Specifika nízkých frekvencí v autě: kde získat basy a jak je nastavit •

Tato otázka není v žádném případě nečinná. Audiosystém do auta je postaven úplně jinak než domácí. Svou roli zde hraje omezený prostor v kabině a instalační vlastnosti reproduktorových soustav. To je důvod, proč přístup k řešení problému vypadá pro mnohé nezvykle.

Důvod, proč bych chtěl začít s tímto tématem, je velmi jednoduchý. Jak ukazuje praxe, ne každý motorista bude chtít kompletně přestavět standardní audiosystém. Mnozí se proto omezují pouze na jeho snadný upgrade pro jistější zvuk v nízkofrekvenčním rozsahu. Ve většině skladových systémů jsou basy skutečně jedním z nejslabších míst. Akustický design reproduktorů často ponechává mnoho přání a standardní subwoofer, pokud vůbec existuje, se jen zřídka může pochlubit slušným zvukem v jakémkoli systému.

Hned vás musím upozornit, že se bavíme o běžném hudebním systému, ve kterém jsou basy pevným základem, který dává zvuku plnost bez ohledu na žánr. Bohužel si dnes mnozí spojují slovní spojení „subwoofer do auta“ s podivnými strukturami v kufrech, které vydávají hučení a drnčení a nemají nic společného s hudbou. Nechme těchto „50 odstínů basů“ a další zvrácenosti automatického zvuku za sebou a vezměme si jako vodítko dobrý domácí systém.

Akustické podmínky

První znatelný rozdíl mezi prostředím automobilu a domácím prostředím je omezený vnitřní prostor. Mnoho skeptiků používá právě tento argument a věří, že stavět do auta špičkový audiosystém je nesmyslné. V takových případech obvykle tvrdím, že s domácím přístupem tomu tak skutečně je. Pokud však správně použijete specifika „malých objemů“, můžete dosáhnout působivých výsledků, které byly opakovaně prokázány v praxi.

Ve skutečnosti je jedním z hlavních rysů akustických vlastností interiéru automobilu „pomoc“ při reprodukci nízkých frekvencí. Je jasné, že s klesající frekvencí roste vlnová délka zvuku. Například při frekvenci 1000 Hz je vlnová délka asi 30 cm a při 300 Hz je to již více než metr. S ještě větším poklesem se stává zcela srovnatelným s velikostí kabiny.

V tomto okamžiku přestanou existovat zvukové vlny v obvyklém smyslu a reproduktorový difuzor začne vytvářet rovnoměrné střídání komprese a výboje vzduchové hmoty v celém objemu. Jako píst ve válci. A zde bude v neposlední řadě hodně záviset na amplitudě vibrací difuzoru. Nižší frekvence, vyšší amplituda. V uzavřeném objemu interiéru vozu to vytváří efekt akustického zesílení nízkých frekvencí: nižší frekvence – větší zdvih difuzoru – vyšší akustické zesílení.

Teoreticky začíná vnitřní „asistence“ od 50-100 Hz v závislosti na velikosti vozu. Čím menší auto, tím vyšší frekvence se tento efekt začíná projevovat. Navíc s poklesem frekvence pro každou oktávu bude nárůst zisku 12 dB. V praxi samozřejmě není vše tak růžové – projeví se úniky vzduchu, ztráta zvukové energie vibracemi atd. Tento matematický model navíc nezohledňuje individuální vlastnosti různých salonů. A nejde jen o geometrické rozměry; důležitý může být i materiál čalounění.

Je velmi snadné cítit účinek „pomoci“ kabiny při nízkých frekvencích. Zahrajte si jakoukoli skladbu se zvýrazněnými basy. Věnujte pozornost tomu, jak zní nízkofrekvenční rozsah. Nyní otevřete dveře a víko kufru. Jsem si jistý, že okamžitě ucítíte rozdíl – jako byste ztlumili nízké frekvence pomocí ovladače tónu.

Potřebujete subwoofer?

S vědomím této vlastnosti uzavřeného interiéru je logické předpokládat, že v autě není potřeba samostatná sekce subwooferu. To může být pravda, ale srovnejme audio v autě s domácím audiem. V obou případech jsou použity reproduktory podobných ráží – od 5 do 8 palců. 6,5 palce je „zlatá střední cesta“ a klasický reproduktor do auta.

Domácí reproduktor je jedna kompletní jednotka navržená a vyrobená tak, aby poskytovala nejlepší akustický výkon reproduktorů. A hlavně – odolné tělo, prosté vibrací. V autě si o tom můžete bohužel nejčastěji nechat jen zdát. Ve většině případů jsou kryty pro reproduktory dveře nebo nějaké výklenky a prostory v prvcích karoserie. Jak za takových podmínek dosáhnout normální reprodukce nízkých frekvencí? Oh, nebuď směšný.

Takto jsou reproduktory instalovány v Burmester 3D High End Sound System za 8000 Euro. Mírně řečeno, ne nejlepší akustický design:

Ukazuje se tedy, že ve většině případů je akustika schopna více či méně efektivně „dosáhnout“ pouze do 80-100 Hz, bez ohledu na to, co říkají výrobci. Jaký je to pevný zvuk.

