آشنایی با سیستم صوتی خودرو و اجزای آن

دهه‌ی ۲۰ در غرب وحشی، دهه‌ی فوران اقتصادی ناشی از صنعت نفت و فولاد بود. غول‌های اقتصادی و سرمایه‌گذاری آمریکا در این زمان بود که پایه‌های خود را در بازار مصرف‌کننده‌های چشم و گوش بسته فرو بردند. صنعت خودرو، یکی از دستاوردهای رونق اقتصادی در دهه‌ی ۲۰ بود. طی همین ۱۰ سال، صنعت نه‌چندان مدرن اتومبیل چنان پیشرفتی کرد که مهندسان اروپایی را انگشت‌به‌دهان گذاشت. رشد فزاینده‌ی تولید و مصرف خودرو در آمریکا، انتظارات مختلفی را نیز به‌وجود آورد. مشتریان خاص، درخواست‌های خاصی داشتند و بابت آن پول‌های خاصی را نیز می‌پرداختند. اواخر دهه‌ی ۲۰، دنیای الکترونیک تحت تأثیر اختراع ترانزیستور قرار گرفته بود. کامپیوترها هنوز تبدیل به غول‌های محاسبه و منطق امروزی نشده بودند. به همین دلیل ساخت لوازم و قطعات الکترونیکی در ابعاد کوچک چندان میسر نبود. با اینکه استفاده از رادیو در بین مردم دنیا رواج فراوانی داشت ولی هنوز معبری بین رادیو و خودرو حفر نشده بود.

درست در ۱۹۳۰ میلادی بود که تیمی کوچک از مهندسان کمپانی موتورولا اولین سیستم صوتی خودرو را که شامل یک رادیو تک‌بانده موسوم به Mono‌ بود ابداع کردند. خودرویی که موتورولا آن را برای تعبیه رادیوی خود انتخاب کرده بود، یک Studebaker بود. کمپانی موتورولا به لطف همین ابداع، توانست میلیون‌ها دستگاه از رادیوهای خودرویی خود را به فروش برساند. این شرکت آن‌قدر در این حوزه موفق بود که حتی سفارش ویژه‌ای از نیروهای پلیس دریافت کرد که طی آنها می‌بایست سیستم‌های دریافت و ارسال رادیویی دو موج طراحی می‌کرد. از دهه‌ی ۳۰ تا ۵۰ میلادی شرکت‌های مختلفی شانس خود را برای حضور در این بازار بکر تست کردند ولی تقریبا هیچ‌کدام موفق نبودند. تا اینکه در ۱۹۵۲ کمپانی Blaupunkt آلمان برای اولین‌بار یک سیستم صوتی رادیویی FM با سیستم فراگیر صوتی را درون خودرو تعبیه کرد. این برای اولین‌بار بود که مشتری می‌توانست موج‌های رادیویی را خود انتخاب و ایستگاه موردنظرش را نیز جست‌وجو کند.

با آغاز دهه‌ی ۶۰ و پیشرفت ترانزیستورها، اولین سیستم‌های پخش کاست نیز روی کار آمدند. کرایسلر در این زمینه پیشتاز بود. این همان دوره‌ی نوار کاست‌های موسوم به ۸-Track بود. شرکت‌های بزرگی در این بازی وارد شدند ولی فیلیپس از همه بهتر عمل کرد. بعدها کنوود و بلاوْپوکنت توانستند نوآوری‌های بیشتری را در این بخش به دست بیاورند ولی باز هم موفقیت از آنِ برندهای دیگری مانند پایونیر و آلپاین بود. تا اینجای کار به دهه‌ی ۷۰ میلادی رسیده‌ایم. حالا دیگر تمرکز شرکت‌ها چندان روی مکانیزم پخش نیست. حالا دیگر همه روی کیفیت صدای پخش‌شده کار می‌کنند؛ یعنی ایامی که اسپیکرها و باندها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار شدند. این همان ایامی بود که کم‌کم جدال گوش‌خراش صدای بلند و بلندتر استارت خورد. خروجی قوی‌تر صدا، رابطه‌ی مستقیمی با برق خودرو داشت. چیزی که می‌بایست خودروسازان نیز به آن توجه می‌کردند. طی دهه‌ی ۸۰ باندهای چند واتی دیگر چنگی به دل نمی‌زدند. حالا بحث، بحثِ آمپلی‌فایرها و ساب‌ووفرهاست. با آغاز دهه‌ی ۹۰، عصر CDها شروع شد. دنیای تغییر کیفیت و تبدیل وضعیت از آنالوگ به دیجیتال آغاز شد. کم‌کم عصر پخش کاست رو به کم‌رنگی گرایید. اکنون در قرن ۲۱، سیستم‌های صوتی در صنعت خودرو، ترکیبی شده‌اند از بالاترین مهندسی‌های الکترونیک، هوش مصنوعی و صداشناسی.

