מורה נבוכים לעולם הסטריאו ברכב

רוצים לשדרג את הרכב שלכם במערכת שמע מושקעת במיוחד ומרגישים מבולבלים מכל המושגים המפוצצים שזורקים עליכם המומחים? זה בסדר, גם אנחנו הרגשנו כך. אחר כך כתבתנו את מורה הנבוכים הזה.

בעזרתו של מדריך זה תוכלו ללמוד קצת יותר על המושגים הבסיסיים בעולם האודיו לרכב. אנו ממליצים בחום לקרוא את המדריך לפני שאתם יוצאים לדרך בתכנון ובניית מערכת הסטריאו החדשה שלכם. אם תדעו טוב יותר על מה אתם עומדים להוציא את הכסף, תוכלו לקבל מערכת סטריאו טובה יותר.

בהזדמנות זאת נודה לחברי פורום אודיו ולאיתמר מנהל הפורום, שעזרו בכתיבת מדריך זה.

הנושאים במדריך זה -

* רמקולים

* בידוד אקוסטי.

* סאב וופר אקטיבי ופאסיבי

* קרוס-אובר, אקטיבי ופאסיבי

* אוהם, התנגדות ועכבה.

* Total Harmonic Distortion - THD

* כבלי מתח.

* רעש אדמה, Ground Loop

* Clipping (רוויה)

* SPL, SQ

* וואט, WATT וRMS.

* קבל

---

רמקולים

תפקידם לתרגם את האות החשמלי שנוצר במערכת השמע שלנו לגלי גול.

שתי התצורות הנפוצות ביותר הן רמקול קואקסיאלי וסט רמקולי קומפוננט.

הרמקול הקואקסיאלי הוא רמקול המורכב מחידת באס גדולה עליה מורכבים בנוסף שניים או שלושה אלמנטים, בד"כ מיד וטוויטר. מחירם לרוב זול יחסית והם לא דורשים התקנה מיוחדת ברכב (כלומר ניתן למקם אותם ב"חורים" המקוריים של הרכב). רמקולים אלא יוצרים נקודת מקור (Source Point) אחת ממנה יוצאים כל גלי הקול, בניגוד לסט הקומפוננט בהם צריך למקם את הוופר והטוויטר במקומות שונים.

סט הקומפוננט הוא סט מקצועי יותר והוא כולל שני רמקולים נפרדים (וופר וטוויטר) ורכיב חשמלי נוסף הנקרא קרוס-אובר. הקרוס-אובר מעביר את התדרים הנמוכים והבינוניים אל הוופר ואת התדרים הגבוהים אל הטוויטר.

שתי החסרונות העיקריים של סט הקומפוננט הם המחיר הגבוה והעובדה שכמעט תמיד כדי להגיע למיצוי מרבי של הסט יש להתקין בנוסף גם מגבר איכותי. נוסף על שני אלו, כיוון שכאן אין נקודת מקור בודדת המפיקה את השמע, נדרש מאמץ גדול יותר במיקום הרכיבים וכיוונם כדי למנוע מצב של "בור" בקטעי מוזיקה (למשל בפריטת גיטרה).

ובכל זאת, התקנה טובה מחפה על שני חסרונות אלו באיכות שמע מדהימה.

בצד ימין - רמקול קומפוננט. בצד שמאל - רמקול קואקסיאלי.

בידוד אקוסטי

חומר שתפקידו לבודד רעשים, למנוע רעידות בפח הרכב כתוצאה מפעולת הרמקולים ולחזק פאנלים כדי שלא יתכופפו תחת לחץ.

ישנם שני סוגים עיקריים של חומרי בידוד -

הסוג הראשון נקרא בידוד נוזלי והוא מיושם על הרכב בעזרת מברשת, התזה או שפכטל. במרבית הפעמים יש למרוח כמה שכבות מהחומר עד לקבלת תוצאות טובות, דבר שמאריך מאוד את זמן ההתקנה. סוג זה אינו פופולארי במיוחד בארץ.

הסוג השני הוא יריעות בידוד הנדבקות מעצמן. יריעות אלו עשויות מזפת או מגומי כאשר בצד החיצוני שלהן תמצאו שכבה דקה של אלומיניום ובצד הפנימי נייר מגן שמתחתיו דבק.

שני מותגי הבידוד האקוסטי המוכרים יותר בארץ הם  "דיינאמט" ו"סקונד-סקין".

