Žemi dažniai automobilyje

Visi, kas tiktai kada nors yra bandę automobilyje išgauti gerą garso kokybę, puikiai supranta, kad viena iš didžiausių problemų yra žemi dažniai. O juk kaip tik jie suteikia garsui pilnavertį, sodrų skambesį. Ypatingai tai sunku pasiekti, jeigu norima gauti vienodai gerus rezultatus įvairaus žanro muzikai. Visų pirma, reikėtų apibrėžti sąvoką „žemi dažniai“. Šiuo atveju kalbame apie dažnių diapazoną nuo 16-20 Hz iki 80-100Hz: bangos ilgis nuo 20 iki 3,4 metrų. Žinomos tokios sąvokos, kaip „kietas bosas“ (dominuoja spektras artimas 100Hz), tai yra labiausiai paplites žemų dažnių atkūrimo automobilyje variantas. Kitas variantas yra perdėtai „minkštas bosas“ yra retesnis, jame dominuoja stipri spektro dedamoji, esanti žemiau 50Hz. Vėliau bandysiu paaiškinti, kodėl taip atsitinka. Be abejo, yra ir daugiau savokų, apibrėžiančių vieną ar kitą defektą. Žinoma, tai nėra tikslūs apibrėžimai, juo labiau, kad lietuvių kalba nėra pritaikyta tokiems terminams. Viskas, ką bandom išversti iš rusų ar anglų kalbos, gaunasi lyg ir „ne į temą“, tačiau galima bandyti. Daug kas, tikriausiai, yra girdėję tokias sąvokas kaip „vėluojantis bosas“. Trumpai apie tai, kas yra vėlavimas. Bet kuris instrumentas, kuriame dominuoja žemo dažnio signalai, pavyzdžiui, kad ir bosinė gitara, šalia pagrindinio dažnio skleidžia dar ir aukšto dažnio (virš 4-5 kHz) virpesius. Šie virpesiai lokalizuoja instrumento padėtį muzikinėje kūrinio scenoje, tuo tarpu, kai žemadažnis signalas yra pagrindinė „smogiamoji“ jėga. Paprastai aukštesni dažniai būna girdimi per priekinius garsiakalbius, kurie, turėdami lengvus difuzorius, puikiai juos atkuria. Tuo tarpu pagrindinį signalą atkuria sunkios konstrukcijos žemų dažnių kolonėlės, dažniausiai sumontuotos galinėje automobilio dalyje. O tai dar labiau padidina laiko tarpą, per kurį žemadažnis signalas pasiekia klausytojo ausį. Priminsiu, kad garso greitis ore yra lygus 344 m/s. Be to, žemų dažnių kolonėlė paprastai turi savo nuosavą, konstrucijai būdingą užlaikymą, kuris apytikriai svyruoja tarp 10-30 milisekundžių. Taigi, vėlavimas yra skirtumas tarp laiko, per kurį klausytoją pasiekia to paties instrumento pradžioje – aukšti, o paskui – žemi dažniai. Daug kas yra pasakęs, atseit jie girdi „kaip vėluoja“. Tai, žinoma, yra ne visai taip. Iš praktikos galėčiau pasakyti, kad vėlavimas iki 20 ms yra labai sunkiai identifikuojamas. Dažniau vadinamas vėlavimas iš tikrųjų yra fazinės charakteristikos netolygumas, kuris sukelia labai daug nemalonių papildomų garsų, tame tarpe ir vėlavimo suvokimą. Ypač tai būdinga automobiliui. Tai yra susiję su labai maža automobilio salono erdve, taip pat su labai dideliu atstumu tarp garsiakalbių, kurie atkuria skirtingų dažnių signalus. Taip pat žemiems dažniams labai didelę įtaką daro teisinga žemų dažnių kolonėlės montavimo vieta. Galbūt esate pastebėję tokį reiškinį: tame pačiame kambaryje, keičiant žemų dažnių kolonėlės padėtį, labai keičiasi ir garso lygis žemų dažnių srityje. Teisingai parinkus kolonėlės (kolonėlių) vietą kambaryje, galima gana sėkmingai šiuo dėsningumu pasinaudoti ir automobilyje. Geriausia vieta automobilyje yra tolimiausias salono kampas. Jeigu automobilis vienatūris, tuomet geriausia vieta bagažinėjė ties galiniu langu, jeigu sedanas, tuomet gana optimali vieta yra galinės palangės. Tinkamas bet kuris kampas, tačiau dažnai yra patogiau montuoti palangės centre. Visiškai neteisinga yra žemų dažnių kolonėlę atsukti į bagažo skyriaus dangtį. Deja, net ir patyrę meistrai dar kol kas eina lengviausiu keliu… Kad daug tuščiai nešnekėti, siūlau paanalizuoti labai paplitusio garsiakalbio Pioneer TSW-303C charakteristikas. Iš esmės, reikia rinktis mažiausią iš visų blogybių. Normalus žemų dažnių kolonėlės darbinis diapazonas yra iki 80 Hz. Iš esmės tai yra susiję su dviem faktoriais: svarbiausias – laikoma jog dar iki kokio 100Hz (kitur kalbama iki 150Hz) žmogus nesuvokia, iš kurios pusės sklinda garsas. Tai kalbama apie patalpas. Deja, mašinoje, net