧХ и сильные искажения. ВЧ-динамики специально
проектируются с жёсткими материалами и формой, подавляющей такие
резонансы.
- Проблемы направленности.
И все же, если СЧ-динамик формально «доигрывает» до 8 - 10 кГц, его направленность на этих частотах становится узкой и неравномерной (эффект «свистка»), что нарушает стерео образ и сцену.
Вывод. Мы сравнили материалы диффузоров средне частотных динамиков: Алюминий / алюминиевый сплав, кевлар / арамидное волокно, бумага (пропитанная), полипропилен, композиты.
- При правильном подходе к настройке без кроссоверов и конденсаторов особенно важна внутренняя согласованность динамика - выбирайте СЧ с естественным демпфированием (бумага, полипропилен) или проверенные композиты (как у Focal, Ground Zero, Morel).
В нашем магазине огромный выбор акустики средне частотной «СЧ»
Почему НЧ «Мидбас» - динамик плохо воспроизводит высокие частоты:
НЧ-динамик (вуфер) плохо воспроизводит средние и высокие частоты из-за
фундаментальных физических ограничений его конструкции. Ключевые
причины:
Большая масса подвижной системы.
НЧ - динамики имеют тяжёлый диффузор и массивную звуковую катушку,
необходимые для эффективного смещения большого объёма воздуха на низких
частотах. Однако по второму закону Ньютона (F=m⋅aF=m⋅a) для ускорения массивной системы до высоких частот требуется значительно большая сила. На практике это приводит к:
- Снижению амплитуды колебаний на ВЧ
- Фазовым искажениям
- «заторможенности» звучания
Низкая резонансная частота (Fs).
- Вуферы проектируются с низкой резонансной частотой (обычно 20 - 40 Гц), что обеспечивает хороший отклик в басовом диапазоне. Выше этой частоты
подвижная система уже не следует сигналу с достаточной точностью -
амплитуда падает, искажения растут.
Мягкий подвес с большим ходом.
- Для воспроизведения глубоких басов требуется большой размах колебаний
(excursion). Это достигается за счёт мягкого центрирующего шайбы и
подвеса. На высоких частотах такой «рыхлый» подвес не обеспечивает
необходимого контроля над диффузором - возникают паразитные колебания и искажения.
Индуктивность звуковой катушки.
- Катушка НЧ - динамика содержит много витков для создания сильного магнитного взаимодействия. Это повышает её индуктивность, которая на высоких частотах создаёт реактивное сопротивление (XL=2πfLXL=2πfL), ослабляя ток и, соответственно, амплитуду колебаний.
Проблема «поршневого режима».
На низких частотах диффузор работает как единый поршень. Но при повышении частоты его диаметр становится сопоставимым с длиной волны, и диффузор начинает изгибаться (возникают изгибные волны). Это вызывает:
- Резкие провалы и пики в АЧХ
- Целлюлярные искажения
- Потерю чёткости звучания
Направленность излучения.
- Большой диаметр диффузора (часто 16 - 30 см) делает излучение на средних/высоких частотах сильно направленным - звук «концентрируется» в узком секторе вперёд, тем самым в салоне автомобиля создаётся неравномерная звуковая картина.
Вывод. В данной таблице мы сравнили материалы диффузоров для Мид басовых динамиков: Бумага/целлюлоза, Полипропилен (PP), Кевлар / арамид, Металл (алюминий, магний), Композиты (карбон, стекловолокно).
Вывод. Как правильно выбрать мид бас, что важно учитывать:
Жёсткость vs Демпфирование.
идеальный диффузор должен быть достаточно жёстким, чтобы не
деформироваться на средних частотах, но при этом иметь внутреннее
демпфирование для гашения паразитных резонансов.
- Конструкция в целом - материал диффузора - лишь один элемент. Качество звучания определяется также:
- Для автомобильного применения - предпочтительны влагостойкие материалы (полипропилен, композиты), так как условия эксплуатации сложнее домашних.
Практическая рекомендация от Кузница АвтоЗвука:
- Для естественного, музыкального звучания - качественная пропитанная целлюлоза или полипропилен.
- Для максимальной детализации и контроля - композиты (карбон) или кевлар с хорошим демпфированием.
- Для бюджетных решений - полипропилен часто даёт лучший баланс цены и качества.
В нашем магазине огромный выбор акустики НЧ «Мид бас»
Практический вывод.
- Качественные акустические системы используют разделение труда:
НЧ - динамики бысы, СЧ - середина, ВЧ (твитеры) - высокие частоты.
Кроссовер направляет каждому динамику «его» диапазон, где он работает с
минимальными искажениями. Попытки заставить вуфер работать на
средних/высоких частотах приводят к потере детальности, увеличению
искажений и характерному «бубнящему» звучанию.