מי מהם טוב יותר? שאלה טובה, אך התשובה אליה לא כל כך פשוטה. את תוצאות ההשוואה בינהם (ובין חומרים נוספים) תוכלו לקרוא במאמר מתורגם שיעלה בקרוב לאתר.

סאב אקטיבי/פאסיבי

סאב-וופר הוא יחידה שתפקידה להפיק את תדרי השמע הנמוכים (הבאסים). לרוב הוא מורכב מוופר (הרמקול עצמו) שיושב בתוך תיבת עץ או קרטון שתפקידה לשפר את איכות השמע שמפיק הסאב.

סאב פאסיבי מתחבר ישירות למגבר ואינו כולל בתוכו יחידת הגברה פנימית. מחירו, כמובן, זול יותר אך הוא דורש מגבר מתאים. סאב אקטיבי כולל בתוכו יחידת הגברה ולכן לא דורש שימוש במגבר יעודי.

קרוס-אובר אקטיבי ופאסיבי

קרוס-אובר הוא רכיב אלקטרוני שתפקידו לחסום תדרים מסוימים לחלוטין ולהעביר תדרים מסוימים ללא שינוי. הקרוס-אובר מעביר את התדרים הנמוכים יותר (באסים או מידים) לסאב-וופר או לוופר, ואת התדרים הגבוהים אל הטוויטר. לצערנו, בעולם האמיתי קשה לבנות קרוס-אובר שיבצע את ההפרדה הזאת בצורה מושלמת, והחיתוך אף פעם לא יוצא מושלם.

קרוס-אובר פאסיבי בנוי מקבל או מסליל המחוברים בטור לרמקולים. הקרוס הפאסיבי משתמש בהתנגדות של הרמקול כדי לבצע את סינון התדרים, אולם כיוון שההתנגדות של הרמקולים אינה קבועה (הערך שנתון ע"י היצרן הוא ערך ממוצע) הסינון המתקבל אינו מדויק. כדי שהסינון יהיה טוב יותר, קרוס-אובר פאסיבי חייב להיות מתוכנן (ולהיבדק) לכל רמקול ספציפית, אחרת נקודת החיתוך לא תיפול פחות-או-יותר בנקודה המתאימה.

קרוס-אובר אקטיבי מורכב מקבלים ונגדים שיכולים לשנות את ערכם. מעגל אלקטרוני משנה ערכים אלו בהתאם לצורך כדי להגיע לחיתוך חד ומדויק יותר של התדרים. הקרוס-אובר האקטיבי מתחבר למגבר ולכן אינו מושפע משינויי ההתנגדות של הרמקול ומפיק תוצאות מדויקות יותר.

הקרוס-אובר האקטיבי מפיק ברוב המקרים תוצאות טובות יותר, אם כי הוא כמובן יקר יותר ודורש שימוש במגברים נוספים (מה שמייקר עוד יותר את הרכבתו). אולם בשימוש נכון אפשר להגיע לתוצאות טובות גם עם קרוס-אובר פאסיבי.

אוהם/התנגדות/עכבה

אוהם היא יחידת מידה למדידת התנגדות חשמלית. במילים פשוטות ובלי להיכנס להסברים מתמטיים מסובכים, ככל שהתנגדות של רכיב מסוים גבוהה יותר כך יהיה קשה יותר לזרם חשמלי לעבור דרכו. עכבה, לצורך העניין, שקולה להתנגדות.

חשוב מאוד לתאם את העכבה של הרמקול לעכבה של המגבר כדי למנוע מצב של איבוד הספק. בכל מקרה, אסור לחבר למגבר רמקול בעל התנגדות שקטנה מההתנגדות של המגבר. זה עלול לגרום למגבר נזק בלתי הפיך.

מרבית הרמקולים לרכב הם בעלי עכבה נומינלית של 4 אוהם ומרבית המגברים ויחידות הראש מתואמים לעבודה עם עכבה זו.

הבעיה מתחילה בכל הנוגע לסאב-וופרים. ישנם שני סוגים עיקריים של סאבים - סאב בעל סליל בודד (Single Voice Coil, SVC) וסאב בעל שני סלילים (Dual Voice Coil, DVC). לסאב עם סליל בודד יש טרמינל בודד עם (+) ו (-). העכבה של סאבים מסוג זה היא לרוב 2 או 4 אוהם. לסאב בעל שני סלילים יש שני טרמינלים אותם ניתן לחבר בכמה צורות כדי לשנות את העכבה הסופית של הסאב ולהתאים אותה למגבר.

