Что такое кроссовер в автозвуке
Как известно, интернет пространство заполнено крайне отрицательными отзывами использования сабвуфера в стерео-системе. Ознакомившись со множеством информации всеобъемлющего Интернета, я задался целью не только сделать обзор на компоненты JL Audio, но и систематизировать причины негативного опыта пользователей. Потому данный обзор я разделил на части. Вступительную, где постарался разобрать технические причины и подводные камни использования сабвуфера в стерео и непосредственного теста участников обзора: активного сабвуфера JL Audio E-Sub E112 и активного кроссовера JL Audio CR-1 .
- Фаза. Обычно, мы имеем регулировку фазы, позволяющую менять характеристику в пределах 1-180 градусов. Так же часто рядом с регулировкой фазы может использоваться инвертор, способный перекрутить фазу на 180 градусов. Уже здесь понятно: протестировать 180 положений физически невозможно. Да и не нужно. Довольно часто можно почитать профессиональное мнение, что слуховой аппарат человека невосприимчив к фазе на низких частотах. Оно отчасти верное, но оно никак не связано с физикой акустических систем, где фазовая нестыковка даёт провал или горб на стыке частот, который вы будете прекрасно слышать. К тому же здесь присутствует банальное временное отставание одного из динамиков на стыке частот.
- Групповое время задержки. Считайте, что без инструментального контроля, вы никак не сможете вычислить групповое время задержки НЧ динамика акустической системы и динамика сабвуфера на определенной частоте. А соответственно, вы не сможете найти оптимальное положение сабвуфера относительно фронта установки акустических систем.
- Частота раздела. Крайне важно иметь ввиду не только обязательную картину группового времени задержки, но и картину искажений. Выбирать такую частоту раздела между акустическими системами и качественным сабвуфером, где у акустических систем начинают лавинообразно расти искажения.
- Импульс. Достаточно редко упоминаемая характеристика, но определенно помогающая измерить, насколько правильно произведена сшивка.
- Громкость. Данный параметр позволяет нам получить идентичное звуковое давление на стыке полос.
Предистория.
Сначала я растерялся. CR-1 как раз был в моем поле личных интересов, четко удовлетворяя потребности будущей сшивки активных сабвуферов и широкополосных акустических систем. До знакомства с ним было испробовано немало решений Профессионального концертного и студийного применения, которые абсолютно не удовлетворяли меня по качеству звучания, выдавая на выходе пластмассовый, совершенно непотребный и обедневший саунд. Но что делать с сабвуферами JL Audio Е-112? С чем их стыковать?
В итоге выбор пал на акустические системы верхнего эшелона Estelon X Diamond, обладающие поразительно чистым и проработанным нижним регистром вплоть до первых суб-басовых нот. Один из основных факторов такого результата служил как профессиональный расчёт НЧ-кабинета, так и применённый динамик с керамическим сандвичем от компании Accuton.
Первое знакомство.
Набравшись духа, я приступил к внешнему осмотру. Первыми на глаз попались E-112. Красивые, массивные, элегантно оформленные НЧ-секции в чёрном лаке сразу привлекают внимание. Такая тщательность и вкрадчивость по отношению к мелочам - давно уже признак аудио-изделий высокого уровня. Даже декоративная крышка на магнитах, скрывающая от нас панель управления кроссовером на верхней тыловой части сабвуфера, выполнена крайне эстетично и процесс ее изъятия для настройки приятен тактильно. Задняя панель представляет из себя элегантно оформленный чёрный радиатор встроенного усилителя. Под ним находятся линейные входы и выходы, а так же разъём для подключения кабеля электропитания и высокоуровневые входы-выходы.
