Автомобильные колонки: на какие параметры смотреть при выборе

При создании собственной аудиосистемы в автомобиле важно правильно подобрать компоненты — от этого зависят и надёжность, и качество звучания. Особенно это касается автомобильных динамиков, а точнее — их характеристик. Разбираемся, на какие параметры — от мощности до материала диффузора — стоит обратить внимание при покупке акустики в машину и как они влияют на звук.

Важный параметр, от которого зависит, насколько громко смогут играть колонки и не будут ли они при этом хрипеть. В России используются следующие стандарты:

1. Номинальная мощность. Измеряется на среднем положении регулятора громкости усилителя, при этом остальные параметры должны соответствовать заявленным в паспорте устройства. То есть это предельный уровень мощности, на котором нелинейные искажения звука не превышают заданный уровень. 
2. Синусоидальная мощность. Уровень мощности, на котором динамик может работать долгое время без повреждения. Превышает номинальную в 2–3 раза.  
3. DIN. Параметр схож с синусоидальной мощностью. Устройство стабильно работает длительное время, но появляется «розовый шум», который могут заметить не все слушатели. Эта характеристика чаще указывается на усилителях. 
4. Максимальная синусоидальная мощность, RMS (Rated Maximum Sinusoidal). Это максимальная мощность, на которой динамик работает один час без повреждения. Чаще всего она на 20–25% больше DIN. 
5. Пиковая мощность, PMPO (Peak Music Power Output). Уровень мощности, который динамик может выдержать в течение 1–2 секунд на частоте около 200 Гц.     

На какую характеристику смотреть в первую очередь? В описании товаров обычно фигурирует номинальная и максимальная мощность. При этом не все продавцы верно указывают второй параметр — нередко там значится PMPO. Но даже если пиковая обозначена честно, ориентироваться на неё в отрыве от других параметров смысла нет. При покупке колонок сравнивайте номинальную мощность или DIN. 

Электрический импеданс — комплексная величина, состоящая из активного и реактивного сопротивления прохождению переменного тока. 

Активное сопротивление — это преобразование электрической энергии в другие её виды (в нашем случае в тепло). 

Реактивное сопротивление вызывается изменением частоты переменного тока. Например, звуковая катушка относится одновременно к активным и реактивным элементам, а конденсаторы считаются реактивными элементами. 

Измерение электрического сопротивления звуковой катушки проводят так:

• подают на катушку постоянный ток, затем измеряют активное сопротивление с помощью мультиметра в режиме омметра;
• после этого подают на катушку электрический сигнал с частотой 1000 Гц и замеряют её реактивное сопротивление;
• складывают полученные цифры, получая полное сопротивление звуковой катушки.

Активное сопротивление катушки всегда меньше реактивного на 10–20%, поэтому иногда достаточно измерить первый параметр и с его помощью рассчитать импеданс устройства. 

От импеданса, хотя и не напрямую, зависит долговечность акустической системы и качество звука. В автомобилях чаще всего используют колонки на 2, 4 и 8 Ом. Это связано с ограничением напряжения бортовой сети машины — низкоомные динамики позволяют извлечь больше мощности при том же напряжении.

Импеданс динамиков должен соответствовать сопротивлению усилителя. Если сопротивление колонок будет ниже, могут появиться искажения звука. В обратном случае к ним добавятся проблемы с громкостью: звук будет тихим и придётся выкручивать громкость практически на максимум. Результат при этом, вероятно, окажется скромным. 

Также импеданс важен при монтаже нескольких динамиков:

• в последовательном подключении, когда нужно увеличить сопротивление акустической системы. Например, если усилитель не рассчитан на низкоомные динамики;
• в параллельном подключении, когда нужно понизить сопротивление, увеличив при этом громкость и мощность акустики. 

Важно учесть, что последовательное подключение подходит только для абсолютно одинаковых динамиков. Это связано с тем, что даже у одного производителя на разных моделях сопротивление иногда отличается на 0,5 Ом. Такая разница может привести к искажениям звука.

Если динамики подключаются параллельно, кроме импеданса, учитывается и мощность — она должна быть идентичной. В противном случае колонки будут звучать плохо: появятся посторонние шумы и прочие помехи.

Это диапазон частот, который автомобильная акустика может воспроизвести. Человек слышит звуки в диапазоне примерно от 20 до 20 000 Гц, что накладывает определённые ограничения для производителей динамиков. 