بخش‌های اصلی یک سیستم صوتی

هدیونیت

اولین رابط بین کاربر و صوتی که از خودرو پخش می‌شود، هدیونیت است. چرا کار را پیچیده کنیم؟ هدیونیت همان چیزی است که قدیمی‌ها به آن ضبط می‌گفتند. کنسول اصلی که کاست درون آن قرار می‌گرفت و بعدها سی‌دی به‌جای آن آمد. حالا هم که همه‌چیز ساده شده و با اتصال یک فلش USB یا اتصال به گوشی تلفن همراه از طریق پورت AUX هزاران آهنگ در دسترس است. هدیونیت‌ها به‌مرور زمان تغییرات گسترده‌ای کردند. نمونه‌های اولیه جعبه‌های سنگین و ساده‌ای بودند که تنها رادیو روی آن سوار شده بود. بعدها با پیشرفت تکنولوژی و البته ملاحظات امنیتی، کل هدیونیت را می‌شد از محفظه‌اش بیرون کشید. چند سالی که از این قابلیت گذشت، شرکت‌ها کار را برای مصرف‌کننده ساده‌تر کردند. بعد از آن فقط کافی بود که پنل یا قسمت جلویی هدیونیت را از جای خود جدا کنیم.

مدتی مدل‌های برتر هدیونیت‌ها بسته به نمایشگر آنها بودند؛ یعنی آنها که با نمایشگر رنگی بودند و به‌اصطلاح Demo دار بودند، محبوبیت و قیمتی به‌مراتب بالاتر داشتند. حرفه‌ای‌ها از پخش‌های دوطبقه موسوم به ۲DIN‌ استفاده می‌کردند. این هدیونیت‌ها درواقع همان پخش‌هایی بودند که روی خود نمایشگر نیز داشتند. اغلب اندازه‌ی آنها ۶٫۱ و برخی نیز ۷ اینچی بودند. این اواخر خودروهای پرآپشن کره‌ای و ژاپنی مجهز به سیستم صوتی هستند که نمایشگر آن به‌صورت توکار و متصل به داشبورد است. هدیونیت‌هایی که از آن به اسم InDash یاد می‌شود. علاوه بر اطلاعات موزیک در حال پخش، نمایش تصویر دوربین عقب و روی برخی نیز نمایش فیلم از دیگر قابلیت‌های آنها هستند. از نظر کارشناسی و مهندسی، هدیونیت‌ها برحسب قابلیت‌های بصری‌شان اندازه‌گیری نمی‌شوند. در حقیقت، وجه تمایز آنها خروجی آنها و قابلیت تعداد اتصال‌شان به آمپلی‌فایر، ساب‌ووفر، توییتر، میدرنج و سایر باندهاست.

