Кроссовер в акустической системе что это
Кроссовер для динамика
Человеческое ухо способно различать достаточно большой диапазон частот, который называется звуковым диапазоном. Он занимает полосу от 20 Гц до 20 кГц. В зависимости от индивидуальных особенностей восприятия звуковой диапазон может быть несколько ограничен в нижней и верхней части. В конструкциях акустических систем не существует динамических громкоговорителей, которые корректно воспроизводили бы всю полосу звуковых частот.
Это связано с физическими и механическими факторами. Так диффузоры низкочастотных динамиков имеют большие размеры, поэтому акустический резонатор из-за большой инерции не может реагировать на колебания с частотой 10-20 кГц. Для высококачественного воспроизведения вся полоса звуковых частот разбивается на три поддиапазона:
Зачем нужен кросовер для акустики в авто
Для чего нужны кроссоверы для динамиков. Кроссовер или полосовой фильтр представляет собой устройство ограничивающее полосу частот, подаваемых на конкретный громкоговоритель. Акустическая система хорошего качества состоит из трёх динамических головок и каждая из них пропускает свою полосу частот. Твиттер или высокочастотная головка имеет маленькие размеры и лёгкий диффузор. Она располагается в верхней части акустической системы. Среднечастотный динамик имеет больший диаметр, а басовый, самый большой громкоговоритель, располагается в нижней части акустической колонки. Кроссовер для колонок нужен для того, чтобы выделить определённую полосу частот и обрезать или сильно ослабить остальной частотный диапазон. Это значительно повышает высокую верность воспроизведения музыкальных записей.
Салон автомобиля представляет собой замкнутое пространство сравнительно малого объёма, в котором сложно добиться высококачественного воспроизведения звука. Кроме того внутренняя отделка может быть выполнена с помощью мягких звукопоглощающих материалов, поэтому частотное разделение звукового сигнала на три раздельные полосы в автомобиле необходимо.Что дают кроссоверы колонкам в салоне легковой машины. Частотные фильтры позволяют получить правильную конфигурацию акустических колонок в салоне автомобиля и добиться качественного звучания, как басов, так и высоких частот. Часто кроссоверы встраиваются непосредственно в акустические системы.
Кроссовер колонки, что это
Кроссоверы для динамиков бывают пассивные и активные. Пассивные системы представляют собой LC фильтры первого второго или третьего порядка, что определяется количеством звеньев фильтра. Фильтр первого порядка обеспечивает крутизну затухания сигнала всего 6 dB на октаву, фильтры второго и третьего порядков – 12 и 18 dB соответственно. Для использования в звуковых системах автомобиля рекомендуется применять кроссоверы второго порядка. Это связано с акустическими особенностями автомобильного салона. В кроссоверах применяют плёночные конднсаторы и индуктивности, намотанные без сердечников или с использованием ферромагнетиков.
Кроссовер для колонок собирается на небольшой печатной плате, где имеются входные клеммы для подключения усилителя низкой частоты и три выходных группы для подключения ВЧ, СЧ и НЧ динамика. Активные кроссоверы для динамика в автомобильной акустике используются реже, так как они собираются не только на дискретных элементах, но и на операционных усилителях, которым требуется двухполярное питание. Это усложняет подключение и эксплуатацию такой техники в условиях автомобиля.
Встроенный кроссовер в динамике
Если в автомобиль устанавливаются колонки промышленного образца, то они, как правило, уже оборудованы встроенными частотными фильтрами. В них используются конденсаторы и индуктивности. Часто для согласования сопротивления громкоговорителя и усилителя низкой частоты в фильтры ставятся постоянные резисторы.
Классический универсальный кроссовер второго порядка предназначен для работы с трёхполосными акустическими системами и обеспечивает крутизну подавления частот 12 dB на октаву. При повторении конструкции не рекомендуется ставить в фильтр электролитические конденсаторы, а использовать плёночные, специально предназначенные для работы в фильтрах акустических систем. Обычно радиолюбители приобретают дорогие конденсаторы зарубежного производства, но вполне можно обойтись отечественными К73-16. Оптимальным вариантом для акустических кроссоверов будет использование аксиальных полипропиленовых конденсаторов К78-34, которые специально разработаны для применения в акустических системах высокого класса.