При выборе колонок важно учесть, что с понижением частоты снижается и восприятие громкости динамиков. Например, на частоте 20 Гц громкость сабвуфера может казаться меньше, чем на частоте 40–60 Гц. Это связано с особенностями восприятия — мы лучше слышим средние частоты, потому что звук человеческой речи находится в диапазоне от 250 до 4000 Гц. Поэтому сверхнизкие частоты мы скорее ощущаем, чем слышим: вибрация, давление на уши и так далее. Звук на слишком высокой частоте кажется неразборчивым, например, слушатель не может разобрать слова песни или уловить мелодию скрипки. Они просто теряются на фоне средних и низких частот. Кроме того, восприимчивость к самым высоким частотам снижается с возрастом.

По этой причине не стоит гнаться за слишком широким диапазоном, выходящим за границы нашего восприятия. Например, некоторые производители указывают верхнюю границу в 30 000 Гц как особый признак качества динамиков — но оценить это нам не дано.

Кроме того, частотный диапазон — величина, которая сильно зависит от методов измерения. Например, в безэховой комнате колонка может выдавать импульсный сигнал в 30 кГц, но в автомобиле много поверхностей, которые поглощают или отражают звуки. В результате реальная верхняя граница может быть не более 15–22 кГц.  

Лучше отдать предпочтение колонкам с диапазоном частот от 20 Гц до 20–22 кГц. Всё, что выше или ниже, просто не воспринимается человеческим ухом и чаще указывается в характеристиках в маркетинговых целях.

Чувствительность показывает, с какой эффективностью колонка преобразует электрический сигнал в звуковой. Этим параметром часто пренебрегают, обращая внимание только на мощность. Однако чувствительность даже более важна, от неё зависит громкость звука и потребляемый акустической системой ток. 

Чувствительность определяется по громкости (точнее, звуковому давлению) звука частотой 1 кГц на расстоянии 1 метра от динамика, на который подаётся сигнал мощностью 1 Вт. Она измеряется в децибелах (дБ/1Вт/1м). И поскольку это логарифмическая величина, зависимость громкости от мощности не прямая. При увеличении мощности электрического сигнала вдвое громкость растёт на 3 дБ, вчетверо — на 6 дБ. Соответственно, более чувствительный динамик потребует от усилителя меньше мощности, чтобы звучать так же громко, как менее чувствительный.

В таблице ниже приведены значения, насколько увеличится громкость при увеличении мощности.

Приведём пример. Возьмём динамик с чувствительностью 85 дБ и подадим на него сигнал мощностью 2 Вт — мы получим звуковое давление, равное 88 дБ. При увеличении мощности сигнала до 8 Вт — 94 дБ. Колонке с чувствительностью 88 дБ для той же громкости понадобится всего 4 Вт, а чувствительностью 90 дБ — примерно 1,5 Вт.

При этом субъективный (оцениваемый человеческим ухом) рост громкости в два раза происходит при увеличении звукового давления на 10 дБ.

На некоторых колонках указывают чувствительность, измеренную в других единицах — дБ/2,83В/м. Это замер по стандарту EIA RS-426 с использованием тока напряжением 2,83 В. Однако эта система работает только для катушек с импедансом 8 Ом, потому что мощность сигнала при этом напряжении составит 1 Вт согласно формуле:

P = U²/R,  

где P — мощность, U — напряжение, R — сопротивление.

Подставляем соответствующие цифры и получаем следующий результат:

P = (2,83)²/ 8 = 8/8 = 1 Вт

Однако, если подставить в эту формулу сопротивление 4 Ом, то при подсчёте мы получим 2 Вт. Поэтому у четырёхомных динамиков реальная чувствительность при подаче сигнала мощностью 1 Вт будет на 3 дБ ниже, а у двухомных — уже на 6 дБ. По этой причине при покупке колонок желательно выяснить, каким методом проводились измерения чувствительности, так как указанные в аннотации цифры могут не соответствовать реальным параметрам.

Чем больше размер динамика, тем больше площадь диффузора. А значит, он может «раскачивать» больший объём воздуха, что важно для воспроизведения низких частот. При этом нужно учитывать, что чем крупнее колонка, тем медленнее её реакция на входящий сигнал (из-за инерции и массы). То есть крупный динамик лучше воспроизводит низкие частоты, но проваливается на средних и высоких. 

Что касается маленьких диффузоров, они вибрируют быстрее и откликаются на сигнал за меньшее количество времени. Поэтому такие колонки более качественно и детально воспроизводят средние и высокие частоты. Это хорошо заметно на недорогой акустике с одним динамиком для всего диапазона — небольшие модели могут неприятно визжать, проваливаясь в среднем и низком диапазоне (басов может вообще не быть). С увеличением размеров ситуация улучшается, но ненамного: средние частоты становятся чётче, но вот хороших, сочных басов вы точно не услышите.

