Перейти к контенту
Денис

Из чего рождается «автозвук»?

Рекомендуемые сообщения

Нотная грамота

 

Купил магнитолу, вставил в гнездо, она и заиграла… Так? Конечно, нет. Если, разумеется, вам медведь на ухо не наступил. «Как это происходит на самом деле?» — спрашивают читатели в сотый раз, и мы терпеливо объясняем, что к чему. Вот и сейчас предлагаем разговор об основополагающих принципах построения аудиовидео-системы в автомобиле на примере техники компании Clarion.

 

Из чего рождается «автозвук»?

 

Автомобильная аудиосистема, к которой в последние годы добавились миниатюрные телевизоры и мониторы, служащие для показа как видеофильмов с дисков DVD, так и отображения картографической информации со специальных дисков, содержащих карты и атласы автодорог, по принципу своего построения ничем не отличается от аналогичных систем, присутствующих в ваших домах. Состоит она из источника аудио- или видеосигналов и средств претворения их в звук или «картинку».

 

В случае со звуком инструментами, «оживляющими» его, служат усилитель и акустические системы в виде колонок с несколькими динамиками (для низких, средних и высоких частот), либо отдельных динамиков (широкополосных, то есть воспроизводящих и низкие, и высокие звуки).

 

В случае с видеосистемой таким средством являются телевизор или видеомонитор, отличающийся тем, что не содержит в себе приемника для ловли телепередач из эфира. Кстати, такой приемник (его еще называют тюнером) также являются источником сигнала. Телевизор же — комбинированное устройство, объединяющее телетюнер и видеомонитор в одном корпусе.

 

В автомобиле радиотюнер, усилитель и акустическая система из широкополосного динамика выполнены обыкновенно из отдельных блоков, соединенных между собою кабелями, по которым и передаются аудио- и видеосигналы. Источниками сигнала, помимо установленного на приборной панели головного устройства, выступают также устройства, спрятанные от постороннего взгляда и управляемые с «головы». Ими могут быть CD-чейнджеры (предназначены для смены компакт-дисков), минидисковые чейнджеры, цифровые радиоприемники. Все они представляют собой, как правило, лишенные кнопок управления коробки, размещаемые в перчаточном ящике или багажнике.

 

Между источником сигнала и усилителем можно встретить немало интересных устройств.

Например, процессоры звукового поля призваны обеспечить условия прослушивания, близкие к домашним. Дело в том, что для правильного восприятия стереофонического звучания слушатель должен располагаться в вершине равнобедренного треугольника, образуемого им и двумя акустическими системами. В автомобиле, по понятным причинам, это невозможно. Процессоры звукового поля способны решить проблему с точки зрения одного посадочного места (например, водительского) и сделать звучание более комфортным для всех остальных (например, пассажиров).

 

Эквалайзеры заняты другим — компенсацией изъянов общих акустических условий в салоне машины, которые, разумеется, также весьма далеки от тех, что имеются у вас дома (не говоря уже об аппаратных звукозаписывающих студий).

 

Между усилителем и акустическими системами располагаются кроссоверы. Они необходимы в тех случаях, когда акустические системы состоят из нескольких динамиков — отдельных для высоких, средних и низких частот. Кроссоверы разделяют сигналы для разных типов динамиков, подавляя сигналы тех частот, которые для соответствующих динамиков не годятся.

 

 

Источники звука

 

В автомобильной аппаратуре они делятся на головные устройства и отдельные модули в виде проигрывателей CD, MD или цифровых тюнеров. Головное устройство — это больше, чем просто проигрыватель компакт-дисков или кассет, совмещенный с тюнером. В современной системе оно несет на себе функции центра управления всеми остальными включенными в нее компонентами.

 

Иными словами, в головном устройстве, помимо источников звукового сигнала, находится микропроцессор, связанный со всеми остальными компонентами проводами, передающими команды на выполнение различных операций. Эти провода называются шиной управления системой. Такие шины обычно имеют фирменные названия (у Clarion — CeNET) и предназначены для управления устройствами только «своего» производителя.

 

Недавно Clarion приступила к выпуску системы Joyride, в которой все устройства соединены шиной USB, нашедшей широкое применение в мире персональных компьютеров. Пропускная способность ее высока, поэтому сигналы управления можно передавать одновременно с цифровыми потоками данных, несущих сами звуковые сигналы.

