Csúcshifi az Audi zászlóshajójában

© audi.hu

Az Audi és a Bang&Olufsen együttműködése 2000-ben kezdődött. Az Audi a gépkocsikban alkalmazható legmagasabb hangzáshűségű audio-rendszerekkel kapcsolatos követelményeket a Bang&Olufsen céggel együttműködve oldotta meg. A szobai hi-fi szegmensben régóta megfigyelhető az úgynevezett mid-fi és az igazán magas hangzáshűségű készülékek közötti különbség. A digitális elektronikus összeállítások integrálása és költségcsökkentése a hanszórók nagyon jó szimulációs eszközeivel együtt lehetővé tették, hogy igen jó és olcsó lejátszó rendszerek álljanak rendelkezésre. Ahhoz azonban, hogy a zene legapróbb részletei is élvezhetők legyenek, ki kell használni minden technikai lehetőséget – ám ez természetesen kihat a költgégekre is.

Ugyanez érvényes a gépkocsiba épített hangrendszerekre is. A manapság használatos technológia olyan, hogy a hangminőség további érdemleges növelése nem lehetséges. A jelenlegi hátrányok közé sorolható a korlátozott dinamika és a hangzás térbeliségének lehatárolása, a hangszórók időbeli reagálása és a rendszerek integrációja.

A gépkocsiban lehetséges teljesítményfelvételt az akkumulátor feszültsége behatárolja. Az erősítők által leadható teljesítményt nagy erőfeszítéssel sikerült 20 wattról 100-ra növelni. Autók esetében a dinamikatartomány alsó részét a jármű belsejében érzékelhető működési zajok határolják be: ezek tipikus szintje 60 dBA. Annak érdekében, hogy a zene tisztán legyen érzékelhető, bizonyos különbséget kell létrehozni a zene és a működési zaj hangereje között: kb. 100 mW használandó a szükséges 80 dBA eléréséhez. Ez azonban csak a pianissimo esetében van így. Amikor a teljes zenekar tutti részt játszik, a hangszint kb. 30 dBA-ról összesen 110 dBA-ra növekszik. Ez sokkal nagyobb elektromos teljesítményt tesz szükségessé, miután az emberi fül által érzékelhető hangerő/dinamika növekedéshez exponenciálisan növelt elektromos teljesítményre van szükség.

Miután a zene általában négy csatornán keresztül érkezik, a hangszórónkénti névleges átlagteljesítmény 25 watt. Fülünk azonban csak akkor élvezi a zenét, ha az torzításmentes, vagyis a hangerőváltozás interferenciamentes az átlag- és a csúcsérték között. Tipikus zenei jelnél az átlagos és a csúcsérték közötti különbség 1:4 aránynál valósul meg. Az ehhez a hangerőkivezérléshez szükséges teljesítménykimenet négyzetesen növekszik. Ennek eredményeként a 25 W torzításmentes reprodukálásához annak 16-szorosa, azaz 400 watt szükséges. Az Audi maximális hanghűségű audio-rendszerének fejlesztésekor az elérendő cél 1000 watt zenei teljesítmény volt.

A hangsugárzó által létrehozott zenei reprodukció minősége nagy mértékben függ attól, hogy hová építették be, valamint attól, hogy milyen magának a hangszórónak a felépítése. A frekvencia reprodukálása mellett az időbeli reagálást – más szóval azt, hogy a hangsugárzó, mint mechanikailag rezgő rendszer miként követi az elektromos rendszert – nagy mértékben a ház kialakítása határozza meg. A legtöbb jármű audio-rendszer esetében a hangszórókat szabadon építik be az ajtókba. Ez azt jelenti, hogy a hangszóró-ház szerepét az ajtó tölti be. Ebből következőleg az akusztikai tulajdonságok eredendően nem határozhatók meg. Ezért az Audi audio-rendszerében az összes hangszórót zárt ház foglalja magába. Ily módon a tranziens visszhang és az utózengés pontosan kiszámítható előre.

© audi.hu

Az Audi továbbfejlesztett B&O audio-rendszere 14 csatornán működik. Mindkét első ajtóban egy-egy 90 milliméteres kétutas, közepes hangszóró található különálló egyliteres házban egy 140 milliméteres, 2,5 literes mélyhangsugárzó társaságában. A magas hangot a műszerfalból kinyúló „akusztikai lencse” hangszórók szolgáltatják. Központi hangforrásként 70 milliméteres, tölcsér alakú hangszóró szolgál. A 130 milliméteres mélysugárzó kétliteres, ezt egy 25 milliméteres csipogó egészíti ki. A szubbasszus hangokat 200 milliméteres, tízliteres házban elhelyezett alsó mélysugárzó reprodukálja. A 70 millimeteres, szélessávú surround (térhatást keltő) hangszórókkal együtt ez a kalaptartó alatt található.

Az első magashangsugárzók az új audio-rendszer legfontosabb elemei közé tartoznak. Ezek esetében az „akusztikus lencse” technológiáját alkalmazzák. A nagy csillapítású, rétegelt bársonnyal bevont, visszaverő bordázattal ellátott dóm a hangot egy ellipszoid térbe irányítja. Az ellipszis alakú fal által visszavert hullámok mindegyike egyazon fókuszponton halad át – innen az „akusztikus lencse” elnevezés. E megoldás előnye, hogy akusztikai szempontból ideális, pontokból formált hangforrás valósítható meg

A hangminőség szempontjából a visszaadás tisztasága és áttetszősége igen fontos tényező. Lényeges, hogy a különböző jelek a hangszóró csillapítása közben ne szuperponálódjanak egymásra. A tömeg-rugó szerkezet következtében minden hangszóró hajlamos a rezonanciára. Ezt azonban az erősítő korlátok közé szorítja, mivel a hangszóróban létrejövő feszültségjel visszacsatolódik az erősítőhöz.

