Автокөліктердегі ойын-сауық электроникасының даму тарихы

Кіріспе

Көліктегі ойын-сауық электроникасы

Көлік аудиосы – көлікте немесе басқа да көлік құралында жолаушыларға ойын-сауық пен ақпарат беру үшін орнатылған жабдық. 1950 жылға дейін ол қарапайым АМ радиосынан тұрды. Кейіннен FM радио (1952), 8 тректі магнитофон, кассета ойнатқыш, винил плеер, CD, DVD, Blu-ray ойнатқыштар, навигациялық жүйелер, Bluetooth телефон интеграциясы және аудио трансляциясы, сондай-ақ CarPlay және Android Auto сияқты смартфон басқару құралдары қосылды. Алғашқыда бірнеше түйме арқылы басқару тақтасынан басқарылса, қазір рульдегі басқару элементтері мен дауыспен басқару арқылы да басқаруға болады. Бастапқыда музыка мен радио тыңдау үшін пайдаланылған көлік аудиосы қазір автомобиль телематикасы, телекоммуникация, көлік құралының қауіпсіздігі, қолдарды бос қойып қоңырау шалу, навигация және қашықтықтан диагностика жүйелерінің бір бөлігіне айналды. Сол динамиктерді белсенді шуды басу арқылы жол және қозғалтқыш шуын азайту үшін де, немесе қозғалтқыш дыбыстарын күшейту үшін де пайдалануға болады, мысалы, кішкентай қозғалтқыштың дыбысын үлкендетуге болады.

Радио

1904 жылы, мобильді радио үшін коммерциялық тұрғыдан тиімді технология пайда болғанға дейін, америкалық өнертапқыш және өзін "Радионың әкесі" деп атаған Ли де Форест 1904 жылы Сент-Луистегі Луизиана сатып алу көрмесінде автокөлік радиосын көрсетті. 1920 жылдары вакуумдық түтік технологиясы жетіліп, радиоқабылдағыштардың болуы радио хабарларын таратуды мүмкін ететін деңгейге жетті. Техникалық қиындық – радиоқабылдағыштардағы вакуумдық түтіктерге 50-250 вольт тұрақты ток қажет болды, ал автомобиль аккумуляторлары 6 В-та жұмыс істеді. Кернеуді вибратормен жоғарылатты, ол пульсациялы тұрақты ток берді, оны трансформатормен жоғары кернеуге айналдыруға, түзетуге және жоғары кернеулі тұрақты ток жасау үшін сүзгілеуге болады. 1924 жылы Австралияның Жаңа Оңтүстік Уэльс штатында Келлидің моторлары алғашқы автокөлік радиосын орнатты. 1930 жылы американдық Galvin Manufacturing Corporation компаниясы 130 долларға Motorola брендті радиоқабылдағышты сатты. Бұл қымбат болды: сол кездегі Ford Model A 540 долларға бағаланды. 1931 жылы Ladies' Home Journal журналында "Philco Transitone радиосына қосымша ақысыз қосылған" Plymouth седаны жарнамаланды. 