По этой причине лучше использовать как минимум двухкомпонентную акустику с размером динамиков от 6,5 дюйма, а лучше от 8 — больше шансов получить неплохой мидбас. Ну а чтобы раскачать весь автомобиль и ощутить мощные вибрации, нужно устанавливать полноценный сабвуфер. Бюджетные однокомпонентные системы всё-таки больше подходят для радио — высокого качества и детализации звука от них ждать не стоит. 

Диффузор в акустике — сложный элемент, требующий правильного выбора материалов. Для этой детали важны два параметра, которые трудно совместить в одном устройстве: жёсткость и демпфирование (искусственное гашение колебаний диффузора, необходимое для чистоты и чёткости звучания).   

Жёсткие диффузоры передают колебания практически без изменений по всей площади — от центра к краям. За счёт этого исчезают провалы и пики АЧХ (амплитудно-частотной характеристики), звук становится более приятным для слуха, и музыку из таких динамиков можно слушать дольше без чувства усталости. Однако слишком жёсткий диффузор может «звенеть», особенно этим грешат металлические модели.

Полупластичные материалы здесь тоже не подойдут, потому что у такого диффузора будет двигаться только центральная часть, а края начнут колебаться в произвольном порядке. Звук у таких динамиков будет ещё хуже, чем у жёстких. Какой же тогда выбрать материал? Рассмотрим наиболее известные и сравним их плюсы и минусы. 

Целлюлоза

Как ни странно, но бумага остаётся самым сбалансированным материалом по жёсткости и демпфированию. Недорогие динамики обычно делают из прессованной целлюлозы. В более дорогих моделях используют метод литья — бумажная масса наносится на металлическую матрицу. При этом толщина материала уменьшается от центра диффузора к краям. Благодаря этому удаётся достичь оптимальных показателей жёсткости.

Несмотря на использование специальной пропитки, бумажные диффузоры со временем теряют параметры звучания. И это происходит быстрее, чем у синтетических или металлических диффузоров, так как в автомобиле больше вибраций, перепадов температуры и влажности, чем в помещении. 

Полипропилен

Хороший материал, который при правильном изготовлении диффузора обеспечивает отличный баланс характеристик. Обладает высоким демпфированием, и для увеличения жёсткости современные производители добавляют в полипропилен силикаты, кварц или слюду. 

Полипропиленовый диффузор оптимален как для домашней, так и для автомобильной акустики. Несмотря на репутацию материала для дешёвых колонок, он встречается в моделях среднего и дорогого сегмента с отличным звучанием. 

Углеволокно

Композитный материал на основе карбонового волокна, диффузоры из него делают методом формовки. Изделия получаются лёгкими и очень жёсткими. 

Карбоновые диффузоры редко применяются в широкополосной акустике — в основном их используют в сабвуферах, где они отлично раскрывают потенциал колонок. 

Алюминий

Алюминиевые диффузоры — очень жёсткие и лёгкие. Часто встречаются в премиальной акустике.

Холодное и резкое звучание алюминиевых диффузоров хорошо подходит для жанров музыки с высокой атакой, где задействованы в основном средние частоты: рок, метал, электроника. Также эти колонки хорошо сочетаются с шёлковыми и другими тканевыми твитерами — их мягкое звучание сглаживает металлическую тональность алюминия. А вот любителям джаза, классики и поп-музыки такие колонки не подойдут. 

Кевлар

Кевларовые диффузоры обладают очень высокой жёсткостью, но при этом у них есть какое-никакое демпфирование — в отличие от алюминия. Кроме того, некоторые производители выпускают композитные диффузоры, которые звучат более мягко, чем чисто кевларовые.  

Кевларовые диффузоры чаще всего встречаются в среднечастотных и мидбасовых динамиках размером до 8 дюймов, где они показывают себя с лучшей стороны. Эти колонки подойдут любителям рока, метала, электронной музыки, джаза и классики.

***

Выбор автомобильной акустики по параметрам — лишь подготовительный этап при создании своей оптимальной саунд-системы. Приглянувшуюся модель желательно протестировать в магазине, послушать разные жанры музыки на разной громкости. У многих продавцов есть выставочные образцы, которые можно оценить по личным параметрам. Обращать внимание на качество сборки и отсутствие повреждений перед покупкой динамиков тоже очень важно.