Ликбез: про кроссоверы, автоусилители, автоакустику
Важными компонентами качественной автоакустики являются кроссовер и автомобильный усилитель. Без правильного их выбора и грамотной установки рассчитывать на полноценную акустическую картину в автомобиле просто не приходится.
Кроссоверы бывают активные и пассивные. Отличие между ними в том, что активные состоят из компонентов, нуждающихся в источниках питания – операционных усилителях, микроконтроллерах и пр. Пассивные кроссоверы компонуются из элементов, которые в питании не нуждаются (резисторы, конденсаторы, катушки). Есть различие и в правилах установки кроссоверов: активные монтируются только перед усилителем; что касается пассивных – они могут быть установлены и перед усилителем, и иначе – перед динамиком.
К преимуществам пассивных кроссоверов относится возможность разделения сигналов для двух- и даже трехполосной системы, при использовании лишь двух каналов усилителя. И все это – за сравнительно невысокую стоимость. Недостатком же является отсутствие возможности настроить кроссовер без вмешательства в электрическую схему. А у активных кроссоверов переключатели выведены на корпус, и за счет этого создается максимальное удобство при пользовании. К минусам активных кроссоверов относят их дороговизну, потребность в отдельных усилителях для каждого канала, и искажения, возникающие по вине активных элементов.
Кроссовер подбирается в соответствии с количеством полос акустической системы. Выбор его, установка и настройка требует профессионального подхода, — поэтому лучше доверить эту тонкую задачу специалистам.
Случается, что усилитель бывает не очень качественным, даже в отнюдь недешевой автомагнитоле. Почему так случается? Потому что отсек для автомагнитолы обычно небольших размеров, и по этой причине в головное устройство нельзя вмонтировать усилитель большой мощности. Вот и приобретают внешний усилитель те, кто обожают по-настоящему качественный звук.
Усилитель автомобильный может быть одноканальным (способным усиливать только один канал), Называемый чаще моноблоком, двухканальным (которому под силу усиливать стереосигнал), трехканальным (стереосигнал плюс канал сабвуфера), четырехканальным (усиливает сигнал фронтальной и тыловой акустики). Существуют также пяти и шестиканальные усилители.
По каким еще параметрам выбираются автоусилители?
По показателям мощности, которая выбирается на 10-20% меньше, чем мощность динамиков. Если не придерживаться этого правила, динамики вскоре выйдут из строя. Стоит иметь в виду, что в расчет берется RMS-мощность, а не пиковая, или максимальная.
Другой показатель – сопротивление нагрузки. Показатели сопротивления динамиков и усилителя должны соответствовать друг другу! Иначе усилитель выйдет из строя.
Существует также такой параметр выбора, как соотношение сигнал/шум. Этот показатель показывает количество посторонних шумов в выходном сигнале по отношению к их количеству – во входном. Эта величина измеряется в дБ, и идеальный ее уровень от 98 дБ и более.
Достаточное количество усилителей предоставляют возможность мостового включения, что позволяет вдвое( у хороших автоусилителей-втрое) увеличить мощность, отдаваемую усилителем. Мостовое включение зачастую используется для подключения сабвуфера.
В продаже можно найти множество усилителей с уже встроенными кроссоверами. Между тем, использование внешних модулей гарантирует лучшие возможности при настройке автоакустики.
Небольшие размеры корпуса усилителя (40х30х5) позволяют установить его в различных местах. Например, на нижней части задней полки (прикрутить с помощью болтов или саморезов) или в нише крыла. Если корпус сабвуфера изготавливается на заказ, то можно довольно эффективно врезать туда же и усилитель. При этом нужно иметь в виду, что усилитель выделяет в окружающее пространство довольно много тепла, поэтому полностью изолировать его нельзя.
Если вы желаете оснастить свой автомобиль акустической системой, затратив разумный минимум средств, рекомендуем приобрести широкополосную или коаксиальную автоакустику, разместив её в штатном месте, и использовать штатный усилитель от автомагнитолы. С течением времени существующую акустику можно усовершенствовать, снабдив ее активным корпусным сабвуфером.
Если вы истинный ценитель музыки, и вам важно четко прослушивать инструментальные дорожки, чувствовать объем звучания и то, как отыгрываются мелкие музыкальные нюансы, то стоит подумать об установке двухполосной компонентной автоакстики, пассивных кроссоверов и внешних усилителей. А в тыл установить закрыто оформленный сабвуфер.
