ΤΕΧΝΙΚΟ: "Η ΣΤΕΡΕΟΦΩΝΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΣΤΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ"

[Giovanni Dimitropoulos]

Η ΣΤΕΡΕΟΦΩΝΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΣΕ ΕΝΑ ΗΧΟΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ

Η δημιουργία της ψευδαίσθησης, ότι ο ακροατής έχει μπροστά του μια σκηνή πάνω στην οποία υπάρχουν οι μουσικοί δεν είναι μια εύκολη υπόθεση, ακόμα και για ένα οικιακό σύστημα υψηλής πιστότητας.
Η δημιουργία της ψευδαίσθησης είναι ακόμα δυσκολότερη στο χώρο του αυτοκινήτου, μια και τα πράγματα εκεί δυσκολεύουν ακόμα περισσότερο αφού τα υλικά του συστήματός μας δεν μπορούν να μετακινηθούν για να πετύχουμε καλύτερα τον στόχο μας (σε αντίθεση με τα συστήματα των σπιτιών μας!)

Ας δούμε λοιπόν τι ακριβώς συμβαίνει και τι λύσεις υπάρχουν πάνω στο θέμα

 

[Giovanni Dimitropoulos]

[align=center]Το πρόβλημα του imaging.[/align]



Η δημιουργία της ψευδαίσθησης ότι μπροστά στον ακροατή υπάρχει μια «σκηνή» με σαφείς θέσεις των μουσικών είναι ένα ψυχοακουστικό αποτέλεσμα. Έτσι το ηχοσύστημα πρέπει να έχει την ικανότητα να ξεγελά το μυαλό και τα αυτιά του ακροατή, δημιουργώντας του τελικά την ψευδαίσθηση της περιγραφής της θέσης των τραγουδιστών και των ομάδων των οργάνων μέσα στο χώρο, όταν κάποιο ηχογραφημένο κομμάτι αναπαράγεται από το ηχοσύστημα.

Η τυποποιημένη ηχογράφηση, η οποία έχει επικρατήσει στο εμπόριο είναι αυτή που ονομάζεται στερεοφωνική, το γνωστό μας stereo. Stereo σημαίνει ότι όλες οι πληροφορίες (μουσική, φωνητικά, περιβάλλον, ειδικά εφέ κ.λπ.) κατά την εκτέλεση γράφονται τελικά σε δύο κανάλια, το αριστερό και το δεξί). Η αίσθηση της στερεοφωνίας γίνεται αντιληπτή από τον ακροατή εξαιτίας της ύπαρξης των διαφορετικών ηχητικών χαρακτηριστικών που αναπαράγονται από κάθε κανάλι, ενώ σ’ αυτό συνεισφέρουν και οι διαφορετικοί χρόνοι άφιξης του ηχητικού κύματος στα αυτιά του ακροατή. Εξαιτίας, λοιπόν, της ύπαρξης της δικάναλης ηχογράφησης, το ιδανικό σύστημα αναπαραγωγής θα ήταν δύο, ξεχωριστά, ηχεία με ιδανικές ικανότητες στην αναπαραγωγή του ήχου, ενώ ταυτόχρονα δεν θα υπήρχε αλληλεπίδρασης (ανακλάσεις του ηχητικού σήματος) με το χώρο ακρόασης.

Ο ακροατής θα ήταν μπροστά από τα ηχεία με φορά προς αυτά, με τέτοιον τρόπο, ώστε να έχει την ίδια απόσταση με καθένα από αυτά. Πολλοί ίσως να ισχυριστείτε ότι κάτι τέτοιο, τουλάχιστον για το χώρο του αυτοκινήτου είναι αδύνατα και ίσως να έχετε και δίκιο. Ας δούμε, όμως, τι γίνεται στην περίπτωση των ακουστικών που είναι πιο «κοντά» σ’ αυτό που θεωρήσαμε πιο πάνω ιδανική κατάσταση.