На панели кроссовера сафбвуфера, оформленной анодированным алюминием, красуются регулировки Уровня громкости, среза кроссовера и фазы, позволяющие не ступенчато, а плавно менять данные настройки. Регулировка кроссовера возможна в пределах 25-130 Гц и имеет фиксированную крутизну спада 24 дБ на октаву (фильтр Линквица-Райли). Фазу можно крутить от 0 до 360 градусов. Так же мы видим классический тумблер переворота фазы на 180 градусов. И вот мы добрались до самого сладкого и крайне редкого - тумблер отключения кроссовера! Это воистину смелое и профессиональное решение, которое можно встретить крайне редко среди конкурентов. Мы получаем возможность применения аудиофильского внешнего кроссовера, ведь далеко не секрет, что практически невозможно совместить на одной плате и качественное усиление, и множественные дискретные элементы высококлассной реализации активного деления. Всегда в подобных решениях нужно идти на какие-то жертвы, что и делают производители. Именно по этой причине многие пользователи категорически не желают организовывать срез акустических систем через встроенный активный кроссовер сабвуфера. Оно и понятно, так как мы не просто таким образом увеличиваем путь драгоценного нам сигнала, но и прогоняем его через достаточно посредственные элементы таких микросхемных решений, теряя в детализации и динамике. Потому, в основном применяют сшивку внахлёст со стороны акустических систем, что не позволяет идеально согласовать работу динамических головок (лишь только в случае большой удачи). Тем не менее, мне совсем не хочется накладывать какой-то негативный фон, касающийся вообще всех сабвуферов. Но однозначно возможность применения внешнего кроссовера - это большое благо тогда, когда качество звучания системы на первом месте. Вторым неоспоримым плюсом будет возможность разгрузки НЧ-динамика акустических систем на суб-низких частотах, что позволит снизить его искажения, а так же фазоинверторного порта.
Усилительная часть E-112 и динамик достойны всяческих похвал. Для начала озвучу мощность встроенного усилителя – 1500 Вт! Поразительное значение. А что нам даёт такая мощность? Ведь данный сабвуфер явно не предназначен для озвучивания стадионов, его форм-фактор не позволяет, и сама философия применения говорит об обратном. Все дело в том, что данный сабвуфер может являться не только частью качественной стереосистемы, но и домашнего кинотеатра. А там, где в дело вступают АВ-процессоры, корректирующие комнатные провалы на низких частотах, мгновенная потребляемая мощность сабвуфера резко возрастает. И JL Audio не поскупились на ватты, предоставив нам с вами возможность иметь серьезный запас по неискажённой мощности. Однозначно, Лючио Прони (основательно компании и главный разработчик) знает, что и как делать для достижения лучшего звука. Оно и понятно, ведь он применяет в разработке систему слежения за музыкальным сигналом и пытается его повторить со всеми острыми пиками, а не полагается исключительно на примитивные формы измерений стационарных сигналов. Новатор, одним словом!
12 дюймовая динамическая головка E-112 представляет из себя мощнейшую конструкцию с возможным ходом (барабанная дробь). более 7 см! В нем применяются мощные 2-дисковые магниты, сильно вытянутая в глубину акустически прозрачная литая корзина, патентованная конструкция экстремально длинноходной подвижной системы с двумя разновеликими центрирующими шайбами, усиленный вентилируемый адаптер крепления диффузора к звуковой катушке VRC® и множество других эксклюзивных технологий. Этими очень сложными техническими мерами удалось получить желаемый результат с большим запасом допустимой мощности и глубиной баса, прежде недоступной для динамиков данного типоразмера. Тыльная сторона динамика упирается во внутреннюю стенку корпуса и прикреплена к ней резьбовым соединением. Внушает, не правда ли? И заканчивается все нижней граничной рабочей частотой в 21 герц по -3.
Получив множество визуально-технических приятных эмоций от пары E112, я необдуманно решил один сабвуфер резко подхватить и перенести в обозначенную точку рядом с акустическими системами. Не тут было. сабвуфер был намного тяжелее, чем казался внешне - 33 килограмма. Пришлось повозиться. В общем, если подытоживать мой предварительный смотр E-112, то меня постоянно впечатляли цифры различных характеристик в данном форм-факторе.
Произведя установку сабвуферов по фронтальной линии Estelon, я приступил к знакомству с премиальным активным кроссовером JL Audio CR-1. Строгий, аскетичный дизайн, аккуратно оформленная фронтальная панель из фрезерованного алюминия, несколько регуляторов, кнопок и тумблеров. Дизайн устройства явно перекликается с Золотой Эпохой Аналогового Аудио, когда во главу угла ставили функциональность и надежность устройств. Классика жанра, которая никогда не надоест! Теперь хочется по порядку перечислить его возможности.
