Основы звука и принцип его работы

Понимание того, как воссоздать музыку в наших автомобилях, — сложная наука. Сбалансировать размеры и расположение динамиков с целью воссоздания того, что инженер звукозаписи услышал в студии мастеринга, или, по крайней мере, сделать вашу систему приятной, не всегда легко. Мы хотим взглянуть на физику звука и объяснить несколько основ того, как работает звук, чтобы помочь вам понять терминологию, используемую в автомобильной аудиоиндустрии, и почему сбалансированный дизайн системы с соответствующим оборудованием имеет решающее значение для создания приятного и реалистичного звука. впечатления от прослушивания.

Что такое звук и как он работает?

На самом фундаментальном уровне звуки — это вибрации, распространяющиеся по воздуху и другим средам. Эти вибрации улавливаются нашими ушами, которые, в свою очередь, преобразуют их в мельчайшие электрические сигналы, интерпретируемые нашим мозгом.

Поскольку у нас два уха, наш мозг может определить местонахождение источника звука, анализируя время прибытия и частотный состав того, что слышит каждое из наших ушей. Например, звук, который создается прямо перед вами, будет достигать обоих ушей одновременно и с одинаковой частотной характеристикой. Звук, который создается прямо справа от нас, достигнет нашего правого уха раньше, чем левого. Амплитуда звука будет немного выше справа, чем слева. Кроме того, высокочастотный состав звука, поступающего в наше левое ухо, будет другим. По мере взросления мы учимся соотносить различные визуальные сигналы с тем, что слышим, чтобы понять, откуда исходит звук.

Воспроизведение звука и музыки

Подобно тому, как сигналы от наших слуховых нервов посылают электрические сообщения в наш мозг, звуковые волны (или вибрации) могут перемещать диафрагму микрофона для создания электрического сигнала, который записывающее устройство может сохранить для воспроизведения в другое время. Изображение ниже представляет собой электрическое представление человека, говорящего слово «привет». Вы можете прослушать исходный аудиофайл, нажав здесь.

На изображении показан график зависимости напряжения от времени, с напряжением по вертикали и временем по горизонтали. Амплитуда (уровень) сигнала определяет его интенсивность (или громкость). Скорость, с которой изменяется сигнал, определяет частоту. Понимание взаимодействия одновременных частот имеет основополагающее значение для понимания того, почему одинаковые источники звука производят разные звуки.

На приведенном ниже графике показана средняя частота приветствия человека. Вы можете прослушать аудиофайл, нажав здесь

Когда исполнитель поет или кто-то играет на инструменте, звук этого инструмента определяется его гармоническим содержанием. Например, среднее до на фортепиано и среднее до на гитаре основаны на одинаковом частотном составе. Следующие записи показывают большую часть энергии на частотах 261 и 522 Гц. Вот средняя нота C на фортепиано, а вот нота на гитаре. Вы можете видеть, что среднее гармоническое содержание каждого из них сильно отличается.

Если мы сосредоточимся только на основных тонах 261 и 522 с крутым полосовым фильтром, установленным на 120 и 650 Гц, два инструмента начинают звучать очень похоже.

Отфильтрованный звук фортепиано

Отфильтрованный звук гитары

Как вы можете слышать, «звук» инструмента сильно зависит от его гармонического содержания и относительного баланса (амплитуды) этой информации.

Частотная характеристика автомобильной стереосистемы

Итак, почему мы так много внимания уделяем тому факту, что звучание различных инструментов и исполнителей в значительной степени основано на гармоническом частотном содержании? Когда приходит время разработать аудиосистему для вашего автомобиля, грузовика, лодки или мотоцикла, важно, чтобы система работала равномерно по всему звуковому спектру, чтобы ваша музыка звучала реалистично.

Для достижения этой цели вам понадобится как минимум двухполосная акустическая система. Поскольку ни один динамик не может воспроизвести весь звуковой спектр (от глубоких басов до самых высоких частот) с хорошей эффективностью и дисперсией, мы выделяем драйверы разных размеров для разных частотных диапазонов. В самых простых системах у вас будут вуферы (не путать с сабвуферами), которые воспроизводят частоты ниже примерно 3000 Гц. Для верхних частот вам потребуются твитеры для покрытия частот выше 3000 Гц.

Для еще большей производительности вы можете добавить в систему сабвуфер, чтобы освободить его от задачи воспроизведения частот ниже 80 Гц и направить их на более крупный динамик, который более эффективен в этом диапазоне. Также требуется много энергии для воспроизведения басовой информации, поэтому вам понадобится умеренно мощный усилитель для управления этим сабвуфером. Если у вас есть мощность 25 Вт для левого и правого громкоговорителей, 250 Вт будет хорошей отправной точкой для сабвуфера.

Создание потрясающей мобильной аудиосистемы

Последним шагом в создании автомобильной стереосистемы с хорошим звучанием является размещение каждого из динамиков в автомобиль обеспечивает равную и сбалансированную частотную характеристику с обеих сторон автомобиля. Это крайне важно для создания реалистичного впечатления от прослушивания. При этом большинство из нас начинают с комплекта коаксиальных или компонентных динамиков в штатных дверях. Это смещает нашу позицию прослушивания довольно далеко от оси левого динамика по сравнению с правым. Для большинства людей звук не так уж и плох, и они могут мириться с небольшими различиями, особенно если твитеры расположены под углом вверх и назад, чтобы обеспечить одинаковый высокочастотный отклик.

Если вам нужна действительно приятная и реалистичная среда для прослушивания, рассмотрите возможность добавления процессора цифровых сигналов, который позволит вашему установщику точно настроить выход левого и правого динамиков на всех частотах, чтобы они звучали одинаково. Если ваш установщик знает, как добавить правильную временную задержку, чтобы выходной сигнал правого динамика достигал ваших ушей одновременно с левым, то, скорее всего, вы получите впечатляющую звуковую сцену в автомобиле. Ваша музыка будет равномерно распределена слева направо, и с правильными записями вы сможете выделить каждый инструмент или исполнителя и их относительное расположение друг к другу на этой звуковой сцене.

Наслаждайтесь потрясающим звуком в своем автомобиле уже сегодня!

Теперь, когда у вас есть общее представление о том, как работает звук, пришло время обновить автомобильную аудиосистему. Загляните к местному продавцу аксессуаров для мобильных устройств и спросите о сабвуфере, усилителе с DSP и новых динамиках. Разница, которую вы услышите с каждым из этих обновлений, поразит вас и вызовет улыбку на вашем лице.