62 динамика: проект Audi Sound Concept
Глаза Петера Гляйма загораются, когда он увеличивает громкость. Этот инженер работает в Отделе разработки информационно-развлекательных систем на заводе Audi в Ингольштадте, где руководит проектом Audi Sound Concept. На этот раз его подопытный — Audi Q7, в салоне которого скрывается своеобразная передвижная hi-fi студия, спроектированная с использованием совершенно нового технологического подхода.
Основа Audi Sound Concept — это физический принцип, называемый синтезом волнового поля, который гласит: фронт любой отдельной волны также может считаться наложением отдельных волн. В мире акустики это означает, что звуковую волну можно воссоздать при помощи множества небольших источников звука, расположенных рядом друг с другом вдоль всего волнового фронта.
Этот принцип был впервые использован голландскими учёными в конце
Одной из движущих сил в изучении синтеза волнового поля является Фраунгоферский Институт цифровых медийных технологий (IDMT) в городе Ильменау. Марка Audi начала совместную научную работу с IDMT пять лет назад. Все наработки по проекту воплотились в прототипе Audi Q7, припаркованном в мастерской. Значительную часть багажника автомобиля занимает мощный усилитель, подсоединённый кабелями к трём компьютерам.
На Audi Q7 установлено 62 динамика — пять низкочастотных и пять высокочастотных динамиков плюс 52 динамика среднего диапазона в панели приборов под ветровым стеклом, в стойках крыши и дверях. В каждый дверной проём с присущим Audi мастерством встроено по пять устройств. Специалисты вырезали в листовом металле необходимые отверстия, изготовили новые гнёзда и убрали вниз внутренние ручки дверей.
«Готовьтесь удивляться», — говорит инженер Гляймс и увеличивает громкость. Из динамиков раздаётся громоподобный звук — искусная смесь музыки, шума дорожного движения и звуков животных. В этой акустической круговерти слушателя сопровождает женский голос, порхающий вокруг него то вправо, то влево. Всё это время испытуемый продолжает слышать звуки проезжающих автомобилей и рев львов. При этом создается впечатление, что марширующий ансамбль шагает из стороны в сторону прямо по салону Audi Q7, а под потолком наматывает круги вертолет.
«Это специально созданный материал звукового поля, — объясняет Гляйм. — Он состоит из 32 дорожек с конкретной пространственной информацией по каждой из них. В данный момент на рынке просто не существует подходящего аудиоматериала, поскольку нет аудиоустройств, способных его воспроизвести. Однако ряд киностудий уже снимают фильмы по такому методу».
Новый стереозвук: виртуальная сцена
Тем не менее, синтез звукового поля не нуждается в специальном материале, чтобы продемонстрировать свои возможности. Он способен превратить самые обычные стереосигналы в абсолютно новые акустические образы. Как объясняет Гляйм: «Мы можем воссоздать любой фронт волны. При помощи стерео мы можем создать такой звук, будто два динамика находятся снаружи машины. Также, при помощи компьютера, мы можем добавить любое необходимое пространственное ощущение — не как звуковой эффект, а как математически точную имитацию».
Последний пример тоже очень убедителен. Вокал раздаётся далеко слева, будто из одного угла мастерской, а звук гитары — из другого. Это впечатление остаётся неизменным независимо от того, сидит ли слушатель за рулём или на заднем правом сиденье Audi Q7. Качество звука, как всегда, остаётся на высшем уровне — искристые высокие частоты, кристально чистый средний диапазон и мощный бас. Даже легкое дребезжание струн от прикосновения пальцев гитариста воспроизводится с необычайной точностью.
«Наша цель — продемонстрировать всё, на что способна технология, коснуться границ возможного, — объясняет Дэнис Крэде, руководитель Отдела разработки звуковых систем Audi. — Всё, что мы сейчас узнаём, будет использовано в звуковых системах завтрашнего дня. Это похоже на гонки: многое из того, что сначала обкатывается на гоночных трассах по всему миру, потом дорабатывается и используется в серийных автомобилях. Проект Audi Sound Concept — это гонка в мире акустических систем».
Разнообразие технологий: разработка систем развлечений Audi
Audi Sound Concept — самый передовой проект ингольштадтских разработчиков развлекательных систем. Марка Audi за короткий срок накопила обширный опыт в сфере качественного звука. Бренд начал своё сотрудничество с высококлассным американским поставщиком Bose ещё двадцать лет назад, а сотрудничество с Bang & Olufsen началось на пороге нынешнего тысячелетия.
Марка Audi начала предлагать продвинутую звуковую систему от датских волшебников звука в премиум-седане Audi A8 осенью 2005 года. 14 активных динамиков, включая две акустические линзы с решётками из анодированного алюминия и мощностью усилителя в 1100 ватт, впервые перенесли звук высочайшего уровня непосредственно из лаборатории в салон автомобиля. Открытое объявление о сотрудничестве между компаниями стало еще одним прорывом в европейском автомобилестроении. Этот союз оказался успешным для обеих сторон: аудиосистему Bang & Olufsen заказывают более 10% покупателей Audi A8 и Audi Q7.
Если новую модель Audi требуется оснастить усовершенствованной аудиосистемой или акустикой премиум-класса, производство компонентов берут на себя предприятия Bose или Bang & Olufsen. Инженеры Audi составляют точные технические требования, в которых указываются параметры системы: тип, число и место установки динамиков, их характеристики, дизайн усилителя и подходящий автомобилю звук.