 THD - Total Harmonic Distortion

כל מגבר, אקולייזר, קרוס אקטיבי, רמקול ולמעשה כמעט כל רכיב שמע במערכת יוצר עיוות לאות השמע שעובר דרכו. היחס (באחוזים) בין האות המקורי לבין העיוותים שהתווספו לו נקרא THD.

רמקולים (מידים וטוויטרים) לרוב יפיקו THD שנע בין 1% ל 5%. סאב יכול להגיע בקלות לTHD של 10%, וזה לפני שלקחנו בחשבון הפרעות שנגרמות מהפלסטיקים ומהפח של הרכב. כשמדובר במגברים, הTHD נמוך יותר (פחות מ1%) ובנוסף על כך במגברים איכותיים העיוותים נמצאים בתדרים שאינם בתחום השמיעה האנושי. לכן, חשוב להבין שלTHD של המגבר השפעה נמוכה יחסית על איכות השמע הסופית ואין טעם להשקיע כסף רב בבחירת מגבר בעל THD נמוך במיוחד.

כבלי מתח

הכלל הבסיסי בחיווט מתח הוא - עבה יותר, טובה יותר.

עובי הכבל נמדד ביחידה בשם גייג' (Gauge או AWG באנגלית), ובניגוד להיגיון, ככל המספר נמוך יותר, הכבל עבה יותר.

10 גייג' היא המידה המינימאלית. מתאימה בעיקר לחיבור מגברי 2 ערוצים קטנים ופשוטים.

8 גייג' היא מידה מקובלת ונפוצה יותר, והיא מתאימה לחיבור מגברי 2 ערוצים חזקים או מגברי 4 ערוצים בינוניים.

4 גייג' היא המידה המומלצת ומתאימה לחיבור רוב המגברים הקיימים בשוק.

0-2 גייג' הוא כבל עבה במיוחד. כבל זה מתאים למערכות יקרות וחזקות מאוד, ולרוב הצרכנים אין סיבה לרכוש כבל במידה כזאת.

חשוב מאוד לספק למגבר מתח יציב ובריא. כבל דק מידי או חיבור מתח לקוי עלולים לגרום לנפילות מתח שיגררו איכות שמע עלובה ותופעה של "פרוטקשן" במגבר. כמו כן, כדאי לוודא שכבל המתח אותו רכשתם מתאים, פיזית, למגבר. בחלק מהמגברים חיבור המתח קטן יחסית ואי אפשר לחבר אליו כבל מתח עבה.

כבל 0 גייג'. מהסוג שאתם כנראה לא צריכים.

רעש אדמה, Ground Loop

רעשים אלו נובעים מפעולתו של האלטרנטור, ונשמעים כיללה או יבבה שמשנה את עוצמתה ותדירותה בהתאם לסל"ד המנוע.

יש שני מקורות עיקריים לרעשי אלטרנטור ברכב.

המקור הראשון הוא מתח שמושרה על כבלי הרמקולים והRCA- שעוברים ברכב. כבלים שמוליכים זרמים גבוהים, מחשבים, צמות מתח ועוד משרים שדה מגנטי סביבם. כאשר כבלי הרמקולים והRCA- שלנו נכנסים לתוך שדה זה נוצר זרם מושרה, שמתפרש ברמקול כרעש. 

הפיתרון הפשוט והזול ביותר לבעיה זו הוא תכנון. נסו להעביר את כבלי ה-RCA והרמקולים רחוק ככל האפשר ממקורות רועשים. כך למשל, לא כדאי להעביר את כבל המתח של המגבר בסמוך לכבלי ה-RCA.

פיתרון נוסף לבעיה הוא שימוש בכבלי RCA בעלי סיכוך איכותי, שימנע מהשדה המגנטי לחדור אל תוך הכבל ולהלביש עליו רעשים.

המקור השני לרעש נקרא "לולאת אדמה" (או Ground Loop). מערכת החשמל ברכב משתמשת בשלדת הרכב כהארקה, כלומר כל הארקות של כל הרכיבים החשמליים מחוברים לשלדת הרכב. בתיאוריה השלדה, שעשויה כולה ממתכת, אמורה להוליך בצורה כמעט מושלמת. בפועל, קיימת התנגדות כלשהיא בין הקצה הקידמי של השלדה (שם מותקנים האלטרנטור והמצבר) לקצה האחורי שלה (שם מותקן, לרוב, המגבר). התנגדות זו הופכת למעשה את שלדת הרכב לאנטנה שקולטת רעשים מהסביבה ומשדרת אותם ישירות לרמקולים שלכם.

