Automašīnu saloni jau sen tiek uzskatīti par vienu no sarežģītākajām vidēm, ja runa ir par kvalitatīvu skaņas atskaņošanu. Vadītājs bieži izbauda skaidru un sabalansētu skanējumu, kamēr aizmugurē sēdošajam šķiet, ka skan pavisam cita „versija” – skaņa ir trulāka, pieklusināta un nereti arī kropļota. Šādas atšķirības spēj kaitināt pat tad, ja automobilī ir uzstādīta ļoti dārga audiosistēma. Tagad Ķīnas zinātnieki ir atraduši risinājumu, kas var pilnībā pārveidot autoaudio tirgu un pielikt punktu gadiem ilgušai akustiskajai nevienlīdzībai starp dažādām sēdvietām.
Problēmas cēlonis – auto salona ģeometrija
Pat pašiem modernākajiem automobiļiem ir kopīga vājā vieta – salons nav akustiski ideāls. Skaļruņi dabīgi izstaro skaņu noteiktā virzienā, tādēļ lielākā daļa skaņas viļņu izplatās uz priekšu vai sāniem, nevis vienmērīgi visos virzienos. Skaņas izplatīšanos ietekmē arī salona elementi: sēdekļi, priekšējais panelis, centrālā konsoles daļa, jumta balsti un pat paši pasažieri. Šie šķēršļi atstaro, izkliedē vai pavājina skaņas viļņus. Visvairāk cieš augstās frekvences, kas ir jūtīgākas pret interferenci un kurām ir īsāks viļņa garums.
Tāpēc vadītājs nereti dzird mūziku kristāldzidri, kamēr aizmugurē sēdošajam tā skan it kā „aiz sienas”. Agrāk šo problēmu ir mēģināts risināt, palielinot skaļruņu skaitu vai izmantojot viedus elektroniskos kalibrēšanas algoritmus. Šādas pieejas darbojas, taču ievērojami sadārdzina visu sistēmu. Līdz ar to paliek spēkā galvenais jautājums: vai ir iespējams uzlabot skaņas kvalitāti, būtiski nepalielinot iekārtas cenu?
Jums varētu patikt šie:
Fraktāļi – jauns ierocis akustikā
Ķīnas zinātnieki problēmai pievērsās no pilnīgi cita skatpunkta. Tradicionālo risinājumu vietā viņi izmantoja fraktālās struktūras, precīzāk – Koha sniegpārsliņas formu. Šai savdabīgajai ģeometriskajai figūrai ir īpaša īpašība: ar katru jaunu iterāciju tās perimetrs pieaug, bet laukums praktiski nemainās. Tas nozīmē, ka figūrai var būt ļoti daudz „malu”, nezaudējot kompakto izmēru.
Akustikā šāda fraktālā struktūra darbojas kā gudrs skaņas viļņu izkliedētājs. Tā pastiprina difrakciju – parādību, kurā skaņas viļņi „apiet” šķērsli un nonāk zonās, kas iepriekš atradās ēnā. Rezultātā skaņa salonā izplatās daudz vienmērīgāk un sasniedz arī tās vietas, kur iepriekš tās bija par maz. Viss notiek bez papildu apjoma un masas pieauguma, kas automobiļu konstrukcijā ir ārkārtīgi svarīgi, jo nozīme ir katram centimetrām un katram gramam.
No laboratorijas – reālā automobilī
Jaunā tehnoloģija tika pārbaudīta divos posmos: vispirms laboratorijā, pēc tam – reālā automašīnā. Fraktālais metamateriāls tika piestiprināts tieši skaļruņa priekšā, bet zinātnieki mērīja skaņas spiediena līmeņus dažādās sēdvietās.
Rezultāti izrādījās iespaidīgi. Atšķirības starp sēdvietām ievērojami samazinājās, īpaši augsto frekvenču diapazonā, kuru parasti ir visgrūtāk vienmērīgi sadalīt. Vēl nozīmīgāk – automašīnā iegūtie mērījumu dati praktiski sakrita ar laboratorijas rezultātiem. Tas apstiprina, ka fraktālā struktūra saglabājas stabila un efektīva arī vibrāciju, temperatūras svārstību un pasažieru kustības apstākļos.
Zinātnieki uzsver, ka tehnoloģiju ir viegli pielāgot. Jau šobrīd tiek strādāts pie tā, lai paplašinātu metamateriāla efektivitātes diapazonu tā, ka tas ietekmē ne tikai augstās, bet arī vidējās un zemās frekvences. Šādā gadījumā automobiļu skaņas atskaņošanas kvalitāte varētu sasniegt pavisam jaunu līmeni.
Jums varētu patikt šie:
Autoindustrijas interese: fraktāltrakustika ceļā uz sērijveida ražošanu
Tirgum īpaši nozīmīgs signāls ir tas, ka zinātnieki ir sākuši sarunas ar vienu no lielākajiem Ķīnas autoražotājiem – Chery Automobile. Uzņēmums izvērtē iespējas fraktālo metamateriālu komercializēt. Ja sadarbība izdosies, jaunā tehnoloģija varētu nonākt masveida ražošanā jau dažu nākamo gadu laikā.
Tas nozīmētu, ka nākotnē pat vidējās klases automašīnas varētu piedāvāt šobrīd tikai dārgākajos modeļos un premium audio komplektos pieejamu skanējuma kvalitāti. Latvijā tas ir īpaši aktuāli, jo augstākās klases audiosistēmas papildaprīkojuma veidā var maksāt simtiem vai pat tūkstošiem eiro – un ne visi pircēji ir gatavi vai vēlas tik daudz maksāt tikai par skaņu. Ja fraktālie metamateriāli kļūs par lētāku alternatīvu, to ietekmi izjutīs visi cenu segmenti.
Vai jaunais nākotnes standarts?
Visticamāk, fraktāltrakustikai ir potenciāls kļūt par vienu no nozīmīgākajiem skaņas tehnoloģiju sasniegumiem pēdējo desmit gadu laikā. Ja šo risinājumu sāks plaši ieviest, no automašīnu saloniem varētu pazust „sliktākā sēdvieta”, un skaņas kvalitāte kļūs vienmērīgi laba visur – no vadītāja krēsla līdz pat aizmugurējai rindai.
Auto vadītāji labi zina, cik daudz emociju sniedz iemīļotās mūzikas klausīšanās ceļā. Ja šī inovācija tiks ieviesta praksē, braucieni kļūs ne tikai klusāki, bet arī harmoniskāk skanoši. Iespējams, tieši tā dzimst jauna skaņas kvalitātes paaudze, kas nākotnē kļūs par nozares standartu.
Foto ir ilustratīvi © Canva.
