Автомобильный салон акустически не оптимизирован для воспроизведения качественного звука – пространство в салоне весьма ограничено. Из данного факта вытекают несколько очевидных выводов:
Почти невозможно выполнить главное требование для создания стереофонического звучания – расположение слушателей и колонок акустической системы по углам равностороннего треугольника. Кроме разницы в громкости звука, появляется временной сдвиг между сигналами левого и правого каналов, что вызывает смещение видимых источников звука (ВИЗ) относительно их реального местоположения. Этот эффект наиболее выражен для сигналов средних частот.
Сложно гарантировать достаточное расстояние между слушателем и громкоговорителями. А при использовании в ближней зоне излучения громкоговоритель не может рассматриваться как точечный источник, что вызывает характерные интерференционные искажения на средних частотах (на высоких частотах этот эффект снижен из-за небольших размеров излучателей).
3. Из-за небольшого объема салона на низких частотах формируется довольно равномерное звуковое поле (это утверждение верно при небольшой оговорке, суть которой будет объяснена ниже). Тем не менее, наличие в салоне неравномерно расположенных отражающих и поглощающих поверхностей (стекла, обивка, пассажиры) затрудняет уверенное прогнозирование его акустических характеристик на средних и высоких частотах. Кроме того, эти поверхности создают разную степень отражения и поглощения в указанном частотном диапазоне – мягкие кресла и обивка дверей хорошо поглощают низкие и средние частоты, тогда как высокочастотные звуки отлично отражаются от стеклянных поверхностей. В результате у АЧХ салона на средних и высоких частотах наблюдается неравномерность, местами значительная, а характер этой неравномерности зависит от выбранной точки измерения.
Кроме того, присутствуют еще два аспекта, менее заметные, но тесно связанные с небольшим размером салона и его геометрическими параметрами: локальные искажения в АЧХ, возникающие из резонансных эффектов, и повышение АЧХ на низких частотах. Эти факторы в целом и определяют передаточную характеристику салона.
Таким образом, наличие в салоне относительно параллельных поверхностей (боковые стенки, пол и потолок) создает условия для появления стоячих волн. Практическое значение имеют лишь колебания на субгармониках и основной частоте, интенсивность остальных гармоник довольно мала. В реальности, из-за присутствия препятствий в виде сидений и пассажиров, большинство резонансов подавляется, а явно выражен только поперечный. Он проявляется на тех частотах, когда ширина салона равна половине длины волны (для большинства легковых автомобилей – 120… 150 Гц). На слух это ощущается как неприятный гул и “бубнение”. В первом приближении можно считать, что частота поперечного резонанса равна Fr=Vs/2W, где Vs=340 м/с – скорость звука; W – ширина салона. Негативное влияние резонанса можно уменьшить с помощью мягкой облицовки дверей, но полностью устранить его возможно только через коррекцию АЧХ тракта. Так, в автомобиле автора (ВАЗ-2107) замена стандартных гладких облицовок на мягкие велюровые уменьшила “горб” на АЧХ с 8 до 6 дБ, а частота резонанса в результате снижения добротности колебательной системы снизилась со 140 до 130 Гц.
Увеличение АЧХ на низких частотах имеет схожее объяснение. Для сигналов с такими частотами, длина волны которых сопоставима с максимальным размером салона (обычно его длиной), он действует как аналог акустического фильтра нижних частот второго порядка, АЧХ которого ниже частоты среза демонстрирует подъем с наклоном примерно 12 дБ на октаву. В первом приближении (без учета поглощения в салоне и жесткости кузова) можно предполагать, что частота среза определяется формулой Fc = Vs/2Lmax (где Lmax – максимальный размер салона). На этой частоте подъем составляет 3 дБ, а ниже этой частоты, на F=Vs/4Lmax, он исчезает. Таким образом, увеличение АЧХ салона в слышимом диапазоне примерно равно 12… 18 дБ. Поскольку акустические характеристики салона не являются идеальными, реальные значения немного расходятся с теоретическими – для кузова “классика” частота Fc приблизительно составляет 60 Гц, для “зубила” – 55 Гц, а для кузовов “универсал” – 45…50 Гц. Ясно, что звучание одних и тех же динамиков в разных салонах будет заметно отличаться.
Учитывая ранее перечисленные факторы, выбор позиции в салоне для установки динамиков становится крайне важным. Кроме того, количество диапазонов и частотного раздела определяется местом их размещения.