Есть возможность переключать кроссовер в сквозной режим (Bypass). Следом мы имеем функцию переключения режима работы сабвуферов в стерео или моно режиме (L+R). Частота среза полос здесь уже расширена до 150 герц. Фильтрация по-прежнему осуществляется фильтром Линквица-Рейли, но теперь у нас есть возможность менять порядок фильтра. Доступны 2й и 4й порядок, или 12 и 24дБ на октаву. При этом, срез будет касаться как саттелитов, так и сабвуферов. Дополнительно вы можете балансировать между выходным уровнем на сабвуферы и акустические системы в пределах аж +-12дБ. И вот мы добрались до самого ценного - регулятор Damping. Это практически то, что представляет основную ценность данного кроссовера - изменение добротности на частоте среза. Данная функция крайне редко встречается в различных внешних активных фильтрах, и именно по причине ее отсутствия многие разработчики акустических систем предпочитают пассивное деление и заявляют о невозможности идеальной сшивки акустических систем активным делением, если нет функции изменения добротности фильтра, которая в пассивных схемах легко рассчитывается и внедряется. Практически, данная функция позволяет на частоте среза эквализировать подъем или провал каждой полосы вплотную к частоте среза. Выходит, это устройство для создания полноценной акустической системы, ограниченное только частотой среза (можно, например, создавать двухполосную систему на основе ШП-Динамика или Электростатической панели). При этом всём, здесь не поскупились на качественное дискретное исполнение схемотехники: и сверхточные малошумящие резисторы, и аудиофильские конденсаторы, включая даже полипропиленовые! Я сходу не вспомню ничего подобного, успев поработать даже с элитными PRO-кроссоверами авторитетнейшей компании Allen Bradley. В общем, данный кроссовер просто не имеет слабых мест. Их просто нет как с функциональной, так и с аудиофильской стороны. Это квинтэссенция всего хорошего, что доступно сегодня для подобных устройств!
Задняя панель JL Audio CR-1 обладает множеством входов и выходов с разъёмами RCA, а так же TRS и XLR. Вы абсолютно не ограничены в выборе партнеров для кроссовера!
Демонстрация системы
В общем, подозрения удалось с легкостью отвести. Чем не пожертвуешь ради хорошего эксперимента?! По истечении прослушивания моим коллегам не просто не удалось определить сабвуферы в общей звуковой картине, но оба отметили чистый и разборчивый басовый регистр, очень удачное расположение акустическим систем в комнате для прослушивания в плане попадания среза АС на подъем комнатной моды. Да, друзья, это было действительно весело, смешно слушать! И лестно. Безусловно лестно, так как были серьёзные опасения в плане сшивки с акустической системой высочайшего уровня. Всё ж, я вскрыл карты и объяснил подобную уловку, так как оба моих приятеля категорически не приемлют внедрение сабвуферов к системам High-End. Учитывая, что некоторые инсталляции мы слушали совместно, я не мог не уважать и не разделять их мнение. То было действительно компетентной оценкой услышанных неудачных инсталляций. Тем не менее, их внутренний Мир мне сегодня удалось перевернуть.
Прослушивание
На следующий день у меня был сложен определенный базис на основе предыдущего прослушивания. Но сидение в сторонке не позволяет провести действительно экспертную оценку услышанного. Потому, по-старинке вооружившись старыми-добрыми тестовыми треками, я начал музыкальную сессию.
