Elektronika je pro někoho možná složitá, pro někoho zábavná a někomu nemusí říkat nic. Proto v dnešním článku budu trochu méně psát o procesorech, LEDkách a podobných složitostech. Popíšu svou zkušenost s použitím zvukových zařízení na modelové železnici.
Druhy zvuků
Zvuky na kolejišti jsou dvojího druhu – nežádoucí a žádoucí (nebo žádané), alespoň občas. K těm prvním patří různá skřípění v převodech, rezonance kolejiště či rány způsobené mašinkou padající na zem. Většinou je řešíme mechanickými úpravami pojezdů, motorků, tlumením a podobně. Tedy vesměs neelektrické řešení. I když … dnešní metody digitálního zpracování zvuku (Digital Signal Processing – DSP) dokáží významně pomoct i v tomto případě. DSP se dnes už využívá např. pro eliminaci vnitřního hluku v nejluxusnějších autech. Princip spočívá ve snímání vznikajícího hluku, který se číslicově zpracuje v reálném čase a přes měniče (reproduktory) se produkuje „záporný hluk“ (de facto v protifázi původního). Výsledkem je eliminace původního hluku, samozřejmě „plus/minus“. Jednoduché, že…? Ale než budeme řešit rezonující překližku na kolejišti číslicovým zpracováním zvukového signálu, ještě asi nějaká doba uplyne. Hlavně proto, že určitě máme k řešení dost jiných přízemnějších problémů.
Budu se tedy věnovat oněm žádoucím zvukům. Kolejiště zcela jistě dokáže oživit odfukující mašinka či zahoukání vláčku, hlášení staničního rozhlasu, umíráček v hřbitovní kapli či hasičská siréna. A pak jsou zvuky, které jsou téměř povinné – např. zvuková výstraha u závor. Samozřejmě, všeho moc škodí.
Pokud si budeme chtít někdy pustit kolejiště večer, když zbytek rodiny bude sledovat 985. díl nejlepšího českého tv seriálu, nastane problém. Houkání malé lokomotivy sice nesmírně inteligentní řvoucí reklamu na stanici slavící 20 let bulvární televize nepřehluší, ale určitě pochváleni nebudete. Takže už při plánování zvukové výbavy kolejiště počítejte s možností vynucení tichého režimu.
Zdroje zvuků
Zdroje zvuku můžeme rozdělit na pohyblivé a statické.
Pohyblivé zdroje zvuků vycházejí ve většině případů z lokomotiv, resp. ze zvukových dekodérů v nich instalovaných. Kromě vyhodnocování klasických DCC příkazů pro lokomotivu (vlak) mají v paměti digitálně nahrané zvuky příslušné lokomotivy, které se aktivují buď automaticky podle jízdního režimu (odfukování páry, brždění apod.), nebo manuálně z ovládače (houkání, píšťalka a jiné.). Součástí dekodéru je i jednoduchý zvukový zesilovač a důležitý je také reproduktor. Obdobná zvuková výbava může být také v pohyblivých autíčkách, i když zde je možnost výběru zvuků prozatím dosti omezená (nejčastěji houkající sanitka nebo hasiči…). Všeobecně zde narážíme na problém s prezentací zvuku, což zajišťuje reproduktor. A ten může být díky velikosti modelu jen přiměřeně malý, s čímž souvisí i jeho malý výkon a zejména omezený frekvenční rozsah směrem k nízkým kmitočtům (viz dále).
Statické zvuky jsou všechny, které se na kolejišti nepohybují. Staniční rozhlas je instalovaný na nástupišti, zvon v kostele také stojí na místě, stejně tak jako závory. Tady obvykle můžeme použít větší reproduktor, který se dá vhodně ukrýt do budovy, tunelu apod., případně pod kolejiště v místech ozvučovaného objektu Lidské ucho je dost nedokonalé, takže drobnou odchylku polohy si můžeme dovolit.