A mélyhangszóró 8 Ohmos tekercsellenállása (impedanciája) nagyon magas csillapítási érték elérését teszi lehetővé, ami kiváló átmeneti viselkedést eredményez.

Az Audi audio-rendszerében igény esetén 1100 watt teljesítmény áll rendelkezésre, amit két erősítő szolgáltat. A nagy teljesítményű erősítő a négy mélyhangsugárzóhoz négy csatornán egyenként 125 watt teljesítményt juttat, egy 250 wattos csatorna pedig a subwoofert táplálja. A második erősítő (DSP) végzi a jelek előállítását és kilenc, egyenként 35 wattos kimenetén keresztül szolgáltatja az energiát a térhatást előidéző hangszóróknak és a magashangsugárzóknak (csipogóknak).

Az audio-jelfeldolgozás az A8-ben kizárólag digitális úton történik. Más szóval, a CD-ről érkező forrásadatok minőségromlás (digitális-analóg-digitális konvertálás) nélkül kerülnek a DSP erősítőhöz. Mind a tizennégy csatorna számára külön-külön történik a jelfeldolgozás a frekvenciamenetre, a fázismenetre, a késedelmi idő korrekciójára, valamint a szintszabályozásra, a dinamikai beállításra és a térhatás-keltésre vonatkozólag. Ez biztosítja, hogy a csatornák között ne legyen áthallás és a DSP-erősítő dinamikatartománya optimálisan kihasználható legyen.

Különösen nagy figyelmet fordítottak a térhatású (surround) hanghatás minőségére. Jelenleg a legtöbb hangforrás (CD és DAB) csak két programozott kimenő csatornával rendelkezik (sztereó); annak ellenére, hogy ezeket a sztereó-csatornákat használjuk, a cél az, hogy a vásárlók élvezhessék a térhatású hangzás előnyeit, amit azzal jellemezhetünk, hogy két kimenő csatornánál többet hasznosítunk. Más szóval, a speciális térhatású jelet a két csatorna jeleiből minden egyes hangszóró számára egy speciális program számítja ki.

A nagy teljesítményű erősítő gépkocsikban igen előnytelen körülmények között működik, hiszen a beépítési tér korlátozott, általában kárpitozott burkolatok mögött helyezkedik el, és a környezeti hőmérséklet gyakran meghaladja a 70 Celsius fokot. Az erősítő nagy teljesítménye teljesen új kialakítást tett szükségessé. A fejlesztő partner B&O ICEpower erősítői több előnyt egyesítenek: nagy hatékonyságúak, működésükre nem jellemző az alacsony frekvenciákon és a magas terhelésken jelentkező torzítás, dinamikai tartományuk pedig 115 dB.

Az optimális hangvisszaadás szempontjából általános alapfeltétel, hogy a frekvenciamenet (ferkvenciaátvitel) lineáris legyen. A frekvenciamenet kis mértékű eltérése gyakran megengedett annak érdekében, hogy a zenei felbontóképesség a lehető legnagyobb lehessen. A gépkocsiban azonban a motor- és a haladási zaj következtében nagyjából 60 dB alacsony frekvenciájú zajszint van jelen, ami szükségessé teszi a frekvenciamenet módosítását A gépkocsi belsejében a keletkező hangjel tartalmazza a zenét, az utasok társalgását, továbbá a felvett interferencia-zajokat; az interferenciát kiszűrik és a zenét megfelelően módosítják Ez a dinamikus módosítás jelentős mértékben javítja a hangminőséget.

Szintén nagyon fontos, hogy a zene visszaadása térhatású legyen, vagyis tükrözze a színpadképet. Itt az a feladat, hogy a rendszer egyenlítse ki a gépkocsi belsejében adódó korlátozó tényezőket: a hallgatók aszimmetrikusan helyezkednek el a hangszórókhoz képest, a hangzástér nagyon korlátozott és az elöl, illetve hátul ülők számára csak egyazon kiegyenlített térhatású hang előállítása lehetséges.

Ez a hatás megmutatkozik abban, hogy a zenei élmény az előadótér méretétől is függ, például egy orgona hangja a katedrálisban érvényesül a legjobban. Ennek a hatásnak a mesterséges előidézésére a zenéhez nagy mennyiségben kell hozzáadni korai, irányított visszaverődő hangot és késői szétterjedő hangot.

A térhatású hangzás előállítása a gépkocsiban új kihívást jelent. Az Audi nem tekinti az egész autót egyetlen hangzó térnek. Annak érdekében ugyanis, hogy megfelelő térhatást lehessen elérni az elöl ülők számára, a térhatást biztosító hangszórókat viszonylag hangosra kell beállítani. Ekkor a hátul ülők hátulról hallják a zenét, de ki az, aki szeret háttal ülni a zenekarnak? Az Audi ezért két térhatású hallgatói zónát hoz létre, egyet az elöl ülők, egyet pedig a hátul ülők részére. Ez az egyes hangszóró-csatornák megfelelő elhelyzését teszi szükségessé, valamint azt, hogy az aluláteresztő szűrők jelei között megfelelő késleltetés jöjjön létre, és a térhatású jel szintjének megfelelő legyen a beállítása.