Любителям зажигательных танцевальных ритмов подойдет двухполосная коаксиальная акустическая система, с парой динамиков, установленных в задней полке, для подзвучки.
Ну а если вы чувствуете, что не успокоитесь до тех пор, пока ваше авто по качеству звучания не будет напоминать симфонический оркестр, тогда вашим выбором будет трехполосная (трёхкомпонентная) акустическая система, в которой будут не только активные кроссоверы и тыловые динамики, но и сабвуфер, и несколько внешних автомобильных усилителей. Верхом такого типа инсталляции является поканальное подключение, когда каждый динамик подключается к отдельному каналу автомобильного усилителя.
АвтоЗвук #10 Понятия.Кроссоверы
Мне кажется, было бы неправильно углублятся в автозвук без фундаментальных знаний. Кому это неинтересно могут просто проигнорировать эту запись и некоторые другие т.к. все эти записи пишутся для тех кто действительно заинтересован)))
Примеры будут приводиться для условных динамиков импедансом в 4 Ом каждый и частотой разделения в 4000 Hz. В качестве калькулятора использовал зарубежный сетевой ресурс, достаточно интересный ресурс, кто немного знает английский — рекомендую)
Кроссоверы— это устройства в звуковых системах, которые создают нужные рабочие частотные диапазоны для динамиков. Динамики сконструированы таким образом, чтобы работать в определенном частотном диапазоне. Они не приемлют частоты, не входящие в эти рамки. Если на высокочастотный динамик (твитер) подать низкую частоту, то звуковая картина испортится, а если сигнал еще и мощный, то твитер «сгорит». Высокочастотные динамики должны работать только с высокими частотами, а низкочастотные динамики должны получить от общего звукового сигнала только низкочастотный диапазон. Оставшаяся средняя полоса достается среднечастотным динамикам (мидвуферы). Следовательно, задача кроссоверов заключается в разделении звукового сигнала на нужные (оптимальные) частотные полосы для соответствующих типов динамиков.
Проще говоря, кроссовер — это пара электрических фильтров. Допустим, кроссовер имеет частоту среза равную 1000 Гц. Это означает, что один из его фильтров срезает все частоты ниже 1000 Гц и пропускает только частоты выше 1000 Гц. Такой фильтр называют high-pass фильтром. Другой фильтр, пропускающий частоты ниже 1000 Гц называется low-pass.
Точка пересечения двух кривых есть частота среза кроссовера равная 1000 Гц. В трехполосных кроссоверах присутствует еще и среднечастотный фильтр (band-pass), который пропускает только средний диапазон частот (приблизительно от 600 Гц до 5000 Гц.) На рисунке изображена частотная характеристика трехполосного кроссовера.
Порядок чувствительности — это отношение интенсивности выходного сигнала (dB) кроссовера к частоте входного сигнала при условии, что интенсивность входного сигнала постоянна. Обычно чувствительность (крутизну среза) характеризуют как отношение dB/octave. В силу многих математических причин чувствительность кроссоверов всегда кратна 6 децибелам на октаву (6 dB/octave). Кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB/octave. Кроссовер второго порядка имеет чувствительность 12 dB/octave, третьего порядка — 18 dB/octave, и чувствительность кроссоверов четвертого порядка равна 24 dB на октаву.
Рассмотрим low-pass фильтр третьего порядка с частотой среза равной 100 Гц. Как уже говорилось выше, этот кроссовер пропустит только частоты ниже 100 Гц, а частоты выше 100 Гц срежет. Срезание частот будет происходить следующим образом: все частоты выше 100 Гц будут терять на выходе из фильтра свою интенсивность кратно 18 dB в зависимости от октавы, в которую они входят. То есть, частота в 200 Гц (первая октава выше частоты среза) потеряет свою интенсивность на 18 Дб, интенсивность частоты в 400 Гц (вторая октава) упадет 36 Гц, а третья октава (800 Гц) ослабеет на 54 Дб. И так далее, все последующие октавы будут ослабевать кратно 18 Дб. Менее чувствительный low-pass фильтр первого порядка с частотой среза в 100 Гц будет делать тоже самое, только ненужные октавы будут ослабевать не на 18 Дб, а на 6 Дб.
Как видим, фильтры, из которых состоят кроссоверы, не могут сразу срезать ненужные частоты, а делают это постепенно, с разной чувствительностью в зависимости от своего порядка.