Poznámka k reproduktorům
Pokud chceme dostatečně věrně imitovat skutečné zvuky, právě reproduktor je velký problém. Z praxe víme, že pro věrnou reprodukci zvuku potřebujeme kvalitní reproduktory, schopné přenášet co největší frekvenční rozsah. Na kolejišti sice nemusíme mít HiFi vybavení, ale příliš „plochý“ zvuk ucho pozná. Běžně se udává, že lidské ucho vnímá zvuk od 16 – 20 Hz do 16 – 20 kHz. Nižší pásmo je infrazvuk (slyší ho např. slon), vyšší ultrazvuk (pes, netopýr, kytovci). Ale na srozumitelnost postačí i pásmo podstatně užší. Telefonní pásmo je 300 Hz až 3,4 kHz. Ale každý z nás pozná, že to je cosi ošizeného. Srozumitelnost je sice dobrá, ale něco tomu schází. Charakteristickou barvu zvuku vytváří právě frekvence z okraje pásma (dokonce i ty neslyšitelné – ucho je sice samotné neslyší, ale mění „barvu“ slyšitelného zvuku). Na druhou stranu ale víme, že právě díky (ne)kvalitě různých nádražních reproduktorů jsou hlášení v reálu někdy obtížně slyšitelná. I když i tady se blýská na lepší časy. Použitím DSP (viz výše) lze například krásně eliminovat ono známé echo (dozvuk), které vzniká na dlouhých nástupištích s mnoha reproduktory.
Klasický příklad problematického zvuku je výkonný motor dieselelektrické lokomotivy. Každý z nás už slyšel ono temné dunění, které vytváří motory např. Sergeje. O tom, že obsahuje značnou složku infrazvuku, asi ví každý odborník. (Můj přítel bydlel v 80-tých letech minulého století u trati, na které se honily těžké vlaky tažené Sergeji. Jednou v noci při průjezdu vlaku kolem se mu broušená váza v obýváku rozletěla na střípky, což zapříčinil právě infrazvuk.) Proto je velký problém věrně napodobit zvuk dieselového motoru. Ze zkušeností s běžnými audiopřístroji víme, že pro dobrou reprodukci hlubokých tónů je nejlepší samostatný basový reproduktor s velkou membránou a kvalitní ozvučnicí. Prostě, ten malý reproduktorek v mašince to nedokáže. Někdy pomůže výměna za jiný typ. Parní lokomotiva je na tom výrazně lépe. Sykot obsahuje spíš vysoké tóny, které zvládá i malá membrána.
Hodně o zvuku v modelových lokomotivách si lze přečíst u Jacka. Je zde také doporučení k výměně některých reproduktorů v profesionálně dodávaných lokomotivách za lepší. Autor také nabízí nahrání zvuků různých lokomotiv.
Ale ne vždy jsou kvalitní výrobky žádoucí nebo dokonce nutné. Mám vlastní zkušenost. Stavěl jsem DCC modul pro přejezd podle Vikyho. Šikovně vymyšlený modul, ovládá výstražníky (blikající červené / bílé světlo), umí ovládat závory poháněné servem, elektromagnetem nebo paměťovým drátem. A má také zvukovou část s výběrem několika možných zvuků. Hrál jsem si s nastavením serva. Protože se mi nechtělo hledat ve skříni nějaký malý reproduktorek, na odzkoušení jsem použil reprobox od CD přehrávače/rádia, který byl nedaleko mého pracovního stolku. Prostě jsem ho připojil na svorky pro reproduktor. Když jsem spustil závory do pohybu, z reproboxu se kromě hezkého bim-bam ozvalo hučení – brum, který připomínal 50 Hz síťového napětí, ale byl modulován podle pohybu serva. Bylo jasné, že servo nebo mikroprocesor produkuje rušení – do serva jdou impulzy o frekvenci právě 50Hz. Následovalo hledání cesty, kudy se ten „pazvuk“ dostává