Situaci lze napravit buď vážným zesílením dveří, jejich přeměnou na těžkou „železobetonovou“ konstrukci, nebo výrobou samostatných krytů pro reproduktory. No, nebo dokonce jít do něčeho exotického:

Pokusy o vytvoření nízkohrající reproduktorové soustavy každopádně vedou k radikálnímu zásahu do designu vozu, a k tomu musíte být skutečným fanatikem. Proto se ukazuje, že subwoofer je nejracionálnější způsob, jak vyřešit problém auta s nízkými frekvencemi. Jiná věc je, co přesně by to mělo být a jak to plynule integrovat se zbytkem akustiky, aby to v kufru samo nebručelo, ale bylo plnohodnotnou součástí ozvučení.

Výběr sekce subwooferu

Myslím, že nemá smysl se podrobně zabývat výběrem konkrétního konceptu subwooferu pro člověka znalého domácích spotřebičů je mnoho věcí samozřejmých. V některých ohledech se ale automobilová specifika od těch domácích přece jen liší.

U domácích spotřebičů není objem skříně, i když hraje určitou roli, tak významný jako u automobilu. Zde je žádoucí vměstnat celou konstrukci do co nejmenšího objemu. Tento úkol je velmi kontroverzní a jeho řešení je naprostým kompromisem. Jakmile reproduktor zmáčknete do těsné hlasitosti, spodní mezní frekvence se okamžitě zvýší a subwoofer se jednoduše změní na basový. Aby se obnovil status quo, musí výrobci ztížit pohyblivý systém, což s sebou nese snížení citlivosti, a proto vyžaduje výkonnější zesilovač. Nedivte se proto basovým monoblokům do auta s výkonem stovek wattů – většinou musí tahat dost těsné měniče.

Při výběru reproduktoru si tedy musíte stanovit priority – buď dejte přednost „lehkým“ s měkkým odpružením a nízkou pohyblivou hmotností, s dobrou impulsní odezvou a ne přemrštěnými požadavky na zesilovač, které však budou vyžadovat velké skříně, nebo „těžké váhy“ které se vejdou do kompaktních krytů, ale vyžadují vysoce výkonné zesilovače.

Nyní něco málo o velikostech reproduktorů. Skutečnost, že velké reproduktory, jsou-li všechny ostatní věci stejné, vyžadují velké ozvučnice, myslím, je již zřejmá. Ale je tu ještě další faktor. Velikost subwooferu také přímo určuje, jak dobře jej lze kombinovat s reproduktorovými soustavami. Pokud je například basový potenciál druhého z nich úplně špatný, pak je výběr nějakého těžkého 15palcového subwooferu přinejmenším hloupost – nad 50-60 Hz nebude pravděpodobně fungovat normálně. Ale například „desítky“, pokud jsou všechny ostatní věci stejné, mohou snadno dosáhnout akustiky zespodu a dobře se s ní zakotvit.

Možná jsou to dva hlavní body, na které byste měli věnovat pozornost při stavbě nízkofrekvenčního spoje pro autorádio. Vše ostatní je věcí konkrétních implementací reproduktorů. Mohou existovat jak lehké, velké subwoofery, tak malé „pomalu se pohybující“ subwoofery. Každý z nich samozřejmě vyžaduje svůj vlastní přístup k výběru akustického designu. To je ale samostatné téma a není třeba se tím nyní hlouběji zabývat.

Mimochodem, co se designu týče, myslím, že je potřeba zmínit subwooferové reproduktory pro free-air instalaci. Většinou stojí trochu od sebe. Nevyžadují samostatné kryty. Nebo spíše, pouzdrem pro ně bude objem kufru – jsou umístěny v zadní polici nebo přepážce mezi kufrem a prostorem pro cestující. Přes jejich zdánlivou jednoduchost je poměrně obtížné zajistit jim správný design, už jen proto, že sedadla pro reproduktory musí být radikálně zpevněna na tvrdost kamene, a to z důvodu vysoké pracnosti takové práce. Házení těla do kufru je mnohem snazší, takže na trhu je jen velmi málo ponorek „free air“. I když podle mého názoru se stále jedná o jedny z nejlepších subwooferů, které poskytují nejpřesnější zvuk v oblasti nízkých frekvencí.

Problémy s basy vzadu

Pokračuji v tématu sloučení zvuku subwooferu s reproduktory, musím se dotknout další důležité otázky – lokalizace subwooferu. Zdálo by se, že naše uši neurčují polohu zdroje zvuku ve frekvenčním spektru, ve kterém subwoofer pracuje. Do přední části kabiny se proto nikdo nijak zvlášť nehrne a instalace do kufru je považována za klasiku.

V praxi jsou však basy v mnoha případech stále vnímány jako přicházející zezadu, kdy se hlavní zvukový obraz tvoří před posluchačem a nízké frekvence si žijí vlastním životem. Důvodů může být několik.