Η μουσική από τα ακουστικά δεν επηρεάζεται ηχητικά από το περιβάλλον, επειδή το σήμα μπαίνει κατευθείαν στο κανάλι του αυτιού, το οποίο έχει πολύ μικρό όγκο. Έτσι δεν μπορεί να προστεθεί καμία πρώιμη ή όψιμη ανάκλαση (ηχώ), με αποτέλεσμα να μην επηρεάζεται η φάση ή τα χαρακτηριστικά της ενέργειας στα ακουστικά, επειδή αυτά ισαπέχουν από καθένα από τα δύο τύμπανα των αυτιών. Τα ακουστικά ουσιαστικά αναπαράγουν μόνο ότι υπάρχει στην ηχογράφηση, χωρίς όμως να έχουν τη δυνατότητα να «προσφέρουν» μέρος του ηχητικού κύματος του δεξιού καναλιού στο αριστερό αυτί και αντίστροφα, πράγμα που τελικά δίνει την αίσθηση μιας μαζεμένης στο κέντρο του κεφαλιού στερεοφωνικής εικόνας.

Παρόμοια, μπορούμε να πούμε ότι και το αυτοκίνητο, προσφέρει αρκετά από τα χαρακτηριστικά των ακουστικών. Ο χώρος ακρόασης είναι μικρός και έτσι υπάρχουν ανακλάσεις που είναι ιδιαίτερα κοντά στο κυρίως σήμα. Με προσεκτική επιλογή των σημείων τοποθέτησης των ηχείων, ώστε να «κοιτούν» τον ακροατή, μπορούμε να αυξήσουμε την ποσότητα των ηχητικών κυμάτων που ακούμε άμεσα και να μειώσουμε την αντίστοιχη ποσότητα των κυμάτων που ακούμε από ανακλάσεις. Ο σκοπός είναι να μειώσουμε την επίδραση του περιβάλλοντος στην αναπαραγωγή του ήχου. Θυμηθείτε ότι το περιβάλλον δεν συμμετέχει στην περίπτωση των ακουστικών. Τα ακουστικά αλληλοεπιδρούν μόνο με το χώρο του αυτιού.

Πρέπει να διευκρινίσουμε εδώ, ότι αναφερόμαστε στις επιπρόσθετες ανακλάσεις στο χώρο αναπαραγωγής του ήχου και όχι στις αντίστοιχες που δημιουργούνται στο χώρο της ηχογράφησης. Ας περάσουμε τώρα και στο πρακτικό μέρος της υπόθεσης.

 

[Giovanni Dimitropoulos]

[align=center]Μια πρώτη προσέγγιση.[/align]


Η κοινή λογική στην τοποθέτηση των ηχείων, ώστε να ενισχύσουμε τις ικανότητες δημιουργίας στερεοφωνική εικόνας (imaging), είναι να τοποθετήσουμε το midrange οπουδήποτε ταιριάζει στην πόρτα, ενώ το tweeter όσο γίνεται πιο ψηλά, είτε στην κονσόλα, είτε στην πόρτα. Αυτός είναι ο τρόπος να δώσουμε στον ήχο μας το «ύψος» που χρειάζεται. Η ιδέα είναι ότι όσο πιο ψηλά είναι τοποθετημένα τα tweeter, τόσο πιο ψηλά θα είναι το «είδωλό» μας (image) και αντίστροφα.

Αυτό βέβαια δεν είναι υποχρεωτικά σίγουρα. Στην πραγματικότητα, οι φυσικές θέσεις των ηχείων δεν έχουν μεγάλη σχέση με την αντίληψη του ακροατή για τις διαστάσεις της στερεοφωνικής σκηνής. Επίσης, ο διαχωρισμός των tweeter από τα midrange αλλοιώνει σε κάποιο βαθμό την ποιότητα του ήχου. Γιατί, όσο πιο κοντά είναι αυτά τα δύο, τόσο καλύτερα αποτελέσματα έχουμε όσον αφορά το imaging, αλλά όσον αφορά και την τονική ακρίβεια κατά την αναπαραγωγή. Χωρίζοντας, όμως, τα μεγάφωνα στο χώρο του αυτοκινήτου μπορούμε να «πετύχουμε» πιο εύκολη ανεύρεση κατάλληλης θέσης, αφού ο χώρος του αυτοκινήτου είναι σχετικά περιορισμένος και «δύσκολος».