اسپیکر

در ادبیات مربوط به سیستم‌های صوتی، اسپیکر همان باند یا بلندگوست. قطعه‌ای تقریبا بزرگ که وظیفه‌ی اصلی پخش صدای خروجی توسط هدیونیت را به عهده دارد. تمام تلاش کارشناسان سیستم‌های صوتی در همین قسمت و برای بیرون کشیدن باکیفیت‌ترین صدا و البته در مواقعی بلندترین صدای ممکنه است. پیش از آنکه بخواهیم از انواع باند خودرو صحبت کنیم، نیاز است که اسپیکر را بهتر و بیشتر بشناسیم. اسپیکرها به دو دسته‌ی اصلی کواکسیال و کامپوننت تقسیم می‌شوند. مهم‌ترین و پراستفاده‌ترین نوع بلندگوها، این دو مورد هستند. البته زیردسته‌هایی مانند اکتیو پَسیو نیز موجود هستند که در ادامه با آنها آشنا خواهید شد. در بلندگوهای کواکسیال همه‌چیز به‌صورت ساده در کنار یکدیگر قرار گرفته است. ووفر، میدرنج و تیوتر همگی در یک مجموعه تعریف می‌شوند. درست برخلاف آن، بلندگوهای کامپوننت از اجزای جداگانه درست شده‌اند. در سیستم‌های متعارف بازار، اکثر بلندگوها در کلاس کواکسیال هستند. مدل‌های کامپوننت برای اهدافی مانند سیستم صوتی بسیار حرفه‌ای در خودرو، ایجاد آرایه‌ی صدا در سینماها و سالن‌های تئاتر مناسب است. باند خودروها به دو گروه اصلی دسته‌بندی می‌شوند. باندهای گرد یا باندهای بیضی (خربزه‌ای).

اسپیکرهای گرد به‌دلیل ابعاد کوچک‌تری که دارند، موارد استفاده‌شان گسترده‌تر است. استفاده درون داشبورد جلو، روی درب‌ها و روی طاقچه‌ی عقب، ازجمله مزایای بهره‌گیری از اسپیکرهای گرد است. البته این بدان معنا نیست که این سری از بلندگوها قابلیت پخش صداهای بلند را ندارند؛ اما طبق تجربه و بررسی آنچه در بازار است، باندهای دایره‌ای اغلب در سیستم‌های متوسط با هزینه‌ی مقرون‌به‌صرفه انجام می‌شود. این مدل از بلندگوها از نظر شعاع به چهار دسته ۱۰، ۱۳، ۱۶ و ۲۵ سانتی‌متری تقسیم می‌شوند. البته گروهی از باندهای گرد هم هستند که از نظر کارایی یک سر و گردن از بقیه مدل‌ها بالاتر هستند. این مدل‌ها را کامپوننت می‌نامند که در ادامه توضیح می‌دهیم.

اما بخش دوم اسپیکرها، مدل‌های بیضی هستند که ناگفته پیداست که محبوبیت فوق‌العاده‌ای دارند. نکته مهمی که درباره این مدل‌ها باید به آن اشاره کرد این است که باندهای بیضی خود به دو دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند؛ آنهایی که قابلیت پشتیبانی از آمپلی‌فایر را دارند و آنها که خود تا حدی قابلیت افزایش و تقویت صدا را پیدا کرده‌اند. این همان نکته‌ای است که کمتر کسی به آن توجه می‌کند. درواقع تصور عامه بر این است که باندهای خربزه‌ای یا بیضی همگی این قابلیت را دارند که به تقویت‌کننده‌ی آمپلی‌فایر متصل شوند. حتما پیش آمده که در یک خودرو وقتی صدای پخش را بالا می‌بریم، امواج در گام‌های بالا دچار تداخل می‌شوند. این همان باندهایی است که نباید آنها را به آمپلی‌فایر متصل کرد. از نظر کارشناسی باندهایی که خروجی‌شان تا حدود ۲۰۰ وات است را نباید با آمپلی‌فایر تقویت کرد. این اسپیکرها به‌تنهایی وقتی به هدیونیت متصل می‌شوند، کیفیت قابل قبولی را به اجرا می‌گذارند.

بلندگوی پسیو

این بلندگوها فاقد آمپلی‌فایر داخلی هستند و برای پخش، به یک آمپلی‌فایر نیاز خواهند داشت. در بسیاری از موارد این بلندگوها کاربردهایی مانند مراسم خیابانی و کارناوال‌ها، سخنرانی‌های رسمی، سالن‌های همایش و غیره دارند. بلندگوهای پسیو با اینکه آمپلی‌فایر داخلی ندارند، اما دارای تنظیماتی در پشت بدنه برای تناسب فرکانس هستند. پسیوهای حرفه‌ای از طیف عظیمی از فرکانس‌ها پشتیبانی می‌کنند و به همین منظور به‌عنوان اسپیکرهای حرفه‌ای نیز از آنها استفاده می‌شود.