 

Но вернемся к головному устройству. Кроме всего прочего, оно выполняет функцию коммутации звуковых сигналов, поступающих от других источников в виде, например, CD или MD-чейнджеров. Поэтому на головном устройстве можно встретить не только гнезда линейных выходов на внешние усилители, но и линейных входов. Получив сигналы, головное устройство перенаправляет их на усилители (или включенные между ним и усилителями эквалайзеры/процессоры звукового поля).

 

Сегодня, когда доминирующее положение заняли цифровые источники звукового сигнала, все чаще применяются и цифровые способы его передачи. Поэтому вместе с обычными гнездами линейных входов/выходов можно встретить и гнезда оптических и коаксиальных линейных входов и выходов. В оптических системах передачи звукоданных вместо проводов применяются кабели из стекловолокна или специальных светопроводящих пластиков (последние дешевле, но хуже), а в коаксиальных — обычные на вид провода, но более толстые благодаря экранирующей оплетке.

 

В большинстве современных головных устройств имеются небольшие двух- или четырехканальные усилители. Эти маломощные устройства служат в качестве временного решения для тех, кто пока не готов к покупке отдельных усилителей мощности или не предъявляет высоких требований к качеству звука. Однако в течение ближайших нескольких лет ситуация может измениться — с появлением компактных интегральных усилителей класса D создаются предпосылки для создания достаточно качественного звука силами встроенного усилителя.

 

Большинство головных устройств — даже самых дешевых, не имеющих контроллера для управления другими приборами, оснащено линейным выходом для подключения внешнего усилителя. В качестве примера можно привести дешевенький CD-ресивер Clarion DB329RG.

 

Если десять лет назад головные устройства в основном имели линейные выходы с напряжением два и менее вольта, то сегодня большинство — с 4-вольтовыми. Чем больше напряжение, тем меньший коэффициент усиления необходим для качественного, громкого и насыщенного звука.

 

Иными словами, усилителю проще работать с таким источником. Все головные устройства фирмы Clarion высшей и средней ценовой категории предлагают 4-вольтовый линейный выход. В производстве таких головных устройств также преуспели Sony и некоторые другие крупные фирмы. Производители элитной дорогой техники предлагают головные устройства даже с 6-вольтовым выходом.

 

Однако высокое напряжение на линейном выходе — не панацея, если устройство в принципе неспособно на качественный звук. Более того, некоторые компании, выпускающие элитную технику, до сих пор не производят источники с повышенным выходным напряжением — в расчете на то, что их пользователь приобретет сложный дорогой усилитель. В нынешнем году Clarion и ряд других фирм намерены предложить высшие модели головных устройств со встроенными усилителями достаточно высокого качества.

 

Еще одна общая черта — типоразмеры. Большинство устройств имеет форм-фактор 1U (что означает 1Unit — одно устройство). Есть устройства типа 2U — они вдвое больше по высоте и включают обычно как CD, так и кассетный проигрыватель в одном корпусе. В европейских странах и у нас, где прижились немецкие стандарты, такие устройства часто называют 1 DIN и 2 DIN (DIN — немецкий государственный комитет по стандартам).

 

Рассмотрим типы головных устройств и других источников по отдельности.

 

CD-ресиверы — самый распространенный сегодня тип головного устройства. Содержат в себе заключенные в общий корпус проигрыватель компакт-дисков и тюнер. В ряде случаев вместо обычного однодискового проигрывателя применяется чейнджер на три или даже на шесть дисков. Такие CD-ресиверы производит компания Nakamichi.

 

Clarion же развивает в последние годы другое новшество — многие проигрыватели компакт-дисков в ее головных устройствах способны проигрывать не только обычные аудиодиски, но и диски с данными в виде аудиофайлов набирающего популярность формата MPEG Audio MP3. Примером головного устройства, способного декодировать МР3, может служить CD-ресивер Clarion DXZ628RPM — прибор среднего класса с возможностью управления другими компонентами автомобильной аудиосистемы.

 

Сам формат предполагает сжатие данных в несколько раз; в зависимости от степени сжатия вы можете записать на один стандартный компакт-диск музыкальную информацию, соответствующую по объему четырем и более обычным дискам. Конечно, качество звучания таких записей ниже оригинального, но это обстоятельство компенсируется объемом музыки, которую вы можете взять с собой в дорогу.