Důvod první: vibrace

Výkonné basové akordy mohou rezonovat blízké panely a prvky. A tyto zvuky, jak jste pochopili, nejsou ani zdaleka nízkofrekvenční. Do zvuku subwooferu se „vmíchají“ tak dobře, že je nedokážeme vždy identifikovat, ale znatelně kazí celkový obraz.

Lze jej ošetřit ošetřením prvků karoserie materiály tlumícími vibrace, připevněním plastového čalounění k těsnícím materiálům „proti vrzání“, bezpečným upevněním krytu subwooferu a nakonec jednoduchým uspořádáním věcí v kufru.

Důvod druhý: špatný případ

Zkuste se ho jen dotknout dlaní, když je ponorka zapnutá. Dobré pouzdro by nemělo mít žádné vibrace. Pokud ano, pak je zde druhý důvod – zvuk kromě reproduktorového difuzoru vydávají samotné stěny skříně. A také zdaleka ne na nejnižších frekvencích. To je především problém levných subwooferů s rovnými stěnami, většina z nich je vyrobena z dřevotřísky o tloušťce nejlépe 18-20 mm.

Řešením je vyrobit normální karoserii se silnými stěnami, vyztužit ji vnitřními vzpěrami nebo použít vícevrstvou strukturu využívající jako mezivrstvy materiály tlumící vibrace. Nevýhodou je, že je to pracné a tělo je příliš těžké. Lehká konstrukce s dostatečnou tuhostí je kombinována ve sklolaminátových pouzdrech. Tloušťka centimetru pro sklolaminátové stěny složitého tvaru stačí k tomu, aby byla struktura poměrně monolitická.

Zde také upozorním na problém spojený s možnou nekvalitní montáží. Uvolněný reproduktor nebo dokonce mírná netěsnost – a parazitní podtext jsou zaručeny. Z nějakého důvodu si mnoho lidí myslí, že je to důležité pouze pro uzavřený akustický design. Ani ne, bassreflex je na to ještě citlivější – tam jsou tlakové ztráty uvnitř pouzdra vyšší než u uzavřeného pouzdra.

Důvod třetí: turbulence vzduchu

Na nízkých frekvencích je zdvih difuzoru často dost výrazný, zvláště pokud přitápíte. Současně, pokud je samotný reproduktor pokrytý ochrannou mřížkou, která je příliš hustá, může se objevit vzduchová turbulence ve velkých amplitudách, což bude jasně slyšitelné.

Pokud se použije ozvučnice typu bass-reflex, pak dalším potenciálním zdrojem může být samotný port. Zvláště pokud má příliš malý průřez nebo ostré hrany.

Důvod čtvrtý: nesprávné nastavení filtrů zesilovače

Je velmi důležité správně omezit frekvenční rozsah shora v kanálu subwooferu. Cutoff dolní propusti lze zvolit pouze experimentálně, opět na základě potenciálu přední akustiky. V nejjednodušším případě je tato možnost běžně dostupná u zesilovače pro subwoofer, u složitějších systémů s procesory si můžete zvolit nejen mezní frekvenci, ale například i strmost filtru, někdy i jeho kvalitativní faktor. V zákaznických systémech nejvyšší úrovně jsou takové schopnosti procesoru žádané. Samozřejmě, pokud má tuner dostatečné zkušenosti a má představu o tom, co přesně nastavuje.

Na rozdíl od domácích systémů se v automobilech frekvence nastavení nízkofrekvenčního filtru v kanálu subwooferu obvykle pohybuje v rozmezí 50-100 Hz. Pokud jde o strmost filtru, obecně se uznává, že čím vyšší, tím lepší, ale s tímto tvrzením bych polemizoval. Nastavení je kreativní a vysoce individuální záležitost; šablonový přístup nepřináší vždy požadovaný výsledek.

Je důležité pochopit, že je nutné sladit subwoofer s reproduktorovými soustavami nejen jejich frekvenční charakteristikou, ale i fází. Mnoho specializovaných zesilovačů pro subwoofer má pro tento účel takzvané „fázové posuvníky“. Je to snazší, pokud máte systém s digitálním procesorem, můžete pracovat se zpožděním, obvykle virtuálním přesunem předních kanálů pryč s nimi.

Pokud jste již vyzkoušeli vše, ale subwoofer stále zní odděleně od všeho ostatního a je lokalizován vzadu, stačí přepnout „+“ a „-“ na reproduktoru. Jinými slovy, obraťte fázi a zkuste to znovu.

Na závěr tohoto materiálu bych rád poznamenal následující. Při jakémkoli rozhodování – ať už jde o jednoduchý upgrade standardního systému nebo stavbu složitého vlastního systému s využitím špičkových komponent, vždy mějte na paměti, čeho přesně chcete dosáhnout. Car audio je prostředkem ke zvýšení komfortu vašeho osobního prostoru, konkrétně vašeho auta. Zvuk by měl být čistý, přesný a hlavně příjemný.