1932 жылы Германияда Blaupunkt AS 5 орта және ұзақ толқынды радиосы 465 рейхсмаркаға сатылды, бұл шағын автомобиль бағасының үштен біріне тең еді. Ол шамамен 10 литр орын алды, сондықтан жүргізушіге жақын орналаса алмады және рульдік басқару пульті арқылы басқарылды. 1933 жылы Crossley Motors зауытта орнатылған автокөлік радиосын 35 фунт стерлингке ұсынды. 1930 жылдардың соңына қарай, түймелі AM радиолары стандартты мүмкіндік ретінде қарастырылды. 1946 жылы қолданыста 9 миллионға жуық AM автокөлік радиосы болды. FM қабылдағышын 1952 жылы Blaupunkt ұсынды. 1953 жылы Becker AM/FM Becker Mexico радиосын Variometer тюнерімен, яғни станцияны іздеу немесе сканерлеу функциясымен таныстырды. 1955 жылдың сәуір айында Chrysler Corporation компаниясы 1956 жылғы Chrysler және Imperial автомобильдері үшін 150 долларлық опция ретінде Mopar 914HR брендінің Philco толық транзисторлы автокөлік радиосын ұсынатынын мәлімдеді. Chrysler Corporation компаниясы 1956 жылдың соңында толық транзисторлы автокөлік радиосы опциясын тым қымбат болғандықтан тоқтатуға шешім қабылдады және оны жаңа 1957 жылғы автомобильдері үшін арзан гибридтік (транзисторлар мен төмен кернеулі вакуумдық түтіктер) автокөлік радиосымен ауыстырды. 1963 жылы Becker Monte Carlo радиосын ұсынды, ол түтіксіз, толық күйдегі радио болды. Institut für Rundfunktechnik және Blaupunkt бірлесіп жасаған бұл радио FM сигналының 57 кГц субтасымалдағышы арқылы қозғалыс хабарламаларының бар екенін көрсетті. ARI радио деректері жүйесімен ауыстырылды. AM/FM радиосы CD ойнатқышымен біріктіріліп, көлік аудиосының негізгі бөлігі болып қала берді, бірақ көлікке қатысты емес қолдануда ескірген. 2010 жылдары интернет-радио, спутниктік радио, ағынды ойнату және подкастинг AM/FM радиомен бәсекелесті. Осы кезде кейбір модельдер 5.1 жан-жақты дыбысты ұсынды. 2023 жылы бірнеше автомобиль өндірушілер, соның ішінде Ford Motor Company, 2024 модельдік жылдан бастап жаңа көліктерде AM радио жолағын ұсынуды тоқтату жоспарларын жариялады. Кейіннен Ford өзінің мәлімдемесін кері қайтарып, бас атқарушы директор Джим Фарли AM-нің төтенше жағдайлар туралы ескерту жүйесінің маңыздылығын атап өтті. Audi, BMW, Volvo және Tesla өздерінің ойын-сауық жүйелерінде, әсіресе электр көліктерінде AM жолағын ұсынбай бастады. Бұл хабарламадан кейін бірнеше заң шығарушылар автомобиль өндірушілерін өздерінің аудио/ойын-сауық жүйелерінде AM жолағын қосуды талап ететін екі партиялық заң жобасын ұсынды.