והפיתרון? בודקים את תקינות הארקות בכל רכיב ורכיב במערכת. במידת הצורך מחליפים נקודת הארקה או מחברים כמה נקודות אדמה יחד בעזרת כבל הארקה עבה.

Clipping (רוויה)

תופעה המתרחשת כאשר מנסים לגרום למגבר לספק מתח או זרם גבוהים מכפי שתוכנן לספק. במקרה זה המגבר לא יצליח לספק את הנדרש ממנו, ויגרום לעיוות במוצאו.

הדרך הטובה ביותר לתיאור מצב של Clipping היא בתמונה:

שימו לב לשני הגלים הכחולים - שניהם "חלקים" ולא מעוותים בנקודות השיא שלהם. השוו אותם לגל האדום או הכתום, שניהם גלים שהוגברו ועברו Clipping. שימו לב לחיתוך שלהם בנקודות השיא. חיתוך זה יגרום לעיוות בשמע מהרמקולים ועלול להזיק למגבר לאורך זמן.

SPL מול SQ

עולם הסטריאו (ואולי העולם בכלל?) מתחלק לשניים - חובבי האיכות וחובבי הכמות.

SQ הם ראשי תיבות של Sound Quality, כלומר איכות השמע. במערכות SQ נמדדת היכולת של המערכת לשחזר במדויק ובצורה איכותית את השמע המקורי שהוקלט על הדיסק.

SPL הם ראשי תיבות של Sound Pressure Level. במערכות אלו לא נמדדת האיכות אלא נמדדת עוצמת השמע המופקת מהמערכת. המדידה מתבצעת בעזרת מד-דציבל, שמחזיר תוצאה מדויקת של עוצמת השמע.

וואט, WATT ו-RMS

וואט (Watt) היא יחידה פיזיקאלית למדידת הספק חשמלי. במילים פשוטות, ככל שלמגבר הספק גבוה יותר הוא יכול להפעיל רמקולים גדולים יותר שיספקו עוצמת קול גבוהה יותר. במידה והמגבר ידחוף לרמקול הספק גבוה יותר ממה שהרמקול מסוגל לקבל, עלול להיגרם נזק פיזי לרמקול (מצב הקרוי גם "רמקול שרוף"). לכן, חשוב להתאים את ההספק המרבי של המגבר להספק המרבי שיכול לקבל הרמקול.

RMS היא שיטה לחישוב הספק ממוצע. כיוון שהמוזיקה אותה אנו שומעים משתנה כל הזמן (קצת משעמם לשמוע את אותם צלילים שוב ושוב, לא?), ממוצע ההספק לאורך זמן שונה מאוד מההספק המקסימאלי שנמדד רגעית.

קבל

קבל הוא רכיב אלקטרוני שאוגר מטען חשמלי. הקבל מורכב משני לוחות מתכת העומדים זה מול זה כאשר בינם נמצא חומר מבודד הנקרא דיאלקטרן. לא נלאה אתכם בהסברים תיאורטיים על תפקידו האלקטרוני. כדי להמחיש את תפקידו של הקבל דמינו לעצמכם קפיץ. כאשר קפיץ מכווץ משוחרר, משתחררת בבת-אחת כמות גדולה של אנרגיה והקפיץ מתארך במהירות גדולה. בכיוון השני, כדי לכווץ את הקפיץ חזרה למצבו המכווץ ביותר נצטרך להפעיל עליו הרבה מאוד כוח.

באופן דומה, הקבל משחרר את האנרגיה החשמלית האגורה בו כאשר יש דרישה פתאומית וקצרה למתח גבוה מצד המגבר, למשל כאשר מאזינים לקטעי באס בווליום גבוה. הקבל ינסה לאזן את דרישת המתח הפתאומית ע"י שחרור האנרגיה שאגורה בו.

לכן, קבלים מותקנים בעיקר במערכות שמע בעלות הספק גבוה במיוחד בהם ההספק הגבוה עלול לגרום להבהובי אורות ואפילו לפגיעה באיכות השמע במקרים קיצוניים. כאשר מדובר במערכת סטריאו בעלת הספק הגיוני, אין צורך אמיתי בקבל.