Конденсаторы – это самые простые кроссоверы для поканального включения. Мидбасы подключаем к одной паре каналов напрямую, а твитеры – к другой паре каналов через конденсаторы. В большинстве случаев их емкости составляют порядка 3–5 мкФ.
Кроссоверы второго порядка. Их также называют кроссоверами Баттерворта, по имени создателяматематической модели этих кроссоверов. Конструктивно они состоят из одного конденсатора и катушки на твитере и одного конденсатора и катушки на низкочастотном динамике. Они обладают более высокой чувствительностью, равной 12 Дб на октаву, но дают фазовый сдвиг в 180 градусов, что означает несинхронный ход мембран твитера и другого динамика. Для устранения этой проблемы небходимо поменять полярность подключения проводов на твитере.
Кроссоверы третьего порядка. У таких кроссоверов на твитере ставится одна катушка и два конденсатора, тогда как на динамике низкой частоты наоборот. Чувствительность таких кроссоверов равна 18 Дб на октаву, и они имеют хорошие фазовые характеристики при любой полярности. Негативная черта кроссоверов III-го порядка — неприемлемость использования временных задержек для устранения проблем, связанных с динамиками не излучающими на одной и той же вертикальной плоскости.
Кроссоверы четвертого порядка. Кроссоверы Баттерворта четвертого порядка имеют высокую чувствительность равную 24 дБ на октаву, что резко уменьшает взаимовлияние динамиков в области разделения частот. Сдвиг по фазе составляет 360 градусов, что фактически означает его отсутствие. Однако величина фазового сдвига в данном случае непостоянна и может привести к неустойчивой работе кроссовера. Эти кроссоверы практически не применяются на практике.
Оптимизировать конструкцию кроссовера четвертого порядка удалось Линквицу и Рили. Данный кроссовер состоит из двух последовательно соединенных кроссоверов Баттерворта второго порядка для твитера, и тоже самое для басового динамика. Чувствительность их также равна 24 дБ на октаву, однако уровень выходного сигнала на каждом фильтре меньше на 6 дБ, чем уровень выходного сигнала кроссовера. Кроссовер Линквица-Рили не имет фазовых сдвигов и позволяет проводить временную коррекцию для динамиков, не работающих в одной физической плоскости. Эти кроссоверы по сравнению с другими конструкциями дают самые лучшие акустические характеристики.
Конструирование пассивных кроссоверов
Как говорилось выше, пассивный кроссовер состоит из конденсаторов и катушек индуктивности. Для того, чтобы собрать пассивный кроссовер первого порядка необходимо иметь один конденсатор и одну катушку индуктивности. Конденсатор устанавливается последовательно на твитер (high-pass filter), а катушка последовательно на вуфер (low-pass filter). Номинальные значения индуктивности для катушки ((H — микрогенри) и емкости ((F — микрофарады) приводятся в таблице в зависимости от желаемой частоты среза кроссовера и сопротивления динамиков.
Кроссовер I порядка (6 dB/octave)
К примеру, подберем емкость и индуктивность для кроссовера с частотой среза 4000 Гц при сопротивлении динамиков 4 Ом. Из вышеприведенной таблицы находим, что емкость конденсатора первого порядка должна быть равной 10 мФ, а индуктивность катушки 0.2 мГ.
Для определения номинальных значений компонентов для кроссовера второго порядка (12 дБ/октава) необходимо значения из этой же таблицы для конденсатора умножить на коэффициент равный 0.7, а значение для катушки индуктивности умножить на коэффициент 1.414. Надо помнить, что для кроссовера второго порядка необходимо два конденсатора и две катушки индуктивности. Составим кроссовер второго порядка для частоты среза 4000 Гц. Для определения значений для обоих конденсаторов умножаем значение из таблицы 10 мФ на коэффициент 0.7 и получим 7мФ. Далее, значение индуктивности 0.2 мГ умножим на коэффицент 1.414 и получим значение индуктивности для каждой катушки 0.28 мГ. Один из этих конденсаторов устанавливается последовательно на твитер, а второй параллельно на вуфер. Одна катушка параллельно на твитер, а вторая последовательно на вуфер.