In 1904, before commercially viable technology for mobile radio was in place, American inventor and self described "Father of Radio" Lee de Forest demonstrated a car radio at the 1904 Louisiana Purchase Exposition in St. Louis. Around 1920, vacuum tube technology had matured to the point where the availability of radio receivers made radio broadcasting viable. A technical challenge was that the vacuum tubes in the radio receivers required 50 to 250 volt direct current, but car batteries ran at 6V. Voltage was stepped up with a vibrator that provided a pulsating DC which could be converted to a higher voltage with a transformer, rectified, and filtered to create higher voltage DC. In 1924, Kelly's Motors in NSW, Australia, installed its first car radio. In 1930, the American Galvin Manufacturing Corporation marketed a Motorola branded radio receiver for $130. It was expensive: the contemporary Ford Model A cost $540. A Plymouth sedan, "wired for Philco Transitone radio without extra cost," was advertised in Ladies' Home Journal in 1931. In 1932 in Germany the Blaupunkt AS 5 medium wave and longwave radio was marketed for 465 Reichsmark, about one third of the price of a small car. Because it took nearly 10 litres of space, it could not be located near the driver and was operated via a steering wheel remote control. In 1933, Crossley Motors offered a factory fitted car radio for £35. By the late 1930s, push button AM radios were considered a standard feature. In 1946, there were an estimated 9 million AM car radios in use. An FM receiver was offered by Blaupunkt in 1952. In 1953, Becker introduced the AM/FM Becker Mexico with a Variometer tuner, basically a station search or scan function. In April 1955, the Chrysler Corporation announced that it was offering a Mopar model 914HR branded Philco all transistor car radio, as a $150 option for its 1956 Chrysler and Imperial car models. Chrysler Corporation had decided to discontinue its all transistor car radio option at the end of 1956, due to it being too expensive, and replaced it with a cheaper hybrid (transistors and low voltage vacuum tubes) car radio for its new 1957 car models. In 1963, Becker introduced the Monte Carlo, a tubeless solid state radio with no vacuum tubes. Developed jointly by the Institut für Rundfunktechnik and Blaupunkt, it indicated the presence of traffic announcements through manipulation of the 57kHz subcarrier of the station's FM signal. ARI was replaced by the Radio Data System. The AM/FM radio combined with a CD player has remained a mainstay of car audio, despite being obsolescent in non car applications. In the 2010s, internet radio, satellite radio, streaming, and podcasting came into competition with AM/FM radio. By this time some models were offering 5.1 surround sound. In 2023, several automobile manufacturers, including Ford Motor Company, announced plans to discontinue offering the AM radio band in new vehicles, starting with the 2024 model year. Ford later reversed its announcement, with chief executive offer Jim Farley citing the importance of AM's emergency alert system. Audi, BMW, Volvo, and Tesla had already started to not offer the AM band on their entertainment systems, specifically on their electric vehicles. The previous announcement had several lawmakers introduce bipartisan legislation to require that automobile manufactures include the AM band on their audio/entertainment systems.