Έτσι το tweeter και το midrange, πρέπει να είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο, ώστε να ακούγονται καλύτερα και να επιτυγχάνεται ο στόχος του imaging. Επιπλέον πρέπει αν σκεφτούμε το χρόνο άφιξης του ήχου από τα ζεύγη των tweeter και midrange. Ο πιο εύκολος τρόπος να χειριστούμε το χρόνο άφιξης είναι να αλλάξουμε τη θέση τους μεταβάλλοντας έτσι και το χρόνο άφιξης του ηχητικού κύματος στα αυτιά του ακροατή. Υπάρχουν πολλά σημεία όπου τα μεγάφωνα των υψηλών και των μεσαίων μπορούν να τοποθετηθούν.

Κάθε μία έχει διαφορετικό χρόνο άφιξης. (Εδώ θα πραγματευτούμε μόνο με τη σχέση της θέσης των t/m με το χρόνο άφιξης και όχι με την έξοδο των ηχείων εκτός άξονα, η οποία είναι πολύ σημαντική). Αυτό το αποτέλεσμα στους χρόνους άφιξης, οφείλεται στην απόσταση την οποία διανύει ο ήχος, τόσο από την αριστερή, όσο και από τη δεξιά περιοχή που είναι τοποθετημένα τα μεγάφωνα στο χώρο του αυτοκινήτου.

Αυτό περιγράφεται ως Μήκος Διαδρομής Ακουστικού Σήματος (Acoustic Signal Pathlength). Έτσι έχουμε ένα δεξί και ένα αριστερό μήκος διαδρομής, ενώ η διαφορά αυτών των δύο ονομάζεται «εκτροπή» (offset). Κάθε ένα, λοιπόν, ηχείο στο σύστημά μας έχει το δικό του μήκος διαδρομής σήματος και την αντίστοιχη εκτροπή.

 

[Giovanni Dimitropoulos]

[align=center]Περισσότερες λύσεις.[/align]


Η λύση, συνεπώς, για ένα σωστό imaging σε οποιοδήποτε ηχοσύστημα είναι η εξής: Να φροντίσουμε έτσι ώστε η εκτροπή μεταξύ των αριστερών και δεξιών t/m (ζεύγη tweeter και midrange) να είναι η μικρότερη δυνατή στα αυτιά του ακροατή. Αν τοποθετήσουμε τα t/m ψηλά στην πόρτα του αυτοκινήτου, θα έχουμε μια διαφορά στο μήκος διαδρομής μεγαλύτερη των 70 cm ανάμεσα στα αριστερά και δεξιά ηχεία και τ’ αυτιά μας.

Ας υποθέσουμε, ότι κάποιος βρίσκεται στο κάθισμα του οδηγού, τότε το μήκος διαδρομής των αριστερών ηχείων είναι περίπου στα 70 cm , ενώ τα αντίστοιχα στη μεριά του συνοδηγού έχουν μήκος περίπου 140 cm (ανάλογα πάντα με το μέγεθος του αυτοκινήτου). Σ’ αυτό το σημείο, η κοντινότερη πλευρά ηχείων γίνεται ο κυριότερος και πιο σημαντικός συντελεστής στη δημιουργία μιας «μονόπαντης» στερεοφωνικής εικόνας. Αυτό γίνεται επειδή το κοντινότερο ηχείο ακούγεται πρώτο και συνήθως δυνατότερα, αφού είναι πιο κοντά στ’ αυτιά. Δεν θα μπορέσουμε να ακούσουμε ένα κεντρικό «είδωλο» αν δεν αυξήσουμε την ένταση του απομακρυσμένου ηχείου (ή αν αντίθετα μειώσουμε αυτήν του κοντινότερου) ώστε να μειώσουμε τη διαφορά στους χρόνους άφιξης.

Αυτή η εξισορρόπηση μπορεί εύκολα να γίνει, εν μέρει, με τη χρήση του ρυθμιστή ισορροπίας (Balance), η οποία όμως δημιουργεί το εξής αποτέλεσμα: το ηχητικό αποτέλεσμα διορθώνεται για την πλευρά του οδηγού, ενώ για το συνοδηγό το αποτέλεσμα είναι τραγικό. Και βέβαια η χρήση του ρυθμιστή ισορροπίας βελτιώνει μόνο μικρές διαφορές σαν αυτές που αναφέραμε παραπάνω. Η διαφορά του μήκους διαδρομής βελτιώνεται περίπου κατά 30 cm, τοποθετώντας τα t/m στο κάτω μέρος κάθε πόρτας.

