Impianti audio nei veicoli elettrici

L’impianto audio di un veicolo elettrico è una catena del segnale completa, non un semplice conteggio degli altoparlanti. La sorgente, il software, l’elaborazione digitale, gli amplificatori, la posizione degli altoparlanti e l’acustica dell’abitacolo concorrono a determinare ciò che arriva a ciascun occupante.

Dalla sorgente al suono

La musica può provenire dalla radio, da un file locale, da un servizio di streaming, dall’audio Bluetooth o USB oppure dalla proiezione dello smartphone. L’unità principale decodifica la sorgente e la invia a un processore digitale del segnale. Il processore può suddividere le frequenze tra gli altoparlanti, correggere l’allineamento temporale e la risposta in frequenza, creare canali surround, gestire zone sonore e adattare il mix alla velocità o al rumore nell’abitacolo. Gli amplificatori di potenza pilotano quindi gli altoparlanti.

L’audio automobilistico deve gestire anche chiamate, assistenti vocali, segnali di parcheggio e indicazioni di navigazione. Android Automotive, per esempio, classifica i flussi in base all’uso e può instradare, miscelare o abbassare il livello di un flusso quando uno più importante richiede attenzione. I segnali acustici essenziali per la sicurezza possono essere generati o miscelati al di fuori del sistema operativo dell’infotainment, affinché il guasto di un’app non possa silenziarli. Android Open Source Project: Automotive audio overview

Questa architettura spiega perché un sistema dalle specifiche pubblicate modeste può suonare coerente, mentre un elevato numero di altoparlanti o un grande valore di potenza in watt possono comunque produrre un suono irregolare.

Altoparlanti e posizionamento

I trasduttori degli altoparlanti sono ottimizzati per diverse parti della gamma udibile:

I tweeter riproducono le alte frequenze e sono spesso montati nella parte superiore delle porte, sul cruscotto o sui montanti.
I midrange coprono gran parte della gamma che trasporta voci e strumenti.
I woofer riproducono le frequenze più basse e richiedono una maggiore superficie e corsa del cono.
I subwoofer gestiscono i bassi più profondi, in genere con un proprio involucro e un canale di amplificazione dedicato.

Un altoparlante coassiale riunisce più trasduttori in un solo gruppo. Un sistema a componenti li separa, offrendo al costruttore maggiore libertà di posizionamento e orientamento. Nessuna delle due definizioni garantisce la qualità; restano importanti il progetto del crossover, l’installazione e la taratura. JBL: Coaxial and component car speakers

Le porte offrono spazio per trasduttori più grandi, ma sono difficili dal punto di vista meccanico e acustico: vetri, guarnizioni, pannelli di rivestimento e variazioni della pressione nell’abitacolo possono introdurre vibrazioni o dispersioni. Una posizione sul cruscotto o sul montante A può avvicinare le alte frequenze al livello delle orecchie, mentre gli altoparlanti centrali possono rendere stabili voci e indicazioni vicino al centro del parabrezza.

Gli altoparlanti nei poggiatesta accorciano il percorso acustico verso un occupante. Possono facilitare la localizzazione delle indicazioni di navigazione o delle chiamate e creare zone d’ascolto separate, ma un altoparlante in campo vicino non sostituisce automaticamente un sistema ben integrato nell’abitacolo.

Amplificatori ed elaborazione digitale

Il numero di canali di un amplificatore indica quante uscite può controllare in modo indipendente. La potenza nominale è significativa solo insieme alle condizioni di prova: potenza continua o di picco, impedenza del carico, tensione di alimentazione, gamma di frequenze e distorsione ammessa. Due costruttori possono pubblicare valori di potenza non confrontabili per sistemi che si comportano in modo simile nell’uso normale.

L’elaborazione digitale del segnale è fondamentale nell’audio di serie. Tra le funzioni comuni rientrano:

crossover che inviano a ogni trasduttore una banda di frequenze appropriata;
equalizzazione della risposta dell’abitacolo e degli altoparlanti;
allineamento temporale, affinché il suono proveniente da distanze diverse raggiunga in modo coerente la posizione d’ascolto;
gestione della gamma dinamica e dei bassi;
compensazione delle variazioni del rumore stradale o del vento;
espansione stereo o riproduzione multicanale; e
zone audio separate per sedili diversi.