Физикалық құралдар мен байланыс

Физикалық медиаға арналған мобильді ойнатқыштар винил пластинкалары, 8 тректік таспалар, кассеталар, компакт-дискілер және MP3 форматтары үшін ұсынылды. Көлік аудио жүйесінің мұндай медиаға бейімделуі аудио құрылғыны автомобильдерді ұрлаудың жиі нысанына айналдырды, сондықтан олар да ұрлыққа қарсы жүйелермен жабдықталған. Медианы мобильді түрде ойнатуға алғашқы әрекеттер 1950 жылдары винил пластинкаларымен жасалды. Мұндай ойнатқышты алғаш рет Chrysler компаниясы 1956 жылғы Chrysler, Desoto, Dodge және Plymouth автомобильдеріне опция ретінде ұсынды. Ойнатқыш CBS Labs компаниясымен әзірленді және арнайы дайындалған 7 дюймдік дисктердің шектеулі таңдауын 16⅔ айналым/минут жылдамдығымен ойнатты. Бұл қымбат опция болғандықтан, екі жылдан кейін тоқтатылды. RCA Victor (тек 1961 жылы қолжетімді) және Norelco компаниялары қалыпты қолжетімді 45 айналым/минуттық пластинкаларды пайдалана отырып, арзан опцияларды жасады. Бұл ойнатқыштардың барлығына көлік қозғалысы кезінде дискенің секіруін болдырмау үшін инеге қосымша қысым қажет болды, бұл пластинкалардың тез тозуына әкелді. 1962 жылы Muntz Wayfarer 4 тректік картридждік таспа ойнатқышын ұсынды. Атақты адамдар, соның ішінде Фрэнк Синатра, осы құрылғыларды өздерінің көліктеріне орнатты. 1965 жылы Ford және Motorola компаниялары бірлесіп 1966 жылғы Ford автомобильдеріне қосымша жабдық ретінде 8 тректік таспа ойнатқышын енгізді. 1968 жылы Philips компаниясы құрамында кассеталық таспа ойнатқышы бар автомобиль радиосын ұсынды. Келесі жылдары кассеталар 8 тректік таспаларды ығыстырып, технологияны жақсартты: ойнату уақытын ұзартты, таспа сапасын арттырды, автоматты кері айналу және Dolby шуын азайту мүмкіндіктерін қосты. Олар 1970-ші және 1980-ші жылдарда кең таралды. Кассета ойнатқыштар 2005–06 жылғы Honda CR-V және 2008 жылғы Acura TL сияқты көліктерде де кездесті. Сондай-ақ, компакт-кассеталар мен компакт-дискілерді қабылдайтын автомобиль аудио құрылғылары да болды. Pioneer компаниясы 1984 жылы CDX-1 деген алғашқы автомобиль CD (компакт-диск) ойнатқышын ұсынды. Ол жақсартылған дыбыс сапасымен, тректерді жылдам өткізіп жіберу мүмкіндігімен және кассеталық таспалардан беріктігімен танымал болды. Автомобильдегі CD алмастырғыштар 1980-ші жылдардың соңында танымал бола бастады және 1990-шы жылдарда жалғасты. Алғашқы құрылғылар багажникке орнатылды, ал кейінгілері бас блокқа орнатылды, кейбіреулері алтыдан онға дейін CD-ді қабылдайтын болды. CD ойнатқыштар 1980-ші жылдардың соңында пайда бола бастады және кассетамен бәсекелесті. OEM CD ойнатқышы бар алғашқы автомобиль 1987 жылғы Lincoln Town Car болды, ал американдық нарықтағы соңғы жаңа автомобильдер панельде кассеталық палубамен жабдықталған 2010 жылғы Lexus SC430 және Ford Crown Victoria болды. Автомобильдік кассета адаптері жүргізушілерге портативті музыка ойнатқышын (CD ойнатқышы, MP3 ойнатқышы) қолданыстағы орнатылған кассеталық таспаға қосуға мүмкіндік берді. ХХІ ғасырдың басында компактты цифрлық сақтау құралдары – Bluetooth құрылғылары, флеш-дискілер, жад карталары және арнайы қатты дискілер – автомобиль аудио жүйелеріне енгізілді. Осы кезде MP3 ойнатқыштарын автомобиль динамиктеріне қосу үшін қосымша кіріс ұялары мен USB порттары қосылды. Микроавтобустар мен үш қатарлы SUV-ларда жолаушыларды көңілді ету үшін DVD ойнатқышы бар артқы ойын-сауық жүйесі қарастырылған. Автомобильдің бас блогы алдыңғы және артқы камералар, навигациялық жүйелер және Android Auto, CarPlay және MirrorLink сияқты көп функциялы операциялық жүйелер үшін маңызды орынға ие болды, бұл смартфонның музыка кітапханасы мен навигациялық қосымшаларын автомобильдің ақпараттық-ойын-сауық жүйесі арқылы басқаруға мүмкіндік берді. Жаңа модельдер Bluetooth технологиясымен және жақсырақ байланыс үшін HDMI портымен жабдықталған. Екі Din автомобиль стерео құрылғыларында экранның мөлшері 5 дюймнен 7 дюймға дейін өзгереді.