Πολλοί, ίσως, να απορήσουν ή ακόμα και να εκπλαγούν, αλλά όπως προείπαμε το ύψος τους «ειδώλου» της μουσικής δεν ακολουθεί, πάντα, τις φυσικές θέσεις των ηχείων. Με αυτό το αντιστάθμισμα έχουμε ήδη μια βελτίωση στο imaging. Είμαστε ικανοί να έχουμε σε σημαντικό βαθμό ένα κεντρικό είδωλο και ρυθμίζοντας την ισορροπία (balance), βελτιώνουμε ακόμα περισσότερο, είτε τη μεριά του οδηγού, είτε του συνοδηγού. Βλέπουμε, λοιπόν, ότι έχοντας τα t/m όσο πιο μακριά γίνεται από τον ακροατή, πετυχαίνουμε μια εξισορρόπηση ανάμεσα στα δύο μήκη διαδρομής.

 

[Giovanni Dimitropoulos]

Τι γίνεται, όμως, αν θέλουμε να αυξήσουμε ακόμη περισσότερο τα μήκη διαδρομής, ώστε να βελτιωθεί ακόμη περισσότερο το imaging;

Ένα επόμενο βήμα θα ήταν η τοποθέτηση των t/m στο kickpanel, στο χώρο δηλαδή μπροστά από την πόρτα, δίπλα στα πόδια του επιβάτη. Το αποτέλεσμα είναι άμεσο. Μ’ αυτόν τον τρόπο μπορούν να βελτιωθούν περιπτώσεις όπου η διαφορά στα μήκη διαδρομών είναι αρκετά μεγάλη. Τώρα έχουμε σχεδόν ίσους χρόνους άφιξης στον ακροατή από τα t/m, όμως η ενέργεια άφιξης που αντιλαμβανόμαστε δεν είναι ίση εξαιτίας του υπερβολικού εύρους των ηχητικών κυμάτων «εκτός άξονα» (off-axis) από την αριστερή πλευρά.

Για να το διορθώσουμε αυτό, χρειάζεται να τοποθετήσουμε τα ηχεία πάλι πίσω στο «άξονα» (on-axis), ώστε να στοχεύουν στον ακροατή. Θυμηθείτε ότι η αιτία που το κάνουμε αυτό, είναι να εξισορροπήσουμε την ενέργεια άφιξης που αντιλαμβανόμαστε από τα ηχεία. Τοποθετώντας τα t/m στο kickpanel έτσι ώστε η γενική κατεύθυνσή τους να είναι προς το λαμπάκι της οροφής, πετυχαίνουμε στη χειρότερη περίπτωση ένα εύρος 30 μοιρών εκτός του άξονα, τόσο για τα δεξιά, όσο και αριστερά ηχεία, τόσο για τον οδηγό, όσο και το συνοδηγό. Αφότου έχει επιτευχθεί αυτό μια φορά, το ηχοσύστημα έχει ήδη εισέλθει σε έναν καινούργιο κόσμο ακουστικής ολογραφίας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τοποθετώντας τα t/m κάτω στο kickpanel ώστε να «σημαδεύουν» τον ακροατή, πετυχαίνουμε αντιστάθμισμα στο μήκος διαδρομής του σήματος μεταξύ 15 και 25 cm (προσπαθώντας πάντα να ελαχιστοποιήσουμε το μέγεθος αυτό).
Οι χρόνοι άφιξης και η ενέργεια άφιξης του ήχου από το αριστερό και το δεξί t/m θα είναι περίπου ίσοι.

Η τελευταία εξέλιξη στην αναζήτηση βελτιωμένου imaging μας οδήγησε στη χρησιμοποίηση ενός ηχείου, μη συμβατικού, αντίθετο με τα καθιερωμένου τύπου, που υπάρχουν στο χώρο του αυτοκινήτου. Αυτό το ηχείο από τη μια αυξάνει το συνολικό μήκος διαδρομής και άρα μειώνει τη διαφορά της απόστασης (offset). Τα ηχεία αυτά είναι οι γνωστές «κόρνες» - ή όπως επί λέξει μεταφράζονται «Κυματοδηγοί» (Waveguides). Όπως και τα kickpanel, οι κόρνες τοποθετούνται με τρόπο ώστε να αντικρίζουν και να «βλέπουν» τον ακροατή, εξισώνοντας έτσι την ενέργεια άφιξης. Η μόνη διαφορά είναι ότι οι κόρνες δεν τοποθετούνται στο πάτωμα, αλλά στο κάτω μέρος του ταμπλό του αυτοκινήτου, πάνω από τα πόδια των επιβατών.