Первым тестовым треком была, наверное, идеальная композиция для подобного сравнения - Nils Lofgren Band Live - Bass&Drum Intro. Эта великолепная музыкальная импровизация знаменитого рок-музыканта. Живое выступление, сдобренное сумасшедшим низкочастотным рельефом комбика бас-гитары Нильса. Именно эта композиция приводила меня к конфликтам с аудиофилами, которые мне пытались упорно с ней доказать, что у них есть низкий бас. На самом деле, это каждый раз были очень ошибочные утверждения, вызванные тем, что в данной композиции ярко выделенный средний бас, коего действительно много. Тем не менее, я уже давно являюсь фанатом по-настоящему полнодиапазонных акустических систем уровня Focal Grand Utopia и Martin Logan Neolith. Для меня представление инфраниза - это совсем не передёргивание в грудной клетке, не массаж от спинки дивана, не удар в грудь. Это всё показатели типичного среднего баса. Низкий Бас - это чувство землетрясения, фундамента, это переход к инфратонам. Инфраниз - это опора, на которой либо стоит остальной диапазон, либо он не полноценный и искаженный. Иного не дано. Довольно часто идут споры: а нужен ли инфраниз? Единственным оправданием его отсутствия может быть только удешевление и компактность. Нет никаких иных причин отказываться от него, и я постараюсь подробно объяснить почему. Спектр музыкального сигнала далеко не всегда блистает относительно линейным инфранизом, если только мы не говорим об органе, японском барабане или фортепьяно. Во всех иных случаях спектр представляет из себя пологий и плавный спад от 200-300 герц к 20 герцам. И вот тут все проще некуда: чтобы воспроизвести этот сигнал достоверно, со всеми инфратонами и тембрально-динамическими подробностями и протяжённостями, у нас нет иного выхода, как акустические системы, способные линейно отыграть 20 герц с остальным диапазоном. Во всех иных случаях мы будем иметь искажение музыкального сигнала, тембра, динамического диапазона. Если ваша акустическая система будет иметь 40 герц при -3дб, значит, на данном участке уже крутит фазу, и помимо того, что мы буквально видоизменяем спектр музыкального сигнала, вдобавок мы будем иметь рассогласование НЧ диапазона вдоль диапазона вниз по времени. Наверняка, многие смогут вспомнить появляющийся на полочных акустических системах через некоторое время после атаки на барабане легкий низкий бас? Вот это именно оно - физически неизбежное явление, именуемое как задержка.
Перейдём от теории к практике. Данную композицию я хорошо изучил на акустических системах Estelon X Diamond. Для меня была очевидна лёгкая сухость бас-гитары Нильса и недостаток плотности удара на установке. Да, Estelon в своём родовом виде безусловно готовы полноценно одарить прекрасным НЧ-шлейфом, но не опорой. Включение пары Е-112 открывает новые горизонты! Первое, что меняется - пропадает сухость. Теперь система представляет полноценный ламповый комбик с играющим кабинетом! Нет больше ощущения записанной гитары со звукоснимателя, вы всем нутром ощущаете, что такое легендарные, высокодобротные и благозвучные динамики комбиков на Альнико-магнитах, которые буквально одаривают вас этим картонным, приятнейшим, мягким, обволакивающим, но ударным рельефом. Это, мягко скажем, совсем другие ощущения! В дальнейшем вступает ударная установка, которая обрела ее истинные размеры и материализовалась наконец в полноценным музыкальный инструмент без искусственного срывов динамического диапазона.
Впоследствии было прослушано бесчисленное множество классических фортепьянных произведений, множество импровизаций Джима Келтнера, проверка инфранизких эффектов на электронной музыке. И каждый раз я понимал, что E-112 - великое благо в умелых руках. Это возможность относительно доступными средствами избавить себя от очень дорогой замены акустических систем, возможность насладиться полноценностью музыки. Сегодня технологический уровень лучших компаний по изготовлению сабвуферов, на Олимпе которых заслуженно стоит JL Audio , позволяет абсолютно безвредно и с огромной пользой внедрять сабвуферы в любые стереосистемы. Вопрос всегда только в одном: кто и как это будет делать?
Приветствую всех поклонников высококачественного звука! В данной статье хотелось бы коснуться такой немаловажной темы, как фильтры (кроссоверы) располагающиеся непосредственно внутри колонок, ведь несмотря на свою явную пользу приносящую динамикам в извлечении звука есть и отрицательные стороны их нахождения.
Практически невозможно создать физический кроссовер, который бы не изменял временную область и не влиял на групповую задержку в пределах своей области.
