Hledání dokonalého zvuku elektromobilu.
Text Philip Bittner Fotografie Volkswagen akciová společnost
Od července 2019 musí být součástí povinné výbavy elektromobilů také generátor zvuku. Jak by tedy měl zvuk elektromobilu znít, aby byl bezpečný a současně byl příjemný pro ostatní účastníky provozu? Odpověď se dozvíme na návštěvě u odborníků na zvuk automobilky Volkswagen.
Na venkovní měřicí trati automobilky Volkswagen ve Wolfsburgu je hodně rušno. Je tady slyšet nejenom hluk od projíždějících automobilů, ale daleko více zvuky od zvířecích sousedů. Hned u retenčních nádrží na vodu určenou pro provozní účely v blízkosti měřicího prostoru o délce přibližně 600 metrů se nachází několik hus, které se tu zastavily na své cestě na jih a kejhají, že je to slyšet na míle daleko. "Měření by nyní opravdu nebylo snadné", říká dr. Ingo Hapke, vedoucí akustického týmu automobilky Volkswagen a směje se. Je dobře, že dnes je již vše uloženo např. na pevném disku měřicího počítače a prototypu modelu ID.3, jenž má být představen v roce 2019 a který klidně stojí pod ochrannou plachtou.
Jen před chvilkou zde budoucí člen rodiny vozů ID. projížděl několik okruhů. Znovu a znovu projížděli experti na měření zvuku měřicím zařízením uprostřed měřicí trasy, které je vybaveno několika mikrofony na stativech. Ne zcela neslyšně, jako současné elektromobily, ale s tajemným zvukem, který bude v budoucnosti model ID. doprovázet.
Nový zvuk elektromobilu podle nařízení Evropské unie.
Základem je nové nařízení Evropské unie, které vstoupilo v platnost 1. července 2019. Podle něj musí být v nových typech hybridních vozů využívajících pohon na elektřinu i v čistých elektromobilech instalován akustický výstražný systém (AVAS - Acoustic Vehicle Alerting System) pro ochranu ostatních účastníků provozu. Přitom platí celá řada ustanovení. Zvuk, pro který je v zákoně použitý termín "Trvalá akustická výstraha", musí být závislý na rychlosti jízdy. Chodci nebo cyklisté by tak měli být schopni podle zvuku určit, zda elektromobil zrychluje nebo zpomaluje. Při couvání pak postačí nepřerušovaný tón. Nařízení Evropské unie definuje navíc i intenzitu zvuku v různých vzdálenostech od vozu a také frekvenční posun, který smí vydávaný zvuk mít. Od rychlosti 20 km/h se bude intenzita zvuku pomalu snižovat, protože nad touto rychlostí bude zvuk vydávaný odvalováním pneumatik natolik hlučný, že další akustický signál již nebude nutný.
Odborníci na akustiku automobilky Volkswagen mohou zvuk vydávaný v provozu testovat v externí zvukové hale. Na testovacích válcích je přitom simulována jízda rychlostí až 300 km/h. Zvukoví experti zkouší vzájemné spolupůsobení zvuku vydávaného elektromobilem a dalších hluků vydávaných vozidlem. Nejdůležitějším kritériem je však dodržení zákonem stanovených hodnot.
Jak by tedy měl elektrický Volkswagen budoucnosti znít? "Přátelsky a decentně", dopovídá Hapke. A samozřejmě také nezaměnitelným způsobem, jako Volkswagen. Technický zvuk jednotlivých modelů se přirozeně odlišuje. ID. má vlastní charakter, který zvukoví experti chtějí svou prací zdůraznit. Ingo Hapke a jeho spolupracovníci přitom musejí při vývoji zvuku neustále hledat kompromis tak, aby splnili všechny zákonné předpisy a aby zvuk současně zněl příjemně a nezaměnitelně.
Jak zní zvuk elektromobilu budoucnosti?
Jedním z nich je diplomovaný konstruktér Michael Wehrmann, který u společnosti Volkswagen pracuje od roku 2011 jako zvukový aplikační technik. U modelů e-up! a e-Golf, které lze na přání vybavit systémem e-Sound, jsme se orientovali na zvuk spalovacího motoru, říká Wehrmann. U rodiny vozů ID. by však zvuk měl znít jinak - měl by evokovat elektrizující budoucnost. "Pro mě je důležité, aby zvuk kontinuálně charakterizoval stroj, který je v činnosti - podobně jako velké ventilátory", říká Ingo Hapke. Výzvou pro zvukové experty společnosti Volkswagen je, jak příjemně a nenásilně převést čistě osobnostní výrazy a pocity do akustické podoby. "Pracujeme více s výrazy jako tonalita, drsnost, harmonie, zřetelnost nebo ponurost", vysvětluje Wehrmann.
Inspiraci pro zvuk budoucnosti čerpají zvukoví experti například z akustických projevů vozidel použitých ve filmu jako je Podracer ze Star Wars nebo také ze všedních zvuků jako je tramvaj, případně také z přírody. "Zdroje zvuku mohou mít syntetický původ, ale mohou pocházet také z reálných nahrávek", říká Wehrmann, který při hledání zvuku používá naměřená data, instrumentální nahrávky i syntetizátor.