بلندگوی اکتیو

بلندگوهای اکتیو از یک آمپلی‌فایر داخلی به همراه کنترل‌کننده‌ی صدا بهره می‌برند. در تنظیمات قرارگرفته بر روی بدنه‌ی این بلندگوها، پیچ‌های ولوم، تنظیم Gain، تنظیم بیس و درنهایت تریبل قرار دارد. مهم‌ترین ویژگی بلندگوهای اکتیو، قابلیت‌هایی است که آمپلی‌فایر داخلی آن فراهم می‌کند. به‌عنوان‌مثال شما دیگر هیچ نیازی به تنظیم فرکانس‌های خروجی نخواهید داشت؛ زیرا آمپلی‌فایر داخلی فرکانس‌های مناسب هر بخش را القا می‌کند. این باندها در مواقع اوج فرکانس عملکرد بهتری را از خود به نمایش می‌گذارند. پس درنتیجه خطر خرابی درایوها و درنهایت بلندگوها به حداقل می‌رسد و در هزینه‌ها بسیار صرفه‌جویی خواهد شد.

کامپوننت

کامپوننت یا به قول حرفه‌ای‌ها کامپ، نوعی از باندهای گرد است که اجزای تقویت و تفکیک صدای آن بیرون از محفظه‌شان هستند؛ یعنی شاید در ظاهر شبیه اسپیکرهای معمولی باشند ولی درواقع اجزای آن از هم جدا شده‌اند. به همین دلیل است که به آنها Component‌ گفته می‌شود. کامپوننت در حقیقت همان بلندگوست که اجزای آن از هم باز شده و قابل‌دیدن است. درواقع کامپوننت از یک جفت ووفر و یک جفت توییتر تشکیل شده است. بدین ترتیب که فرکانس‌های پایین و رنج وسط برای ووفر و فرکانس‌های وسط به بالا برای توییتر آماده و ارسال می‌شود. معمولا کامپوننت صدای بهتری (نه الزاما بلندتر) نسبت به اسپیکر معمولی دارد. می‌توان گفت به علت حذف فرکانس‌های مزاحم و غیرضروری، کامپوننت از لحاظ توان خروجی صدا نیز از بلندگوی هم‌تراز خود قوی‌تر بوده و می‌تواند وات خروجی بیشتری داشته باشد. محل قرارگیری و جهت انتشار فرکانس‌ها در کابین اتومبیل یکی از دلایل ایجاد صدای سه‌بعدی و فراگیر است که این ویژگی توسط کامپوننت امکان‌پذیر می‌شود و می‌توان هر قطعه را در جای مناسب خود جایگذاری کرد. نکته‌ی مهمی که در انتخاب این دو نوع اسپیکر نقش دارد، بخش اقتصادی آن است. کامپوننت هزینه‌ی نسبتا بالاتری می‌طلبد. هم‌چنین با توجه به چند تیکه بودن کامپوننت‌ها نصب و راه‌اندازی آنها مشکل‌تر از یک بلندگو خواهد بود.