Και τώρα μπορούμε πλέον να μιλήσουμε για μεγάλο μήκος διαδρομής, ενώ τα ηχεία έτσι επεκτείνονται πολύ πιο πίσω από το επίπεδο του ταμπλό. Με τις κόρνες η εκτροπή φτάνει μόλις τα 10 με 15 cm. Το παραπάνω γεγονός είναι μόνο μία από τις αιτίες που αυτά τα μεγάφωνα πλεονεκτούν από τα συμβατικά t/m.

Οι κόρνες αποτελούνται από ένα μεγάφωνο σε κάθε κανάλι. Έχουν την ικανότητα να αναπαράγουν ένα πολύ μεγάλο εύρος φάσματος εξαιτίας της συμπιεσμένης μορφής του οδηγού συχνοτήτων που χρησιμοποιούν. Με το να έχουμε ένα ηχείο σε κάθε κανάλι πετυχαίνουμε αυτό που ονομάζουμε πηγή μοναδικού σημείου. Όταν χρησιμοποιούμε πολλαπλά ηχεία βασιζόμαστε στην αμοιβαία σύζευξη αυτών (γι’ αυτό άλλωστε πρέπει να διατηρούμε τα συμβατικά tweeter και midrange κοντά το ένα στο άλλο), στη σωστή πολικότητα ανάμεσα στα κανάλια μεταξύ των t/m και σωστή φάση στο σημείο διαχωρισμού των συχνοτήτων (crossover point) ώστε να βοηθήσει στη δημιουργία του imaging. Με το να έχουμε στις κόρνες ένα ηχείο ανά κανάλι, η πολικότητα μεταξύ των ξεχωριστών t/m και η φάση στο σημείο διαχωρισμού δεν υφίστανται και το σύστημά μας έχει απλοποιηθεί.

 

[Giovanni Dimitropoulos]

[align=center]Συμπερασματικά[/align]


1)Η τοποθέτηση του μεγαφώνου των μεσαίων στην πόρτα του αυτοκινήτου είναι ιδιαίτερα βολική, αλλά μοιραία η απόσταση του με το τουίτερ δημιουργεί προβλήματα.

2)Η τοποθέτηση του μιντρέιντζ κοντά στο τουίτερ είναι απαραίτητη για να επιτευχθεί καλή ηχητική συμπεριφορά του συστήματος.

3)Η τοποθέτηση των τουίτερ στο ύψος του καθρέφτη είναι μια από τις πλέον συνηθισμένες.

4)Η δημιουργία Kick panels κάτω από το ταμπλό συνδυάζει κοντινή τοποθέτηση των μεγαφώνων υψηλών και μεσαίων και καλές επιδόσεις στον τομέα της δημιουργίας πειστική στερεοφωνικής εικόνας.

5)Η κατασκευή ενός door panel στο ύψος του καθρέφτη στην πόρτα, επιτρέπει τη σωστή τοποθέτηση των μεγαφώνων των υψηλών και μεσαίων.

6)Τα μεγάφωνα κόρνας προσφέρουν μια ελκυστική λύση για τη δημιουργία μιας πειστικής στερεοφωνικής εικόνας στο χώρο του αυτοκινήτου.

7)Τα μεγάφωνα κόρνας τοποθετούνται συνήθως κάτω από το ταμπλό του αυτοκινήτου και η παρουσία τους είναι ιδιαίτερα διακριτική.

8)Η τοποθέτηση του μεγαφώνου των υψηλών σε ένα door panel χαμηλά στην πόρτα βελτιώνει τη συμπεριφορά του συστήματος στη δημιουργία στερεοφωνικής εικόνας, αλλά δημιουργεί προβλήματα τονικής ισορροπίας, αφού το τουίτερ είναι σημαντικά εκτός ακουστικού άξονα.