ir esant tokiam dažniui, nesunku nustatyti garso šaltinio kryptį. Antra priežąstis yra ta, kad nuo 80 Hz jau gali normaliai dirbti bet kokios kolonelės; idealiu atveju – priešbosiai. Mums yra labai svarbu, kad ties šia riba būtų maksimalus boso garsiakalbio ir priešbosio suderinamumas. Dabar, jeigu įvertinsime, kad priešbosio fazinė charakteristika yra ideali (tai yra lygi nuliui), mums svarbu, kad bosas, dirbantis 80Hz ir žemiau, turėtų fazinę artimą „0“ arba „180“ laipsnių. Be abejo, tai nėra visai taip, tačiau reikia stengtis. Problema tame, kad dar yra filtrai su savo dažnuminėm charakteristikom. Paprastai retai kur stiprintuvai turi filtrus, kurie „nupjauna“ boso dažnuminę stačiau, nei 12dB per oktavą. Tik geri stiprintuvai „pjauna“ 18dB. Tai yra idealiausias atvejis, nes būtent toks trečios eilės filtras duoda mažiausius fazinius ir intermoduliacinius iškraipymus. Jeigu mes paduosime bosui blogai išfiltruotą signalą, jis dar efektyviai dirbs pavyzdžiui, ties 200 Hz, o tai jau bus blogai. Nes mašinoje pilna atspindžių, kurie interferuodami pridarys tiek naujų signalų, kad bus baisu klausyti. Iškraipymus geriau kol kas padėkime į šalį, nes tai – ne mažiau ilga ir sudėtinga tema. Galiu tik informacijai pasakyti, kad realiai nėra garsiakalbių, kurie duotų mažesnius, nei 2-3 % iškraipymus. O dauguma – apie 5-10 %! O kalbam apie stiprintuvus su 0,0000001 % iškraipymais! Bet tai – dar kita tema. Tokie stprintuvai reikalingi net ir prie garsiakalbių su 10% iškraipymais. Grįžkime prie dėžių. Iš karto matyti, kad tiek fazoinvertorius, tiek uždara dėžė ties 80 Hz turi 60 laipsnių fazės pokytį. Ir kuo labiau dažnis krinta, tuo blogiau. Tik fazoinvertoriaus fazė įgauna ~180 laipsnių dydį ties savo nuosavu tunelio rezonansu 30 Hz. Reiškia, ji patenkinamai dirbs tik ties šiuo dažniu, o pagrindinėje zonoje, sakykim, bus ne kas. Tuo tarpu „juostinio filtro“ tipo dėžė ties 80 Hz jau turi 140 laipsnių fazę ir toliau artėja prie 180 ir tik mažiausiai girdimais dažniais jos fazinė charakteristika darosi blogesnė. Tai pagrindinis šio tipo dėžių privalumas prieš visas likusias. Be šio privalumo, juostinio filtro dėžė dar turi tą pliusą, kad ji pati yra kaip 4 eilės filtras (24 dB oktavai), tai yra, ji pati riboja sau dažnuminę charakteristiką į aukštų dažnių pusę. Tai dar labiau padeda jai susiderinti su priešbosiais. Taip pat, šio tipo dėžės gerai atkartoja stačiakampius impulsus. Nekalbu jau apie montavimo privalumus. „Vamzdį“, kurio diametras būna apie 10 – 15 cm, visada galima gana nesunkiai įvesti tiesiai į automobilio saloną. Jeigu jos tokios geros, kodėl pas mus dar nepaplito? Visų pirma – dėl pakankamai sudėtingo skaičiavimo, gaminimo ir derinimo. Šio tipo dėžės labai jautrios garsiakalbio parametrams. Įvertinant tą faktą, kad visi gamintojai meluoja, pateikdami duomenis, tikrai sunku atlikti būtinus paskaičiavimus. Realiai, jeigu išmatuosite garsiakalbių parametrus patys, rasite gana didelį išsibarstymą net to pačio modelio garsiakalbiui. Tačiau daugeliu atvejų nepatyręs muzikos mylėtojas ar meistras instaliuotojas daro didelę klaidą, pasirinkdamas lyg ir lengvesnį kelią, tai yra gamindamas uždaro arba fazoinvertoriaus tipo dėžę. Šios dėžės turi savų pliusų, tačiau su jomis dažniausiai nepavyksta pasiekti norimo rezultato, nenaudojant papildomo filtro, galinčio keisti signalo fazinę bei dažnuminę charakteristikas. Tokio filtro panaudojimas labai kelia audiosistemos kainą ir tuo pačiu sudėtingumą. Realiai man neteko sutikti daug automobilinių audiosistemų savininkų, kurie savo automobiliuose yra sumontavę tokius aktyvinius filtrus. Tuo tarpu su „juostinio filtro“ tipo dėže dažniausiai galima patenkinti ir gana reiklaus klausytojo poreikius, nenaudojant papildomos elektroninės įrangos, išskyrus gerą stiprintuvą su atitinkamais standartiniais filtrais. Realiai visada yra pigiau pagaminti palyginus brangią „juostinio filtro“ tipo dėžę nei „sukalus“ paprastesnę, sukti galvą ką daryti toliau. Artūras Miežlaiškis