Zvukové odrazy v exteriérové akustické hale jsou minimalizovány pomocí speciálního obložení. Vzniká tak prostor s mimořádnými vlastnostmi jako je velmi nízká úroveň hluku pozadí, která umožňuje přesné měření.
Zvukový aplikační technik společnosti Volkswagen Michael Wehrmann vyvinul vlastní software "CarSoundDesigner", s jehož pomocí komponuje zvuk elektromobilu budoucnosti. Pomocí notebooku, volantu a pedálu akcelerátoru může již před testem v automobilu vyzkoušet, jak bude zvuk znít.
Vývoj na notebooku - měření na vozidle.
Původcem zvuku elektromobilu však není pouze jeden zdroj. Zvukový aplikační technik Michael Wehrmann komponuje na svém notebooku, jakoby vytvářel skladbu s více hudebními nástroji. K tomuto účelu si vyvinul vlastní software - CarSoundDesigner. S jeho pomocí může simulovat zvuk při provozu vozidla. Na Wehrmannově pracovišti to někdy vypadá jako u hrací konzole. Expert na zvuk ovládá program CarSoundDesigner mimo jiné pomocí plynového pedálu a volantu, tak jak je to běžné při hraní automobilových závodů na počítači. Díky softwaru může Michael Wehrmann poslouchat zvuk bez automobilu, hodnotit tak kvalitu zvuku a předpovídat, zda je při dané úrovni hlasitosti nutné zvýšit vlastní frekvenční rozsah. Počítačový program zahrnuje také akustické vlastnosti karoserie, které byla určeny detailním měřením. Pro další ladění se následně přechází na jedno zcela unikátní místo na území areálu ve Wolfsburgu - do exteriérové zvukové haly.
Když se za Vámi zabouchnou přibližně 50 centimetrů silné dveře připomínající trezor, okamžitě to vnímáte svým sluchem. Tento prostor, jenž je přibližně 23 metrů dlouhý, 19 metrů široký a 6 metrů vysoký je však jiný. Strop i stěny jsou obloženy materiálem, který pohlcuje zvuk a minimalizuje tak odrazy zvukových vln. Na ušní bubínky doléhá lehký tlak. Vládne zde ticho.
Zvuk budoucího elektromobilu zní příjemně a decentně - a je to nezaměnitelný Volkswagen.
Uprostřed haly se nachází testovací válcová stolice, jež dokáže simulovat jízdu rychlostí až 300 km za hodinu. Experti na akustiku společnosti Volkswagen na ní dále vyvíjejí zvuk, který dříve vytvořili na počítači. Zde si totiž mohou ověřit, zda jejich představy o zvuku fungují i na reálném vozidle. K tomu jsou zde před i za automobilem umístěny například také mikrofony na stativech, které jsou uprostřed vybaveny jemně opracovanými dřevěnými destičkami, a vytvářejí tak u chodců stereofonní vnímání zvuku. Na místě spolujezdce u testovacího vozu je navíc usazena plastová lidská figurína. Ta má umělé uši a může tak přesně měřit, jak působí zvuk na pasažéry v interiéru vozu. "Práce v exteriérové zvukové hale představuje důležitý vývojový krok. Zde mohu bezprostředně reagovat na výsledky měření, měnit věci v programu CarSoundDesigner, nahrát je do flash paměti řídicí jednotky v automobilu a znovu ověřit," říká Michael Wehrmann.
Finálnímu zvuku předchází bezpočet měření.
Znovu a znovu měřit, testovat a dále vyvíjet - hledání dokonalého zvuku elektromobilu je časově velmi náročná práce, která přitom nevyplývá výhradně z objektivních výsledků měření. Akustičtí experti uskutečnili bezpočet vlastních zkoušek a spoléhali se přitom na vlastní sluch a vlastní zkušenosti, testovali účinky s pomocí probandů a zkoušeli reakce účastníků provozu na nejrůznější zvuky. "Svou roli hraje samozřejmě také počasí", dodává Ingo Hapke. Sněhová břečka odráží zvukové vlny intenzivněji, souvislá sněhová pokrývka je naproti tomu tlumí. Akustičtí experti společnosti Volkswagen však musejí vzít v úvahu také vzájemné působení mezi jednotlivými elektromobily. Nesmí vzniknout žádné překrývání způsobené zvuky aut, které by mohlo způsobit nepříjemné situace. "Současně pracujeme na počítači i na jedoucím automobilu - práce akustického technika je tím velmi zajímavá", říká Ingo Hapke a zve k malé projížďce po území areálu výrobního závodu.
Pro vývoj dokonalého zvuku jsou nezbytné různé měřící metody. Tyto dva mikrofony jsou připevněny na oddělovací destičku ze dřeva a simulují stereozvuk tak, jak by byl vnímán lidským mozkem.