Пассивные и активные кроссоверы
Отличие между эти двумя типами кроссоверов очень простое. Активный кроссовер требует подвода питания извне, а пассивный — нет. В силу этого активный кроссовер занимает место в звуковой системе до усилителя, обрабатывая звуковой сигнал с предусилителя головного устройства (допустим, автомагнитолы). Далее, после активного кроссовера устанавливаются два или три усилителя мощности. Один усилитель в этом случае не ставится, так как нет смысла разделенные активным кроссовером сигналы сводить в усилителе в единый сигнал. Разделенные сигналы надо усиливать по отдельности. Как видим, активные кроссоверы применяются в дорогих звуковых системах высокого качества.
Пассивные кроссоверы обрабатывают уже усиленный сигнал и устанавливаются перед динамиками. Возможности пассивных кроссоверов ограничены по сравнению с активными, однако их правильное применение может дать хорошие результаты при минимальных финансовых затратах. Пассивные кроссоверы хорошо себя зарекомендовали при требовании к порядку чувствительности менее 18 дБ на октаву. Выше этого предела хорошо работают только активные кроссоверы.
Пассивные кроссоверы в основном применяются для обработки сигнала твитеров и среднечастотных динамиков. Для низкочастотных динамиков эти кроссоверы применять можно, однако резко возрастает требование в качеству конденсаторов и катушек индуктивности, что приводит к их удорожанию и увеличению в размерах. Пассивные кроссоверы плохо переносят перегрузки. Пиковые интенсивности сигнала, поступающие от усилителя, могут менять частоту среза фильтров. Кроме того, перегруженный фильтр ослабляет звуковой сигнал (damping). Поэтому при выборе пассивных кроссоверов обращайте внимание на их способность выдерживать пиковые нагрузки, создаваемые усилителем.
Активные (или электронные) кроссоверы представляют из себя множество активных фильтров, которыми можно управлять и легко изменять частоту среза любого канала. Порядок чувствительности активных кроссоверов может быть любым, от 6 Дб до 72 Дб на октаву (и выше).В основном активные кроссоверы для автомобильных аудиосистем имеют чувствительность 24 Дб на октаву. При такой чувствительности обмен частотами между динамиками практически исключен. Звуковая картина получается очень качественной. Единственный недостаток активных кроссоверов, — это их дороговизна по сравнению с пассивными.
Настройка активного кроссовера
Самое важное в настройке кроссовера — это правильный выбор частоты среза. Если мы имеем трехполосный активный кроссовер, то значит перед нами стоит задача в определении двух точек (частот) среза. Первая точка определяет частоту среза для сабвуфера (low-pass) и начало среднечастотного диапазона для мидвуфера (high-pass). Вторая точка определяет частоту окончания среднего диапазона (low-pass) и отправную частоту высокочастотного диапазона для твитера (high-pass). Самое главное, при установке частот среза кроссовера помнить о частотных характеристиках динамика и не в коем случае не нагружать динамик частотами, которые не входят в его рабочий диапазон.
К примеру, если сабвуфер немного гремит или издает гул (неприятный резонанс корпуса автомобиля) значит он перегружен нежелательными для него средними частотами (выше 100 Гц). Перенесите частоту среза (low-pass) на отметку 75 Гц и/или установите, если возможно, чувствительность на 18 Дб или 24 Дб на октаву. Напомним, что увеличение порядка чувствительности кроссовера (величина dB/octave) более качественно срезает ненужные частоты, не давая им просачиваться через фильтр. Порядок чувствительности high-pass фильтров для мидвуфера можно оставить на 12 Дб/октава (для «мягких» среднечастотных динамиков). Подобная настройка активного кроссовера называется асимметричной.
В этой таблице приведены начальные величины частот среза для различных типов динамиков при настройке активных кроссоверов.
Думаю немного здесь тех, кто дочитал))) Но если суть поняли уже хорошо, кому этого мало стоит почитать статью про кроссовере на сайте «АвтоЗвук». У них есть замечательная рубрика «Вспомнить всё»)
Кроссовер – что это такое?
Что такое – кроссовер? Вы слышали такое слово? По другому – это разделительный фильтр звуковых частот. Простыми словами, это устройство, которое распределяет низкочастотный и высокочастотный сигналы на разные динамики. Обсудим.
Кроссовер – это…
Я не ожидал, что столько значений у этого слова – кроссовер. Вот некоторые понятия.
Пролог, очень коротко.