*Аттенюация позволяет пользователю вручную корректировать тембр звука под особенности или личные предпочтения. Это переключатели переключатели с фиксированными положениями, встроенные в пассивный кроссовер АС. Каждое положение соответствует определённому уровню ослабления или усиления сигнала в заданном частотном диапазоне
Ключевые параметры автомобильной акустики.
Мощность акустики измеряется в «Вт»
- Номинальная (RMS) - реальная мощность, которую колонка может выдерживать постоянно.
- Пиковая (PMPO) - кратковременная максимальная мощность. Часто завышена производителями и не является надёжным показателем.
- Рекомендация: ориентируйтесь на RMS. Лучше выбирать акустику с запасом по мощности относительно вашего усилителя.
Чувствительность динамиков (SPL), измеряется в «Дб».
- Измеряется в дБ (децибелах) при 1 Вт на расстоянии 1 метр.
- Чем выше чувствительность - тем громче звук при той же мощности.
- Хороший показатель: 88 - 92 дБ и выше.
- Важно: высокая чувствительность особенно полезна при использовании без усилителя (от головного устройства).
Импеданс (сопротивление) динамиков, измеряется в «Ом».
- Обычно 4 Ом для большинства автомобильных систем.
- Некоторые модели - 2 Ом или 8 Ом.
- Важно: импеданс должен соответствовать выходу усилителя или магнитолы, чтобы избежать перегрузки.
Диапазон воспроизводимых частот динамиков, измеряется в «Гц».
- Указывает, какие частоты может воспроизводить колонка (например, 50 Гц – 20 кГц).
- Чем шире диапазон - тем лучше, особенно если нижняя граница ниже 60 Гц.
- Однако реальное качество зависит от конструкции и материалов, а не только от цифр.
Материалы диффузоров и корпусов динамиков.
- Диффузоры могут быть из:
- Полипропилена (прочный, устойчив к влаге);
- Бумаги (лёгкий, но менее долговечный);
- Композитов (армированный пластик, кевлар - высокая жёсткость и точность).
- Твитеры: шёлковые (мягкий звук), металлические (яркий, но иногда резкий).
Размеры и совместимость динамиков в автомобили.
- Важно:
размеры могут отличаться даже у одного диаметра! Например, «6.5 дюймов»
- это условное обозначение, фактический диаметр может варьироваться от
160 до 170 мм.
Глубина и посадочное место для установки динамиков.
- Проверьте глубину установки - особенно в компонентных системах, где НЧ-динамик может быть толще.
- Убедитесь, что посадочное отверстие в двери совпадает с крепёжными отверстиями новой акустики.
- Иногда требуется адаптерное кольцо или монтажная рамка.
Не экономьте на установке акустики в автомобили, воспользуйтесь профессиональной студией.
Даже самая дорогая акустика будет звучать плохо, если:
- Динамики установлены «как есть» в штатные места без герметизации.
- Нет виброизоляции дверей.
- Твитеры направлены не туда.
Подумайте об усилителе.
- Штатные магнитолы выдают 15 - 25 Вт на канал - этого недостаточно для раскрытия потенциала хорошей акустики. Усилитель обеспечит чистую мощность и контроль над звуком.
Акустическая подготовка дверей.
- Виброизоляция - уменьшает дребезжание и повышает жёсткость двери.
- Шумоизоляция - снижает внешние шумы.
- Подиумы - позволяют правильно направить динамики в салон.
Тестирование перед покупкой.
- Послушайте акустику в живую. Звук - субъективная вещь, и то, что нравится одному, может не подойти другому.
Заключение.
- Выбор автомобильной акустики - это баланс между бюджетом, ожиданиями и техническими возможностями вашего автомобиля. Начните с чёткого
понимания своих целей: хотите просто заменить «пискучие» штатные
динамики или создать полноценную аудиосистему? Учитывайте размеры,
мощность, чувствительность и материалы. Не забывайте про правильную
установку - она играет не меньшую роль, чем сама акустика.
В следующей статье расскажем, как правильно установить динамики в автомобили.
Кстати обязательная ремарка про настройку и установку аудио систем, Почему стоит доверить это в «Кузница АвтоЗвука»:
Мы много лет являемся признанным лидером в области профессиональной
настройки автомобильного звука и установки акустических систем
премиум - класса. Мы создаём уникальное звуковое пространство,
адаптированное под ваш автомобиль и музыкальные предпочтения.
Инженерия.
Наши инженеры-акустики обладают глубокой экспертизой в работе с процессорами ведущих брендов (Helix, Audison, Mosconi, JL Audio) и родными системами премиальных авто производителей (Bowers & Wilkins, Bang &
Olufsen, Burmester).