Большое количество кроссоверов, а именно с более постепенным уклоном имеют отчетливо слышимые проблемы с фазовым сдвигом, вызываемые самим кроссовером.
Для чего акустическим системам нужны кроссоверы?
Все просто, потому что совершенно малое количество динамиков, в независимости от типа (динамические, электростатические, пленочные) способны воспроизвести весь звуковой диапазон с равной линейностью.
Кроссоверы позволяют конструктору акустики использовать несколько драйверов (динамиков, панелей), специально созданных для определенных частотных диапазонов, трехполосный дизайн обычно имеет драйверы низких, средних и высоких частот с одной схемой кроссовера между низкочастотным динамиком и средним диапазоном, а второй — между средним и твитером.
Основа для лучшего понимания его предназначения: кроссовером называется фильтр (или их группа), который предназначен для снижения частоты выше или ниже для определенной точки и измеряется в децибелах на октаку.
Проблема кроется в том, что в таком частотном диапазоне, где оба драйвера будут воспроизводить одну и туже ноту, появляется небольшая вероятность, того, что они будут работать немного не в фазе друг с другом из-за групповых и временных задержек, вызываемых такой перекрестной схемой.
Лучшими колонками будут являться те, которые способны уменьшить или замаскировать искажения, присущие в работе кроссовера.
Существует ли способ изготовить кроссовер без этих явно выраженных проблем?
В наше время существует технология позволяющая создавать цифровой кроссовер, способный делать с передаваемым звуковым сигналом все то, что делает и физический фильтр, но без всяких задержек, вызываемых в последних резисторами.
Но данную технологию невозможно применить в производстве колонок, потому что тогда сигнал должен быть цифровым, а не аналоговым.
Если вы разместите компонент в тракте аналогового сигнала, который имеет аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), у вас не будет виртуального кроссовера.
Можно использовать в качестве цифрового кроссовера мастеринг-процессор Behringer Ultra-Curve DE 2496, он конечно не является последним словом в современных цифровых технологиях, но демонстрирует на 99% меньше искажений в звуке чем его физические собратья, однако и не является панацеей.
Акустика
Устанавливая современную стереосистему в транспортное средство, владельцу необходимо правильно выбрать кроссовер. Сделать это несложно, если предварительно ознакомиться с тем, что он из себя представляет, для чего предназначен, и в составе какой акустической системы он будет работать.
Предназначение
⭐ ⭐ ⭐ ⭐ ⭐ Кроссовер – это специальное устройство в структуре акустической системы, предназначенное для подготовки требуемого частного диапазона для каждой из установленных звуковых колонок. Последние разработаны для эксплуатации в пределах определённых частотных диапазонов. Выход частоты сигнала, подаваемого на колонку за границы диапазона может привести, как минимум, к искажениям воспроизводимого звука, например:
- при подаче слишком низкой частоты исказится звуковая картина;
- при подаче слишком высокой частоты владелец стереосистемы столкнётся не только с искажением звука,но и с выходом из строя твитера (высокочастотного динамика).Он может просто не выдержать этого режима работы.
В нормальных условиях задачей высокочастотного динамика является воспроизведение звука только высокой частоты, низкочастотного, соответственно, низкой. Полоса же, средних частот подаётся на мидвуфер – динамик, отвечающий за звучание средних частот.
Исходя из вышесказанного, чтобы качественно воспроизвести автозвук, надо выделить соответствующие полосы частот и подать их на конкретные динамики. Для решения этой задачи и применяется кроссовер.
Устройство кроссовера
Конструктивно в кроссовер входит пара частотных фильтров, работающих следующим образом: например, если частота разделения установлена в 1000 Гц, один из фильтров будет выделять частоты ниже этого показателя. А второй – обрабатывать только полосу частот, превышающих заданную отметку. У фильтров есть свои названия: лоу-пасс – для обработки частоты ниже тысячи герц; хай-пасс – для обработки частоты выше тысячи герц.
Итак, выше был представлен принцип, по которому работает двухполосный кроссовер. На рынке существует и продукция трехполосного типа. Основное отличие, как становится понятно из названия, это третий фильтр, обрабатывающий среднюю полосу частот, от шестисот до пяти тысяч герц.