Сидим дома, слушаем музыку, наслаждаемся. Потом, проходит немного времени, и очень часто, начинаем задумываться о технических моментах. Как получается звук из колонок? Как и чем он там с диска или флешки обрабатывается? Почему одни колонки играют красиво, а другие как пластиковая коробка? Что такое находится в колонках, кроме красивых динамиков – какие-то проводки на катушках, трубочки и всякая всячина непонятная, для чего они там?
По любому, владельцы акустики, не от музыкального центра, знают, что такое динамики, какие бывают. Так же, они понимают уже, какой динамик какую частоту играет и как он называется, к примеру – твитер, мидвуфер, мидбас.
А кроме динамиков, в акустике всегда установлен фильтр, который способен разделять весь частотный спектр на две или три части и направить нужную часть на соответствующий динамик. Это как раз – кроссовер.
Что такое акустические кроссоверы? Попробуем немного прояснить этот вопрос – что такое находится в наших домашних акустических системах (колонках), что такое – кроссовер?
Разделительный фильтр – кроссовер
Начнем по порядку. Как подсказывает Вики, кроссовер, это по сути фильтр. Фильтр – устройство для выделения желательных компонентов спектра электрического сигнала и подавления нежелательных частот. Как то сформулировано не понятно. Попробуем иначе.
Кроссовер в акустических системах – это устройства, которые создают определённые границы диапазонов частот для динамиков. Практически все динамики сконструированы специально так, чтобы работать в определенном частотном диапазоне.
К примеру, низкочастоные динамики могут играть и от 10 до 2500 Гц, но качественного звука на частотах 1000-1500 можно и не получить. Для этого существуют другие динамики – среднечастотного диапазона. Они уже могут играть от 200 и до 8000 Гц, но на предельных частотах уже точно будут искажения. С самыми высокими частотами спокойно могут справиться высокочастоные динамики, у которых диапазон может быть от 2000 до 20000 Гц и выше.
Все динамики очень не любят играть “чужие” частоты. Это не относится к широкополосным динамикам, там другая ситуация.
Если на высокочастотный динамик (знающие его называют “твитер”) подать низкую частоту, то звуковая картина будет просто ужасна. И если он будет играть достаточно долго и ещё на большой мощности, то твитер просто “сгорит” (иначе – сломается и перестанет работать). Высокочастотные динамики должны работать только с высокими частотами.
В свою очередь, низкочастотные динамики должны отыгрывать только низкочастотный диапазон. Оставшаяся средняя полоса, будет корректно воспроизведена среднечастотными динамикам (их ещё называют – мидвуферы).
Здесь сделаем предварительный вывод.
Задача кроссоверов состоит в том, чтобы разделить звуковой сигнал на нужные частотные диапазоны для соответствующих типов динамиков. Вот и вся наука! Но в действительности, это ещё не всё.
Как работает кроссовер?
Посмотрим на картинку (взята с просторов интернета – очень наглядно всё показано).
Схема, примерно, показывает работу трёх фильтров, которые настроены на срезы частот – 500 Гц и 4500 Гц. Такой кроссовер нужен для трехполосной акустики. Коротко попробуем описать, что тут изображено.
Первый фильтр – фильтр нижних частот (ФНЧ – Low Pass), настроен на частоту 500 Герц. Это означает, что фильтр пропускает частоты до 500Гц, а остальные просто срезает, не дает им попасть на низкочастотный динамик (назовем – красный коридор).
Второй фильтр – фильтр средних частот (ФСЧ – Band Pass), он срезает все частоты до 500 Гц и все после 4500 Гц. Иначе сказать, фильтр не позволяет частотам ниже 500 Гц попасть на СЧ динамик. Так же, фильтр не позволяет попасть на динамик и высоким частотам от 4500 Гц. (назовем – синий коридор).
Третий фильтр – фильтр высоких частот (ФВЧ – Hi Pass). Он пропускает на высокочастотный динамик только частоты, которые выше 4500 Гц. (зеленый коридор).
Порядок фильтра
Это понятие – неотъемлемая часть кроссовера, но понять это не совсем просто. Что это означает? Чисто научным языком – это отношение интенсивности выходного сигнала (dB) кроссовера к частоте входного сигнала при условии, что интенсивность входного сигнала постоянна. Порядок фильтра или чувствительность на прямую зависит от крутизны среза. Обычно, чувствительность (крутизну среза) характеризуют как отношение (децибел/октава – dB/octave).
На картинке выше, в виде цветных линий, которые расположены не горизонтально, под неким, разным углом, показывается крутизна среза в отношении интенсивности (Дб) к частоте (Гц).
Чисто математически, чувствительность кроссоверов всегда кратна 6 децибелам на октаву (6 dB/octave).
В аудиосистемах применяются кроссоверы, которые подразделяются на четыре порядка фильтров.
Разберёмся с порядками фильтра
Рассмотрим фильтр низких частот (low-pass), как фильтр третьего порядка, с частотой среза равной 100 Гц.
Мы уже понимаем, что фильтр настроенный на частоту 100 Гц будет пропускать только частоты ниже 100 Гц, а все частоты выше 100 Гц – будет “вырезать” из звукового спектра. Иначе сказать, все частоты, выше 100 Гц будут гасится кратно 18 dB, в зависимости от октавы, в которую они входят, так как это фильтр третьего порядка.
Скажем, частота 200 Гц – это первая октава, выше частоты среза, будет заглушаться на 18 Дб. А интенсивность частоты 400 Гц – это вторая октава, уже упадет на 36 Дб. Третья же октава 800 Гц уже потеряет свою активность на 54 Дб. И так далее. Все последующие октавы будут ослабевать – кратно 18 Дб.
Фильтр низких частот (low-pass), как фильтр первого порядка с такой же частотой среза – 100 Гц, будет менее чувствительный. Он будет делать то же самое, что и фильтр третьего порядка (18 децибел на октаву), но октавы там будут ослабевать всего на 6 Дб.
Порядок фильтров в картинках
Если проще, то в картинках будет понятнее и нагляднее, как фильтры “срезают” частоты. Например, фильтр с частотой среза 2000 Гц.
Фильтр первого порядка понижает интенсивность каждой октавы на 6 Дб. Спады и подъемы получаются плавные. Они имеют большой охват частот и слева и справа от основной частоты среза. Динамики смогут отыгрывать не только “свой” диапазон, но и “чужой”, который будет с более низким уровнем интенсивности. Плюс этого фильтра – отсутствие фазового сдвига между твитером и другим динамиком. Что такое “фазовый сдвиг” – разберем в другой статье – вот здесь.
Фильтр второго порядка понижает интенсивность каждой октавы на 12 Дб. Спады и подъемы получаются значительно круче. Но динамики будут играть и “свои” и “чужие” частоты в уже более узком диапазоне частот. Но есть минус – фильтр даёт фазовый сдвиг в 180 градусов. Это означает, что будет наблюдаться асинхронный ход мембран твитера и другого динамика (в разные стороны). Что бы избежать этого, нужно поменять полярность подключения проводов на твитере.
Фильтр третьего порядка понижает интенсивность каждой октавы на 18 Дб. Срезы тут получаются очень крутыми. Такие срезы имеют хорошие фазовые характеристики при любой полярности динамиков. Но есть существенный минус. Появляются проблемы, связанные с динамиками, излучающими звук в разных вертикальных плоскостях. В этом случае не получится использовать временные задержки для устранения таких проблем.
Фильтр четвертого порядка – позволяет понизить каждую октаву на 24 Дб. Срезы получаются практически вертикальными. Это позволяет резко уменьшить взаимосвязь динамиков в области разделения частот. Фазовый сдвиг составляет 360 градусов. Это означает практически полное отсутствие сдвига. Но сам фазовый сдвиг здесь имеет непостоянную составляющую, что часто приводит к неустойчивой работе фильтра. Кроссовер четвертого порядка стараются не применять на практике. Но не всё так плохо.
Оптимизация фильтра четвертого порядка.
В 1978 году инженерам Зигрфридом Линквицем и Руссом Райли удалось оптимизировать конструкцию кроссовера четвертого порядка. В честь них и назвали электронный фильтр с бесконечной импульсной характеристикой – фильтр Линквица-Райли.
Этот кроссовер состоит из двух последовательно соединенных кроссоверов Баттерворта второго порядка для твитера, и тоже самое для басового динамика. Чувствительность их также равна 24 дБ на октаву, однако уровень выходного сигнала на каждом фильтре меньше на 6 дБ, чем уровень выходного сигнала кроссовера.
Фильтр Линквица-Райли не имеет фазовых сдвигов и позволяет проводить временную коррекцию для динамиков, не работающих в одной физической (вертикальной) плоскости. Эти кроссоверы по сравнению с другими конструкциями дают самые лучшие акустические характеристики.
Эпилог
Не просто разобраться в этих понятиях. Честно сказать, обычному любителю, который просто слушает музыку – это ни о чем особо не говорит. Конечно, практически любой меломан слышал, и наверняка знает, о наличии кроссоверов в его колонках. Но вникать в тонкости и нюансы будет далеко не каждый. Играет – и хорошо, и ладно!
Судя по информации, получаемой с сайтов, где люди изготавливают эти самые фильтры-кроссоверы, эта задача не из простых. Вроде-бы, нет ни чего сложного. Но каждый динамик имеет свои характеристики и “стандартный” кроссовер наверняка не подойдет к вашей акустике. Потому всё это занятие – изготовление кроссоверов, переходит в разряд инженерных разработок.
Расчет кроссоверов
Считаю, что расчет, подбор компонентов и сборка кроссоверов – это работа для профессионалов. Их не так уж и мало, но они не часто встречаются на улице, или по объявлению в интернете или газете. Их начинают разыскивать когда уже все варианты улучшения своего музыкального комплекса (специально подобранной звуковоспроизводящей аппаратуры) почти исчерпались.
У одних, просто, банально, закончились деньги, которые они могли тратить на улучшение и усовершенствование своей музыкальной аппаратуры, и они на этом остановились. Но идея их всё равно не оставляет – “улучшить!” Они начинают изучать, как можно без грандиозных вложений улучшить звук. И в конце-концов, приходят к мнению, что что-то не так с их колонками: “У друга почти такая же аппаратура – у него звучит, а у меня нет. В чем дело?”
Другие просто решили, что уже почти достигли совершенства. Дома установлена дорогая техника, усилитель весит под двадцать килограмм, проигрыватель винилов куплен не “за шапку сухарей”, пластинки не по 50 рублей, и акустика, вроде как, не самая простая. Но что-то им подсказывает, что они ещё могут что-то изменить и улучшить. Но как? Они начинают пробовать менять усилители, а потом и акустику. Но желаемого результата не получают.
Из практики..
Как показывает практика, акустика в заводском исполнении, с рассчитанными для этих колонок кроссоверами, звучит, но может звучать лучше. Конечно, достичь совершенства не получится. Предел совершенства у всех разный, как слух и восприятие звуков. Но получить изменения в звучании, своей же акустики, можно. Не всегда это является оправданным, из-за стоимости акустики.
Усовершенствовать старые S-90 можно и нужно. Уже столько опытов было поставлено по этому поводу! Затраты будут не такие уж и большие, а эффект можно получить очень значительный. Можно даже S-30 дорабатывать, и они будут радовать новым звуком. Имеет смысл заняться доработкой акустики от домашнего кинотеатра, которая стоит не дорого, но иногда может впечатлить своими звуковыми эффектами при просмотре фильма.
Но дорабатывать колонки, которые стоят четыре сотни тысяч рублей – имеет ли смысл? Разрабатывается дорогая акустика на фабрике очень тщательно и компоненты подбираются не из таблицы, а по факту измерений динамиков. Короче, в таких колонках кроссоверы, можно сказать, идеально подогнаны под объем колонок, под конкретные динамики. И потому, играть такие колонки, могут на все сто процентов. Но бывает не всегда так. Можно дорабатывать кроссоверы и в такой акустике.
Вывод
Кроссовер – очень полезная штука в любой акустике. Будь-то напольная, трех-полосная, дорогая акустика или простая полочная, с двумя динамиками – кроссовер позволит колонкам выдавать именно тот звук, на который они были рассчитаны. Бывает часто так, что по какой-то причине, кто-то, что-то упростил в схеме, удешевил в материалах кроссовера, и получился немного не “тот звук”.
Можем подсказать и помочь в этом вопросе. Обращайтесь! Будем рады!
Что бы не пропустить новые статьи, подписывайтесь на новые статьи сайта и получайте свежие новости самыми первыми!
Будем рады вашему вниманию и комментариям.
Всего знать – не дано ни кому, потому многие учатся до конца своих дней, если им это интересно. Так и мы, стараемся познать и поделиться своими размышлениями.
Хотите поделиться своим опытом – напишите и мы обязательно примем меры к изучению вашего мнения и опыта. И вы сможете сделать это на нашем сайте! Не забывайте про Авторские права.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.