I formati immersivi possono trasportare più informazioni spaziali dello stereo convenzionale, ma il marchio da solo non dimostra quanto accuratamente sia stato misurato e tarato un determinato abitacolo. Conta anche la disponibilità della sorgente: un sistema non può recuperare dettagli o informazioni dei canali che il servizio, la connessione o la registrazione scelti non forniscono.

Che cosa cambia in un veicolo elettrico

L’assenza del rumore di combustione rende più facili da percepire, a bassa velocità, i passaggi silenziosi e i difetti di basso livello. Non rende silenzioso un veicolo elettrico. Impatti degli pneumatici, fondo stradale, vento, movimento delle sospensioni, pompe, climatizzazione e suoni della propulsione elettrica diventano più evidenti al variare della velocità e del carico.

Il precedente articolo EVKX sosteneva che la batteria di un veicolo elettrico fornisse automaticamente all’impianto audio un’alimentazione più pulita e stabile rispetto a un alternatore. È una spiegazione troppo semplice. Infotainment e amplificatori funzionano normalmente attraverso un impianto elettrico a bassa tensione e una conversione DC-DC, e le prestazioni dipendono dall’intero progetto dell’alimentazione, della massa e dell’amplificatore. La batteria di trazione ad alta tensione non garantisce direttamente una minore distorsione.

La configurazione di un veicolo elettrico può creare nuove posizioni per gli altoparlanti, ma batterie, strutture d’urto, condotti HVAC, meccanismi delle porte ed esigenze di carico continuano a vincolare il progetto. Il sistema va giudicato nell’abitacolo finito, non sulla base di un’ipotesi generale sull’architettura dei veicoli elettrici.

Gestione attiva del rumore

Il controllo attivo del rumore di rotolamento usa sensori, microfoni, elaborazione e impianto audio per generare un controsegnale destinato a componenti selezionate del rumore. Bose descrive una soluzione di serie che utilizza accelerometri e microfoni per intervenire sui rumori stradali, degli pneumatici e del telaio in una gamma di frequenze. Bose Automotive: Active sound management

La tecnica ha limiti fisici. È più efficace sui rumori prevedibili, nelle posizioni per cui il sistema è stato tarato; non può cancellare ogni suono transitorio in tutto l’abitacolo. Una taratura scadente può anche influire sulla sensazione di pressione o sull’equilibrio timbrico. Se il veicolo lo consente, ascoltate con la funzione sia attiva sia disattivata.

Che cosa non dicono le specifiche

Il numero degli altoparlanti può includere piccoli trasduttori con funzioni molto limitate. La potenza dell’amplificatore non rivela la distorsione, la riserva dinamica o quanta potenza raggiunga ogni canale. Un sistema di marca può usare hardware e tarature specifici per il modello, quindi lo stesso marchio può corrispondere a risultati diversi in due veicoli.

Per una prova d’ascolto utile:

disattivate l’equalizzazione dimostrativa esasperata e confrontate a parità di volume;
usate una sorgente familiare e di alta qualità, anziché giudicare soltanto la traccia dimostrativa integrata;
cercate un parlato chiaro, una voce principale stabile al centro e bassi che si arrestino con precisione;
provate i sedili anteriori e posteriori;
aumentate la velocità su strada e quella della ventola del climatizzatore;
verificate che navigazione, chiamate e segnali di avvertimento interrompano i contenuti multimediali in modo sensato;
provate sorgenti telefoniche con e senza cavo; e
controllate quali livelli di qualità dello streaming, formati surround e servizi connessi richiedano un abbonamento.

Il sistema migliore non è necessariamente il più potente. È quello che rimane equilibrato, comprensibile e privo di vibrazioni fastidiose nei posti e nelle condizioni che contano per il proprietario.