do zesilovače. Nebylo to vstupem – jeho uzemnění nebo nastavení hlasitosti na nulu nemělo žádný vliv. Tak tedy napájení. A ne z procesoru, ale ze serva – rušení bylo slyšet jen při pohybu serva. Zkoušel jsem různé filtry, došlo jen malému zlepšení. Konzultoval jsem to s autorem modulu, on ale podobný problém neměl. Používal malý 50 mm reproduktor. Nakonec jsme přidali do napájení zvukového zesilovače jednu diodu a elektrolyt, které jsou součástí poslední publikované verze (D2 a C3 na http://maximaus.unet.cz/pzz_sch.gif). To pomohlo, ale stále jsem brum slyšel. Pak mi došlo, jaký je rozdíl mezi mým reproboxem a tím malým reproduktorem, který použil autor. Rozdíl je právě v té dolní přenášené frekvenci. Sáhl jsem po reproduktoru ještě menším – LP21, o průměru 21 mm. Jeho frekvenční charakteristika je na druhé straně dokumentu http://www.gme.cz/img/cache/doc/642/051/lp-21008-datasheet-1.pdf. Pod 400 Hz si ani neškrtne. A bylo vymalováno. Závory krásně zvoní a brum žádný …
Jaké obvody použít na kolejišti?
Přejezdy osadím obvodem podle Vikyho, který jsem již zmínit výše. Mám také obvod PR3A (autor V.Báňa), ale vzhledem k tomu, že nemá ovládání DCC, ho asi nepoužiji.
Pro jednorázové zvuky – hasičské auto (stojící – mám měřítko 1:120), kostelík, zvuky z dílny – využívám moduly, které popsal Jan Hlaváček ZDE. Jedná se o programovatelný zvukový modul do dopisů – blahopřání apod. Pouze upravím napájení – místo knoflíkových baterií použiju externích 5V. Na rozdíl od modulů, prodávaných např. u Conrada, se zvuk nahrává přes USB a ne mikrofonem, čímž je manipulace jednodušší a zvuk lepší.
V nádraží, kde bude více různých zvuků, použiju DCC zvukový modul vyvinutý Jindrou Fučíkem – popis také ZDE, rozšiřující článek je ZDE.
Na výstavě v Pečkách jsem okoukal jednu dobrou myšlenku. Kolem každého kolejiště se často motá několik dětí a ty je potřebné něčím zaujmout. Aby se nedomáhali ovládání vláčků, nebo se nesnažili rukou ulovit projíždějící lokomotivu, na kraji panelu bude několik tlačítek, kterými si mohou aktivovat zvukové moduly, nebo např. některé osvětlení. Nebo možná samostatný ovládací panel s vybranými funkcemi. Myslím, že je to trochu zaujme a odradí od jiných lumpáren.
Zajímavý způsob ozvučení modelové železnice nabízí Freiwald Software. Jedná se o doplněk známého Train Controlleru pod názvem +4DSound™. Princip spočívá v reproduktorech kolem kolejiště, které „krmí“ speciální software a vytváří tím dojem prostorového (a případně pohybujícího se) zvuku. Cena je 115 euro. Nezkoušel jsem ho a ani neznám nikoho, kdo ho má. Podrobněji na uvedených stránkách.
Závěr
Zvuk na kolejišti je často téma různých diskusí mezi modeláři. Někdo ho tvrdě odmítá, jiný ozvučuje i nesmyslné detaily. Dovedu si představit, že na velkém modulovém kolejišti jezdí deset vlaků, každý kromě běžného hluku má ještě zapnutý zvukový dekodér. Do toho ty vlaky houkají, cinkají závory a modeláři, obsluhující kolejiště, se vůbec neslyší. Také na malém kolejišti, kde vlak projíždí závory každých 20 vteřin, brzy přijde obsluha o nervy. Na druhou stranu, s rozumem navržené a osazené zvukové obvody mohou výrazně zvýšit atraktivitu modelu. A když nás ty zvuky omrzí, stačí udělat CVAK …