Mobile players for physical media have been provided for vinyl records, 8 track tapes, cassette tapes, compact discs, and MP3s. The increased sophistication of the vehicle audio system to accommodate such media has made the audio unit a common target of car break ins, so these are equipped with anti theft systems too. Attempts at providing mobile play from media were first made with vinyl records, beginning in the 1950s. The first such player was offered by Chrysler as an option on 1956 Chrysler, Desoto, Dodge, and Plymouth cars. The player was developed by CBS Labs and played a limited selection of specially provided 7 inch discs at 16⅔ RPM. The unit was an expensive option and was dropped after two years. Cheaper options using commonly available 45 rpm records were made by RCA Victor (available only in 1961) and Norelco. All of these players required extra pressure on the needle to avoid skipping during vehicle movement, which caused accelerated wear on the records. In 1962, Muntz introduced the Wayfarer 4 track cartridge tape player. Celebrities, including Frank Sinatra, had these units installed in their cars. In 1965, Ford and Motorola jointly introduced the in car 8 track tape player as optional equipment for 1966 Ford car models. In 1968, a dashboard car radio with a built in cassette tape player was introduced by Philips. In subsequent years, cassettes supplanted the 8 track and improved the technology, with longer play times, better tape quality, auto reverse, and Dolby noise reduction. They were popular throughout the 1970s and 1980s. Cassette players were still found in vehicles as late as the 2005–06 Honda CR V and 2008 Acura TL. There have also been vehicle audio units that accept both compact cassettes and CDs. Pioneer introduced the CDX 1, the first car CD (compact disc) player, in 1984. It was known for its improved sound quality, instant track skipping, and the format's increased durability over cassette tapes. Car CD changers started to gain popularity in the late 1980s and continued throughout the 1990s, with the earlier devices being trunk mounted and later ones being mounted in the head unit, some able to accommodate six to ten CDs. Stock and aftermarket CD players began appearing in the late 1980s, competing with the cassette. The first car with an OEM CD player was the 1987 Lincoln Town Car, and the last new cars in the American market to be factory equipped with a cassette deck in the dashboard was the 2010 Lexus SC430, and the Ford Crown Victoria. A car cassette adapter allowed motorists to plug in a portable music player (CD player, MP3 player) into an existing installed cassette tape deck. In the early 21st century, compact digital storage media – Bluetooth enabled devices, thumb drives, memory cards, and dedicated hard drives – came to be accommodated by vehicle audio systems. Around this time auxiliary input jacks and USB ports were added to connect MP3 players to the vehicle's speakers. Minivans and three row SUVs have an available rear entertainment system with a DVD player to entertain passengers. The automobile head unit became increasingly important as a housing for front and backup dashcams, navis, and operating systems with multiple functions, such as Android Auto, CarPlay and MirrorLink, allowing a smartphone's music library and navigation apps to be controlled via the vehicle's infotainment system. Latest models are coming equipped with features like Bluetooth technology along with HDMI port for better connectivity. Screen size varies from 5 inch to 7 inch for the double Din car stereos.

Белсенді шуды бақылау және шуды синтездеу

Автомобильдің дыбыс жүйесі жүргізуші мен жолаушылар үшін қозғалтқыш пен жол шуын азайтатын белсенді шуды бақылау жүйесінің бөлігі болуы мүмкін. Бір немесе бірнеше микрофон көліктегі әртүрлі орындардан, әсіресе қозғалтқыш бөлімі, астыңғы жағы немесе эгзостық құбырлардан дыбыс жинау үшін қолданылады, ал бұл сигналдар цифрлық сигналды өңдегіш (DSP) арқылы өңделіп, содан кейін өңделген сигнал машинаның ішінде естілетін сыртқы шуды азайту немесе жою үшін динамиктерге жіберіледі. Lotus компаниясы қозғалтқыш шуына ғана бағытталған алғашқы жүйені әзірледі және 1992 жылғы Nissan Bluebird модельдеріне, Жапонияда сатылатынына лицензия берді. Кейін Lotus 2009 жылы Harman компаниясымен бірлесіп, жол және дөңгелек шуын, сондай-ақ шасси дірілдерін қоса алғанда, толыққанды шуды азайту жүйесін жасады. Белсенді шуды бақылаудың бір артықшылығы – автомобильдің салмағы жеңілдеуі, дыбыс өткізбейтін материалдың азайтылуы және қозғалтқышта ауыр тепе-теңдес білігі болмауы. Тепе-теңдес білігін алып тастау отынның тиімділігін де арттырады. 2013 жылғы Honda Accord, сондай-ақ 2013 жылғы Lincoln сәнді желісі мен Ford C Max және Fusion модельдері белсенді шуды бақылау жүйесін қолданды. DSP-де қозғалтқыштың минутына айналым (RPM) немесе автомобильдің қозғалыс жылдамдығы сияқты басқа да жұмыс деректері де пайдаланылуы мүмкін. Көп көзді азайту жүйесі шудың 80%-ға дейін азайтуы мүмкін. Дәл осы жүйе қозғалтқыш шуын жасау немесе күшейту үшін де қолданылуы мүмкін, осы арқылы жүргізушіге қозғалтқыштың дыбысын күштірек етуге болады. 2015 жылғы Ford Mustang EcoBoost Fastback және EcoBoost Fastback Premium үшін машина динамиктері арқылы қозғалтқыш дыбысын күшейтетін «Белсенді шуды бақылау» жүйесі әзірленді. Осыған ұқсас жүйе F 150 пикап жүк көлігінде де қолданылады. Volkswagen Soundaktor қолданады, ол Golf GTi және Beetle Turbo сияқты автомобильдерде дыбыстарды ойнатуға арналған арнайы динамик. BMW машина динамиктерінде қозғалтқыш жүктемесі мен қуатына қарай әртүрлі үлгілерді қолдана отырып, өзінің қозғалтқыштарының жазылған үлгісін ойнатады.