 

Для воспроизведения таких файлов нужен специальный сигнальный процессор, декодирующий сжатые данные. Сами файлы записываются на компьютерах на диски форматов CD-R (однократная запись) и СD-RW (многократно перезаписываемые диски).

 

Такими, кстати, торгуют пираты, предлагающие сборники из нескольких альбомов одного исполнителя на одном-единственном диске. Пираты пользуются быстрыми и некачественными алгоритмами для создания своих «братских могил», поэтому самостоятельная подготовка сборников на домашнем компьютере с точки зрения качества звука гораздо выгоднее.

 

Не все проигрыватели способны читать диски CD-R и CD-RW — для этого требуется более совершенная оптика, чем в проигрывателях десятилетней давности. Благодаря распространению формата МР3, обычные чейнджеры на три-шесть дисков выглядят весьма неудобными для среднего пользователя, однако аудиофилы едва ли смирятся с уменьшением требований к качеству звучания. Для них, гурманов звука, важнее то, насколько качественно воспроизводятся обычные CD.

 

Проигрыватель компакт-дисков состоит из оптикомеханического привода и схем обработки звукоданных, соединенных внутренней шиной для их пересылки. На компакт-дисках данные записаны в виде двоичных чисел с 16-битовым их представлением.

 

Для более точного преобразования в аналоговый звук лучше искусственно увеличить их объем, представив 16-битовые данные в 20- и 24-битовом виде, и увеличить частоту дискретизации в два, четыре, восемь и более раз. Эти операции, называющиеся избыточным квантованием и передискретизацией, позволяют искажения звука, возникающие за счет погрешностей обработки звукоданных, сделать очень тихими относительно самого звукового сигнала и столь высокими по частоте, что они не слышны человеческому уху.

 

В большинстве современных цифровых проигрывателей применяется восьмикратная передискретизация в сочетании с 24-битовым избыточным квантованием. Эти операции осуществляют как специализированные микросхемы, называемые цифровым фильтром, так и универсальные процессоры, осуществляющие, помимо прочего, и МР3-декодирование. «Универсалы» постепенно вытесняют цифровые фильтры еще и потому, что на смену обычным проигрывателям приходят проигрыватели DVD — в них универсальные процессоры применяются еще и для декодирования многоканальных фонограмм форматов Dolby Stereo Digital и DTS с дисков DVD-Video.

 

Само преобразование звуковых сигналов из «цифры» в «аналог» осуществляет микросхема цифроаналогового преобразователя, называемая просто ЦАП. Сегодня применяются в основном 20- и 24-битовые ЦАП типа «дельта-сигма», ииенуемые также «однобитовыми», состоящие из нескольких счетчиков импульсов и специальных устройств, определяющих по длине импульсов амплитуду звукового сигнала. Для этого поток данных, передаваемых с компакт-диска в виде импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), преобразуется в форму широтно-импульсно модулированных сигналов (ШИМ).

 

Раньше применялись так называемые мультибитовые ЦАП в виде резистивной матрицы, субъективно обеспечивающие более натуральный звук, поскольку выпадает звено дополнительного преобразования из ИКМ в ШИМ и упрощается процесс обработки, но из-за дороговизны их производство почти прекращено. Сегодня такие можно встретить лишь в элитной технике High End мелких производителей.

 

Наконец, последняя разновидность CD-ресиверов — проигрыватели, способные воспроизводить специальные диски с данными картографического характера. В сочетании с внешним видеомонитором такая штука не только воспроизводит музыку, но и показывает карты автодорог. К сожалению, карты российских дорог никто пока в этом виде не издал.

 

В сегодняшней публикации мы коснулись самого начала формирования автомобильного звука. Позже продолжим разговор о головных устройствах, разберемся с усилителями и обсудим тему акустических систем — пожалуй, самого большого раздела автомобильного аудио.

 

 

Роман Пашарин

Свои замечания, пожелания и предложения прошу присылать на E-mail: rustuning@narod.ru

Поделиться этим сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи

Создать аккаунт

Зарегистрировать новый аккаунт в нашем сообществе. Это несложно!

Зарегистрировать новый аккаунт

Войти

Есть аккаунт? Войти.

Войти

×