В города Эслинген в Германии и Струер в Дании отправляют прототипы автомобилей. Там партнёры работают над динамиками, акустическими экранами, усилителями и акустическими алгоритмами. Последний шаг — это тонкая настройка звука, выполняемая совместно со специалистами Audi в Ингольштадте. «Комиссия по звуку», которая включает в себя представителей всех отделов компании, отвечающих за окончательное одобрение и утверждение проекта.
Насколько звук в новом Audi A8 близок к студийному оригиналу? «Определяющими факторами всегда были места установки динамиков в автомобиле и качество компонентов, — объясняет Гляйм. — Если вы заказываете автомобиль с продвинутой аудиосистемой, вы получите лучшую в мире акустику. Многие динамики имеют мембраны, сделанные из стекловолоконного состава, обладающего очень естественным звуком с линейными характеристиками».
Чистый звук технически возможен — но не востребован. «Линейная частотная характеристика в автомобиле была бы скучной», — говорит Гляйм. — Тесный салон не позволяет звуку распространяться, как по гостиной. Подушки и обивка поглощают его, из-за чего нужно в несколько раз усиливать низкие частоты. Этим занимается тонкая электронная аппаратура, которая «доводит» звук при помощи звукового процессора.
«При проектировании систем для компактных и спортивных Audi мы делаем акцент на развлечении, — объясняет инженер звуковых систем. — В Audi A8 и Audi Q7 звук более утончённый и естественный. Однако абсолютного идеала не существует, поскольку каждый человек воспринимает звук по-своему».
Собственные разработки: акустические системы Audi
Помимо акустики премиум-класса и усовершенствованных систем от компаний-партнеров Audi предлагает и другие — например, Audi sound system, обеспечивающую великолепное качество звука. Поскольку разработка и настройка аудиосистем велась силами специалистов Audi, марка накопила обширный опыт в данной области.
Центр электроники, созданный на заводе в Ингольштадте в 2003 году, включает в себя звуковую лабораторию, где на стадии проектирования проводится доскональное тестирование аудиосистем. Инженеры изучают предложенные поставщиками динамики и усилители, проверяют уровень качества в ходе многочисленных сравнительных тестов.
Эта лаборатория оснащена оборудованием стоимостью примерно в 10 миллионов евро — начиная с микрофонов и особого испытательного стенда для усилителей, разработанного специально по заказу Audi, и заканчивая лазерным виброметром. Этот прибор с помощью лазера сканирует вибрирующие поверхности — мембрану динамика, его корпус или дверь, в которой он установлен.
Полученные графики позволяют установить, правильно ли колеблется мембрана вдоль всей поверхности. «Зачастую дефекты динамиков — это просто вопрос дизайна, — говорит коллега Гляйма, Вольфрам Йенн. — Как правило, производитель может избавиться от них при помощи незначительных изменений — например, изменив характеристики кривизны или наложения бумаги и резины по бортам».
Динамики анализируются в специальной тестовой комнате звуковой лаборатории Audi — помещении внутри помещения. Тестовая комната опирается на эластомеровые опоры и полностью отделена от остального здания. Это абсолютно необходимо, учитывая её непосредственную близость к испытательному динамометру с вращающимися барабанами.
По всем шести сторонам тестовой комнаты установлены большие стекловолоконные клинья, покрытые шёлком и разделяющие звук. В качестве пола служит натянутая проволочная сетка.
Эта комната акустически мертва — человеческий голос здесь теряет свои краски. Эту комнату также часто используют для оптимизации рабочих шумов в салоне, то есть настраивают звук переключения поворотных выключателей и рычагов. «Насколько нам известно, ни у кого из наших конкурентов нет такого оборудования», — говорит Йенн.
Комната для прослушивания
Если тестовая комната предназначена для математического анализа, то примыкающая к ней комната для прослушивания основана на субъективном восприятии. Это тоже акустически совершенное помещение в помещении — специальные двойные изолированные деревянные стены позволяют добиваться только линейных отражений. Установленная здесь чётко настроенная высококачественная звуковая система стоит около 100 000 евро, а её ламповые выходные каскады по размеру сравнимы с небольшим холодильником.
«Комната для прослушивания — это наше увеличительное стекло, — объясняет Йенн, — которое показывает, что на самом деле записано на CD или DVD. Это важно, потому что наши уши быстро привыкают к звуку и иногда интерпретируют ошибки записи, как интересные эффекты. Мы тестируем образцы динамиков вслепую. Мы можем сравнить их с идеалом и „перенастроить“ наши уши».
Благодаря подробным тестам и сравнениям звукоинженеры Audi могут составить для поставщиков чёткие технические требования. Ещё один элемент успеха — это тесное сотрудничество между отделами Audi по Техническому развитию, Производству и Контролю качества. Это позволяет учитывать в разработке новых звуковых систем требования повседневного производства и отзывы клиентов.
По словам Гляйма, как результат, за последние годы Audi удалось значительно повысить качество звуковых систем. Инженеры постоянно учатся — в быстром темпе, день за днем. Марка с четырьмя кольцами на эмблеме намерена и в дальнейшем укреплять свое лидерство в сфере разработки высококачественной акустики.