Құралымдар мен терминдер

Сток жүйесі – автомобиль құрастырылған кезде көлік өндірушісі орнатылуын белгілеген OEM-қосымшасы. Сонымен қатар, кейбір нарықтағы компоненттерді де пайдалануға болады. Бас құрылғы: Бас құрылғы өнімдеріне экран мен батырмалар кіреді және олар негізінен ISO 7736 стандартына сәйкес келетін DIN форматта жасалады. Бас құрылғылар бір немесе екі DIN болып келеді. Автокөлік аудио жүйесінің ISO 10487 аспаптар адаптерімен қосылыстары. Конденсаторлар. Көшме аудио қуат күшейткіштері. Күшейткіштер аудио сигналдарының қуат деңгейін арттырады. Кейбір бас құрылғыларда кіріктірілген стерео күшейткіштер болады. Басқа автокөлік аудио жүйелері жеке күшейткішті пайдаланады. Әрбір күшейткіштің белгілі бір қуат деңгейі болады, ол кейде кіріктірілген күшейткіші бар бас құрылғыда немесе жеке құрылғының таңбасында көрсетіледі. Коаксиалды динамиктер: Бұл автомобиль динамиктерінің ең көп таралған түрі және көбінесе зауытта орнатылады. Олар әдетте бір осьте орнатылған вуфер мен твитерден тұрады және жиіліктердің кең ауқымын қайта жаңғыртуға арналған. Компоненттік динамиктер: Бұл динамиктер жоғары деңгейдегі автокөлік аудио жүйелері үшін жасалған және әдетте жеке вуферлер, твитерлер және кроссоверлерден тұрады. Бұл дыбысты дәл реттеуге және дыбыс сапасын жақсартуға мүмкіндік береді. Субвуферлер: Бұл динамиктер төмен жиілікті дыбыстарды, әсіресе басты қайта жаңғырту үшін жасалған. Олар әртүрлі өлшемдерде және қуат деңгейлерінде келеді және автокөлік аудио жүйесіндегі басты күшейту үшін пайдаланылуы мүмкін. Орта жиілікті динамиктер: Бұл динамиктер орта жиілікті дыбыстарды, мысалы, вокалдарды және гитаралар мен фортепиано сияқты аспаптарды қайта жаңғырту үшін жасалған. Твитерлер: Бұл динамиктер жоғары жиілікті дыбыстарды, мысалы, цимбалдарды және басқа да жоғары перделі аспаптарды қайта жаңғырту үшін жасалған. Дыбыс өткізбейтін материал көбінесе есік қуыстарында және багаждың ішкі бөлігінде, әсіресе багаж бөлімінде, қатты субвуфер бас үндеріне жауап ретінде көліктің панельдерінің артық дірілдеуін азайту үшін қолданылады. Оптикалық дискілер, ұямен жүктеу механизмімен.

Заңдық

Автомобильдегі тым қатты дыбыс жүйелері муниципалитеттердің шуылға қатысты ережелерін бұзады, ал кейбіреулері оларды толығымен тыйым салған. 2002 жылы АҚШ Әділет министрлігі полиция қызметкерлеріне көліктердегі қатты дыбыс жүйелерімен байланысты мәселелерді қалай шешуге болатыны туралы нұсқаулық жариялады.