По сути, увеличение каналов фильтрации звуковой полосы, и последующая подача их на соответствующие динамики, приводит к более качественному и естественному звуковоспроизведению внутри авто.
Технические особенности
В большинстве современных кроссоверов присутствуют катушки индуктивности и конденсаторы. В зависимости от количества и качества изготовления этих реактивных элементов, обусловлена стоимость готового изделия.Для чего же в полосной кроссовер входят катушки и конденсаторы? Причина в том, что это самые простые реактивные элементы. Они без особых трудностей обрабатывают разные частоты звукового сигнала.
Конденсаторы могут выделять и обрабатывать высокие частоты, в то время как катушки нужны для регулирования низких. Грамотно используя эти свойства, в результате можно получить самый простой частотный фильтр. Здесь нет смысла углубляться в сложные законы физики и приводить в качестве примера формулы. Тот, кто хочет более подробно ознакомиться с теоретическими основами, без труда найдёт информацию в учебниках или интернете. Профильным специалистам достаточно освежить в памяти принцип работы сетей LC-CL типа.
Количество реактивных элементов влияет на показатель разрядности кроссовера. Цифрой 1 обозначается один элемент, 2 – соответственно, два. В зависимости от количества и схемы подключения элементов, система по-разному осуществляет фильтрацию неподходящих частот для конкретного канала.
Есть смысл предположить, что большее количество применённых реактивных элементов делает процесс фильтрации лучшим. Схема фильтрации ненужных частот для конкретного канала имеет свою характеристику, называемую крутизной спада.
Фильтрам присуще свойство отрезать ненужные частоты постепенно, а не мгновенно.
Называется оно чувствительностью. В зависимости от этого показателя, продукция разделяется на четыре категории:
- модели первого порядка;
- модели второго порядка;
- модели третьего порядка;
- модели четвертого порядка.
Отличия между активными и пассивными кроссоверами
Начнём сравнение с пассивного кросовера. Из практики известно, что пассивный кроссовер является самой распространенной и чаще всего встречающейся на рынке разновидностью. Исходя из названия, можно понять, что пассивным не требуется дополнительное питание. Соответственно, владельцу транспортного средства проще и быстрее установить аппаратуру в своей машине. Но, к сожалению, быстрота не всегда гарантирует качество.
Из-за пассивного принципа схемы системе требуется забирать часть энергии из фильтра на обеспечение его работы. При этом реактивным элементам свойственно изменять сдвиг по фазе. Конечно, это не самый серьезный недостаток, но владелец не сможет тонко корректировать частоты.
Избавиться от этого недостатка позволяют активные кроссоверы. Дело в том, что, хотя и устроены они куда сложнее пассивных, но в них поток аудио фильтруется значительно лучше. Благодаря наличию не только катушек и емкостей, но и дополнительных полупроводниковых элементов, разработчикам удалось значительно уменьшить размеры устройства.
Они редко встречаются в качестве отдельной аппаратуры, но в любом автомобильном усилителе, как составная часть присутствует активный фильтр. Из-за пассивного принципа схемы системе требуется забирать часть энергии из фильтра на обеспечение его работы. При этом реактивным элементам свойственно изменять сдвиг по фазе. Конечно, это не самый серьезный недостаток, но владелец не сможет тонко корректировать частоты.
Избавиться от этого недостатка позволяют активные кроссоверы. Дело в том, что, хотя и устроены они куда сложнее пассивных, но в них поток аудио фильтруется значительно лучше. Благодаря наличию не только катушек и емкостей, но и дополнительных полупроводниковых элементов, разработчикам удалось значительно уменьшить размеры устройства.
Они редко встречаются в качестве отдельной аппаратуры, но в любом автомобильном усилителе, как составная часть присутствует активный фильтр.
Особенности настройки
Чтобы в результате получить качественный автозвук, необходимо правильно подобрать частоту среза. При использовании активного трех полосного кроссовера следует определить две частоты среза. Первая точка будет обозначать грань между низкой и средней частотой, вторая – границу между средней и высокой. Владельцу автомобиля перед подключением кроссовера необходимо всегда помнить о том, что необходимо правильно подбирать частотные характеристики динамика.