ووفر و ساب‌ووفر

ماهیت صدا برخلاف نور که طیف است، با موج تعریف می‌شود. موج نیز از طریق فرکانس اندازه‌گیری می‌شود. از نظر فیزیک، گوش انسان فرکانس صوتی بین ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلوهرتز را می‌شنود. صدای ۲۰ هرتز خیلی بم است و صدای ۲۰ کیلوهرتز خیلی تیز و به‌عبارتی زیر هستند. برخلاف تصور، آنچه ما از آنها به اسم فرکانس پایین یاد می‌کنیم، صداهای بم هستند. طبیعتا امواج صوتی با فرکانس بالا شامل صداهای زیر خواهند بود. ساب‌ووفر مخصوص فرکانس‌های خیلی پایین (۲۰ تا ۲۰۰ هرتز) است. ووفر (که در خودرو کاربرد کمتری دارد) مخصوص فرکانس‌های ۴۰ تا ۵۰۰ هرتز و درنهایت میدووفر (در سینماها و استودیوهای حرفه‌ای) هم مخصوص فرکانس‌های ۵۰۰ تا ۲۰۰۰ هرتز است. البته این فرکانس‌ها می‌توانند متغیر باشند که این مسئله بستگی به جنس اسپیکر و همینطور مهندس طراحی دارد. ساب‌ووفرها طوری طراحی می‌شوند که صدای بین ۲۰ تا ۲۰۰ هرتز را پخش کنند؛ یعنی صداهای بسیار بم و کلفت. با وجود این قطعه، دیگر صداهایی با پایین‌ترین فرکانس را از دست نمی‌دهیم. آنهایی که به بِیس و به‌قول حرفه‌ای‌ها به موسیقی‌های پرکوبش علاقه دارند، نباید از ساب‌ووفر غافل شوند.

آمپلی‌فایر

تصور مردم بر این است که آمپلی‌فایر همان دستگاه تقویت صوتی است. درحالی‌که صدای تولیدی توسط هر دستگاه صوتی به‌تنهایی قابل‌شنیدن نیست؛ بنابراین صدا باید به بخشی به اسم آمپلی‌فایر فرستاده شود تا طی چند مرحله تقویت و مهم‌تر از همه تفکیک‌سازی شود. سپس به بلندگوها در هر کانال (طیف فرکانسی) ارسال شود. فراموش نکنید خروجی آمپلی‌فایر (به قول حرفه‌ای‌ها آمپ) باید با ورودی بلندگوها یکسان باشد. اکثرا فکر می‌کنند قدرتِ بیشتر نشان‌دهنده‌ی ولوم بیشتر است. مثلا آمپلی‌فایر با خروجی ۱۰۰ وات ولوم بیشتری نسبت به آمپلی‌فایر ۵۰ وات ارائه می‌دهد. به‌دلیل محدودیت‌های طراحی و هم‌چنین بحث هزینه، در اکثر دستگاه‌های پخش‌کننده از آمپ ارزان‌قیمت استفاده می‌شود که گاه حتی با میزان مختلف ولوم، صدای متفاوتی دارند. مثلا پخش‌کننده‌ای را فرض کنید که با ولوم کم، صدای آن بم و با ولوم متوسط، صدای آن خوب و درنهایت با ولوم زیاد صدای آن تیز می‌شود. این یک ترکیب مرگبار از نظر یک کارشناس سیستم‌های صوتی است.

توییتر

حالا که با مباحث مربوط به فرکانس و سطوح صدا آشنا شدید، دیگر به‌خوبی می‌دانید که برای پخش صداهای زیر، نیاز به سخت‌افزاری ویژه است. اغلب بلندگوها حتی نسخه‌های معمولی بازار قطعه کوچکی به اسم Tweeter (با تلفظ صحیح توییتر که به‌اشتباه تیوتر گفته می‌شود) دارند. این وسیله برای تولید و اجرای صداهای صوتی با فرکانس بالا طراحی و ساخته شده است. به‌طورمعمول در رنج فرکانس ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز (که معمولا بالاترین حد شنوایی انسان است) کار می‌کند. توییترهای تخصصی می‌توانند فرکانس‌های بالاتر از ۱۰۰ کیلوهرتز را نیز پردازش و پخش کنند. وجه‌تسمیه‌ی این واژه در حقیقت از بسامد بالای صدای برخی از پرندگان گرفته شده است. برخلاف ووف‌ها (صدای سگ) که نقطه مقابل توییت هستند.

شنیدن صدای خالی توییترها نمی‌تواند چندان جالب باشد. صدای فرکانس بالایی که آنها تولید می‌کند درواقع مکمل صداهای فرکانس پایینی است که ساب‌ووفر یا باندهای اصلی تولید می‌کنند. با اضافه شدن توییتر به سیستم، باندها به‌صورت اتوماتیک وظیفه‌ی تفکیک این فرکانس را از گردن خود باز می‌کنند و آن را به گردن توییترها می‌اندازند.