Ни в коем случае не следует подавать на них частоты, на которых они попросту не смогут нормально работать. В противном случае это приведет не только к ухудшению качества звучания, но и к уменьшению срока эксплуатации.
Схема подключения пассивного кроссовера
Видео: Для чего нужен аудио кроссовер?
Заключение
И напоследок, есть желание помочь проекту? Подписывайся на группу “Вконтакте” и “Instagram”. Спасибо, и добро пожаловать в банду 😉
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 первого порядка — это простейший пассивный кроссовер, который состоит из одного конденсатора, и одной катушки индуктивности. Конденсатор работает как high-pass фильтр для защиты твитера от ненужных низких и средних частот. Катушка используется как low-pass фильтр. Чувствительность кроссоверов первого порядка низкая — всего 6 Дб на октаву. Положительная черта этих кроссоверов -отсутствие фазового сдвига между твитером и другим динамиком.
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.
Фазовый сдвиг
Теперь поговорим о фазовых сдвигах, которые могут возникать в звуковых системах, использующих кроссоверы. Фазовый сдвиг — это неизбежное явление, являющееся следствием конструктивных особенностей high-pass, low-pass и band-pass фильтров.
Фаза — это временная связь двух сигналов. Измеряется фаза в градусах от 0 до 360. Если два одинаковых динамика излучают звуковые волны в противоположной фазе (фазовый сдвиг 180 градусов), то происходит ослабление звука. Проблема устраняется изменением полярности на одном из динамиков .
Когда акустическая система состоит их разных динамиков, работающих в различных частотных диапазонах (твитер и мидвуфер), то устранение фазового сдвига не всегда решается простой сменой "+" на "-". Длина волны от твитера короче, чем от мидвуфера. Поэтому фронт высокочастотной волны может достигнуть слушателя позже (или раньше) фронта среднечастотной (или низкочастотной) волны. Эта временная задержка является следствием фазового сдвига. Оптимизировать звуковую картину в данном случае можно путем физического выравнивания двух динамиков относительно друг друга в вертикальной плоскости до момента улучшения звуковой картины. К примеру, при частоте волны 1000 Гц временная задержка в одну милисекунду устраняется сдвигом динамиков друг относительно друга на 30 см.
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")
Акустика
⭐ ⭐ ⭐ ⭐ ⭐ Многие водители часто сталкиваются с вопросом, относительно того, как избавиться от наводок (свист, шум из колонок), которые нередко возникают в автомобильной акустике.
Эта проблема может возникнуть в любой стереосистеме, независимо от того, к какой категории относится аппаратура, будь то бюджетная китайская, среднебюджетная либо премиум-класса. Поэтому рекомендуем ознакомиться с этой статьей для более точного анализа потенциальных источников плохого звука и способов его устранения.
Основные правила установки:
Контуры заземления и рекомендации по установке
Чтобы предотвратить наличие звукового шума, следует воспользоваться такими правилами:
А также хочется отметить что, хорошим фильтром в системе является наличие конденсатора.
Как избавиться от шума?
С причинами возникновения шумов и советами по правильному монтажу проводов и оборудования мы разобрались. Рассмотрим далее, какой тактики следует придерживаться в случаях, когда, например, двигатель набирает обороты, провоцируя появление шумов и помех?
Варианты устранения описаны ниже:
- Отключите от аудиосистемы головное устройство.Если наблюдается отсутствие шума, следует заземлить последнее в общую точку на кузове, которую используют другие компоненты акустики.
В случае, если наблюдается свист или дополнительные проблемы в работе колонок, обязательно проверьте схему расстановки акустической системы в вашем транспортном средстве. Несоблюдение рекомендаций, применение некачественных или поврежденных материалов – гарантированно создаст большие проблемы в работе стереосистемы.
И напоследок, есть желание помочь проекту? Подписывайся на группу “Вконтакте” и “Instagram”. Спасибо, и добро пожаловать в банду 😉
Читайте также: