Кроссовер для колонок: виды и выбор
Для простого человека, который далек от построения колонок для воспроизведения музыки, слово «кроссовер для колонок» ни о чем не говорит. В интернете выложено много информации по этому поводу, включая информационные статьи, а также видеоматериалы.
Что же такое кроссовер
Эта «коробочка» является обязательной частью акустической системы. Это связано с тем, что в мире нет динамиков, которые могли бы качественно воспроизводить полный диапазон частот. Поэтому для построения колонок используют два, три и более динамиков. Однако не стоит забывать о «блинах». Этот тип динамика состоит из нескольких частей, благодаря чему, может похвастаться достаточной ровной АЧХ на всем диапазоне частот.
Кроссовер предназначается для того, чтобы разделять входящий сигнал на разные составляющие и посылать их на разные динамики акустической системы. Таким образом, твитер играет только высокие частоты, а НЧ динамик воспроизводит средние и низкие частоты. Также кроссовер называется фильтром.
Главными его компонентами считаются следующие элементы:
В совокупности эти электрические элементы «отрезают» ненужные частоты, которые посылаются на динамики. К слову, конденсаторы и катушки имеют разную стоимость. Таким образом, чем дороже эти элементы, тем лучше в конечном итоге будет звучать акустическая система.
Порядок фильтра
От количества электрических элементов будет зависеть конечный результат. В зависимости от количества конденсаторов и катушек индуктивности фильтр бывает разных порядков. Если кроссовер состоит из одного элемента, допустим конденсатора, то фильтр будет первого порядка. Для получения фильтра второго порядка, количество элементов должно быть вдвое больше. От порядка кроссовера зависит качество фильтрации ненужных частот. Этот параметр называется крутизна спада и измеряется в ДБ на ОКТАВУ. Чем выше порядок фильтра, тем выше крутизна спада.
Активные и пассивные
Кроссоверы делятся на две группы:
Каждый из типов имеет свои преимущества и недостатки.
Активные состоят не только из конденсаторов и катушек, но и из транзисторов. Благодаря этому габариты устройства удалось снизить. Сложно найти активный кроссовер, выполненный в виде отдельного элемента. В основном они являются составной частью автомобильного усилителя звука.
Пассивные встречаются намного чаще. Главным преимуществом этого типа кроссовера является отсутствие необходимости дополнительного питания, поэтому их легко устанавливать.
Кроме того, пассивные и активные фильтры делятся еще на 3 подвида:
В дешевых колонках устанавливаются кроссоверы первого или второго порядка. Это делается для удешевления, так как в фильтрах используется лишь один или два электрических элемента. Фильтры третьего порядка встречаются в усилителях мощности. Что же касается четвертого порядка, то данный тип считается элитным. Для них изготавливается отдельный корпус.
Не так давно среди любителей хорошей музыки возникали споры об эффективности делителя 4-го порядка. Работы кроссоверов четвертого порядка, с крутизной среза 24 ДБ на Октаву можно сравнить лишь с работой банков Швейцарии, где все строго и четко.
Главное в настройке кроссовера – частота среза.
Возьмем, к примеру, трехполосную колонку. Для качественного воспроизведения музыки надо сделать так, чтобы на НЧ динамик поступали только низкие частоты, на СЧ динамик диапазон средних частот, без нижних и высоких, а на твитер соответственно только высокочастотный сигнал. Таким образом, нужно правильно определить две точки деления. В первой точке будет разделен сигнал между сабвуфером и среднечастотником. А во второй точке будет согласовываться СЧ динамик и твитер. Если неверно выбрать частоты среза, в лучше случае можно отделаться ужасным звуком. В таком случае слушать музыку станет невозможно и захочется сразу ее выключить. В худшем случае, акустика выйдет из строя. К примеру, на высокочастотный динамик будет поступать низкочастотный диапазон, который очень вреден для твитеров.
В наши дни кроссоверы используются достаточно активно. Несмотря на то, что можно приобрести цифровой аналог – процессор. Благодаря которому, можно не только фильтровать сигнал, но и выставлять задержки и многое другое.
Однако у кроссоверов есть преимущество перед цифровыми процессорами – это качество фильтрации звукового сигнала. Дело в том, что на фильтр навешивают большое количество работы: фильтрация, временные задержки, эквалайзер. Поэтому само качество фильтрации падает. Таким образом, пассивные и активные кроссоверы пользуются большим спросом. Их применяют даже для изготовления профессиональных колонок.
Посмотрите видео о кроссоверах
Подключение кроссовера к динамикам
В акустических системах автомобилей редко используется только один широкополосный динамик. Такая схема применяется только в исключительных случаях, так как один громкоговоритель даёт удовлетворительную звуковую картину, где присутствуют, в основном, средние частоты, а низкий и высокий диапазоны слабые и невыразительные. Компонентная акустика с двумя и более акустическими излучателями требует наличия кроссовера.
Обычно это пассивный фильтр на конденсаторах и катушках индуктивности, выполняющий подавление определённой полосы частот. Ограничитель для твиттера ослабляет или почти подавляет все частоты, лежащие ниже 2 500 Гц, и пропускает высокочастотную составляющую. Фильтр, предназначенный для подключения низкочастотной головки, обрезает частоты выше 150-200 Гц. Таким образом, диапазон воспроизводимых частот делится на две полосы, предназначенные для работы с конкретным динамиком.
Как подключить кроссоверы к колонкам авто
Пассивный разделительный модуль представляет собой небольшую плату с радиоэлементами. Обычный блок имеет 6 парных клемм:
Схема подключения кроссовера к колонкам не составляет трудностей. Некоторые модели позволяют зажать провод под винт, а некоторые снабжены контактной колодкой.Клеммы, куда подключается выход усилителя, подписываются «Input» или «Amplifier», клеммы, предназначенные для высокочастотной «пищалки», помечены «Tweeter», а низкочастотный динамик включается в клеммы «Woofer». Более сложные устройства имеют дополнительную пару контактов для среднечастотного динамика. Таким образом, фильтр делит звуковой диапазон на три полосы. Схема подключения кроссовера к динамикам включает в себя правильную разводку проводов в салоне автомобиля.
Подключение колонок через кроссовер
Чтобы правильно подключить кроссоверы к колонкам, нужно соблюдать полярность, которая обозначена у каждой пары клемм. Для этого нужно использовать специальные кабели для акустических систем. Поскольку провод зажимается под винт, то между ограничителем и динамиком применяется многожильный медный провод в поливинилхлоридной изоляции. На качественных кабелях изоляция сделана из вспененного полипропилена, а самые лучшие кабели для разделительных устройств и громкоговорителей имеют тефлоновую изоляцию.
Как подключаются кроссоверы для колонок. Часто на форумах можно прочитать о бескислородной или монокристаллической меди, применение которой в акустических кабелях улучшает звучание и делает его более насыщенным. Это чисто маркетинговый ход. Все различия обыкновенной меди этими «престижными» сортами лежат вне человеческого восприятия и никакого влияния на качество звука не оказывают. Бесполезно использовать кабели из посеребрённой меди.
Подключение динамиков через кроссовер
Очень важным при включении динамиков через полосовой фильтр является сечение проводника. Оно напрямую зависит от мощности акустической системы и сопротивления динамической головки.Если опустить все расчёты получится, что для акустической колонки мощностью 100 ватт и сопротивлением 4 Ом нужен кабель с минимальным сечением 2,0 мм2. Чем меньше сопротивление акустики, тем больший ток будет протекать в цепи. При подключении громкоговорителей рекомендуется брать 20% запас по сечению кабеля.
Подключение кроссовера к колонкам должно выполняться только настоящим медным проводом. Особенно опасным при соединении элементов звуковой системы является использование дешёвого кабеля от некоторых китайских производителей. Вместо меди они используют медный сплав или обмеднённую сталь. То и другое категорически противопоказано в автомобильной акустике.Кроме низкого качества звука будет неконтролируемый нагрев соединительных проводов, что может привести к опасным последствиям.
Подключение кроссовера к динамикам без усилителя
Подключить колонки через кроссовер можно не только с выхода усилителя низкой частоты, но и с выхода музыкального центра или автомобильной магнитолы. Следует учесть то, что разделительные системы пассивного типа, выполнены на дискретных элементах, отчего уровень звука будет ниже, чем при работе с усилителя низкой частоты. В этом случае многое будет зависеть от применяемых громкоговорителей. Некоторые модели допускают качественную работу только в составе мощной системы с хорошим УНЧ.
Как установить кроcсоверы для колонок
Чтобы не было проблем, как подключить кроссовер для колонок, нужно соблюдать правила монтажа. Нельзя прокладывать вместе силовые и акустические кабели. Это может вызвать низкочастотные наводки в колонках. Такой же эффект вызывает перекрещивание кабелей.Полосовой ограничитель не является устройством, в работу которого требуется какое-либо вмешательство, поэтому блоки можно размещать в любом удобном месте. Главное чтобы туда не попадала пыль, грязь и не было повышенной температуры. Блоки не имеют герметичного корпуса, поэтому негативные внешние факторы могут привести к нарушению внутренних паек и отказу акустической системы. Концы медного кабеля, перед зажимом под винт, желательно облудить тонким слоем припоя. Это снизит окисление меди и возникновение оксидной плёнки. Особенно опасно нарушение контакта между динамиком и усилителем. Отсутствие нагрузки приводит к пробою выходных транзисторов.
Некоторые модификации кроссоверов состоят из двух последовательных фильтров первого порядка. Такие модели имеют на лицевой стороне переключатель ослабления сигнала. При подключении фильтра первого порядка ослабление ненужной полосы частот составляет 6 dB на октаву. Конструкция кроссовера позволяет подключить второе звено и получить ослабление уже 12 dB. При подключении кроссовера к динамикам желательно чтобы органы управления фильтром были доступными.
Кроссовер (Crossover) — фильтр с определенным диапазоном частот.
Что такое кроссовер и для чего он нужен? Как он работает и какие типы их бывают? Рассмотрим эти вопросы в данной статье.
Кроссовер (Crossover)
Для чего нужен кроссовер
Известный факт, что создать идеальный громкоговоритель, который прекрасно воспроизводил бы все частотные диапазоны (низкие, средние, высокие) практически невозможно. Поэтому для качественного воспроизведения звука необходимо хотя бы двухполосная система (динамики для низких и высоких частот). В более дорогих системах добавляется третий динамик, для средних частот. В каждый из динамиков нужно подавать тот частотный диапазон, для которого он предназначен. Вот за эту функцию и отвечает кроссовер.
Если бы их не было, то попадание в динамик частотного диапазона не соответствующего для него не только бы искажало звуковую картину, но и могло бы стать причиной выхода его из строя. Например, слишком высокая частота может повлиять на твиттер (высокочастотный динамик), что приведёт к его поломки из-за перегрева.
Устройство кроссовера
Как мы уже поняли кроссовер включает несколько частотных фильтров, которые работают по следующему принципу: например, имеется определённая частота разделения и один из фильтров (Low Pass) выделяет частоты ниже этого показателя, другой выше (High Pass).
На рисунке три частоты разделения: 140 Hz, 2kHz, 10 kHz.
Классификация
В основном в проектах при сведении пользуются цифровыми кроссоверами, встроенными в различные плагины по обработке звука. Они имеются в различных многополосных эффектах, в которых разные частотные диапазоны звука могут обрабатываться отдельно. Однако, помимо цифровых существует ещё несколько типов. Рассмотрим их.
Пассивные кроссоверы
Пассивные кроссоверы располагаются обычно между выходом усилителя и громкоговорителями. Естественно пассивным кроссоверам не требуется дополнительное питание.
Профессиональные кроссоверы требуют очень качественных и точных по параметрам компонентов, которые способны работать на больших токах и высоком напряжении. Поэтому производство таких фильтров довольно трудоёмкий процесс, что естественно отражается на их высокой стоимости.
Состоят пассивные кроссоверы обычно из конденсаторов из полипропиленовой и полиэстеровой металлизированная фольги, бывают бумажные электролитические конденсаторы. В катушках индуктивности применяются полые, напылённые металлические, ферритовые или слоистые кремниевые сердечники с эмалированным медным проводом. В некоторых используются плавкие предохранители или выключатели, чтобы защитить громкоговорители от случайных повреждений большими перегрузками.
В современных устройствах зачастую применяются цепи стабилизации, которые компенсируют изменение сопротивления с частотой, присущих практически всем громкоговорителям. Проблема непростая, так как часть изменений в сопротивлении (импедансе) происходит из-за изменений нагрузки полосы пропускания громкоговорителя.
Основные минусы пассивных кроссоверов следующие: пассивные цепи могут быть большими и влиять на падение мощности; имеется проблема взаимозаменяемости динамиков на другие (цепи сделаны под конкретные частоты и имеют определённое сопротивление); идеальное устройство такого типа довольно сложно в разработке.
Активные кроссоверы
Этот тип, а также следующий (цифровые кроссоверы), о которых мы поговорим далее, обрабатывают сигнал, поступающий с линейного выхода микшера, выхода устройства воспроизведения аудиосигнала или микрофонного усилителя. Далее сигналы, обработанные кроссовером поступают на входы отдельных усилителей, а уже потом на громкоговорители.
В активных кроссоверах содержаться активные электронные компоненты в фильтрах. Сегодня наиболее используемый активный элемент — операционные усилители, которые работают на уровнях, достаточных для входа усилителя мощности. Каждый из усилителей мощности работает для своей группы. То есть, 2-полосый активный кроссовер требует двух усилителей — по одному для НЧ и ВЧ динамиков (называется биампинг). Если нужно стереофоническое воспроизведение, количество усилителей (каналов усилителя) удваивается. Всё это означает, что цена таких устройств будет дороже, чем с пассивным кроссовером. Но для высоких результатов усиления полного частотного спектра эта система более предпочтительней.
BEHRINGER SUPER-X PRO CX2310
В чем же плюсы?
С помощью микропроцессора активные кроссоверы могут быть реализованы в цифровом виде. Цифровые кроссоверы стараются приблизить к аналоговым схемам — это IIR фильтры (Бесселя, Баттерворта, Линквица-Райли и т.д.), либо используют фильтры Конечной Импульсной Характеристики ( FIR — Finite impulse response).
Первые относительно нетребовательны к ресурсам центрального процессора и очень схожи с аналоговыми фильтрами. Они рекурсивные и те из них, которые не качественно спроектированы и не тщательно просчитаны, могут входить в предельные циклы, приводящие к нелинейным искажениям.
Вторые имеют более высокий порядок и соответственно более прожорливы к процессору. Кроме этого, чтобы достигнуть линейности фазовой характеристики, приходится увеличивать время задержки.
Подобный тип производит фильтрацию за счёт диффузора динамика. Они особенно распространены в тех местах, где необходимо звуковое покрытие больших пространств (гипермаркеты, аэропорты, железнодорожные вокзалы и т. п.).
Здесь диффузор динамика сцеплен с катушкой через секцию в виде маленького легкого конуса. Эта секция подвижная и даёт гарантию, что полный первичный диффузор играет только на низких частотах. При этом сама маленькая секция отвечает на все частоты. Но из-за своего небольшого размера даёт полезную нагрузку только в области высоких частот. Вот так и происходит механическое разделение кроссовером.
Подобный вид кроссоверов очень сложен в проектировании, особенно если нужна высокая эффективность. Здесь важно всё: какие материалы и их вес, используемые для диффузора, конуса, катушки динамика. Это и определяет частоту и порядок фильтра кроссовера. Поэтому для достижения высоких результатов требуется огромная работа методом проб и ошибок.
Что такое кроссовер для акустики
Для опытного человека установка акустической системы – это простое занятие. Но для новичка здесь все сложно. Чтобы правильно установить акустику необходимо знать, какие элементы и зачем они нужны. Одним из таких элементов является кроссовер для акустики.
Функциональная направленность
Кроссовер – это оборудование, которое является элементом акустической системы. Основной ролью является распределение необходимого интервала частот для установленного динамика. Акустика произведена только под поставленный диапазон частот. Поэтому если сигнал передаётся в колонки за пределами этого диапазона, то звук искажается.
Например, если передать на приемник низкую частоту, то звук исказится. Если частота будет очень высокой, то это грозит и искривленным звуком, и сломанной аппаратурой, потому что она не способна перенести такой уровень.
Для исполнения высокочастотных звуков используют динамики, которые могут их передавать. Акустические системы, передающие низкие частоты, действуют отдельно. Лучше, если эти динамики будут размещаться в машине отдельно друг от друга. Среднечастотные звуки подаются на динамики со среднечастотным звучанием.
Музыка будет звучать качественно, когда звук передается строго в определённый динамик. Эту работу выполняет кроссовер для акустики.
Конструкция
Выглядит он просто, состоит из 2 фильтров, работающих по схеме. Если частота распределения составляет 1000 Гц, то один из фильтров начнет отбирать частоты меньше такого значения. Другой же, наоборот, распределяет их больше 1000 Гц. Названия этих фильтров следующие:
Это схема функционирования двухполосного кроссовера. На рынке акустики встречаются трехполосные. Они имеют в составе еще дополнительный фильтр, который распределяет частоты среднего значения (диапазон 600-1000 Гц).
Чем выше число распределения частоты звука и передача их на динамики определенного назначения, тем лучше звучание в автомобиле.
Характеристика
Кроссовер состоит из катушки индуктивности и конденсатора. Стоимость изделия зависит от числа деталей и их свойств. Именно эти несложные элементы способны легко обрабатывать волны разных частот.
Конденсатор отбирает и разделяет звуки высоких частот, а катушка индуктивности направлена на действие с низкими частотами. Это простая, но результативная конструкция.
Варианты оборудования
Существует 2 вида кроссовера.
Достоинства и недостатки
Что лучше выбрать при монтаже акустики? Рассмотрим достоинства и недостатки.
Лучшим решением будет установить оба кроссовера. Если выбрать этот вариант, то следует один усилитель применить для сабвуфера, а другой будет предназначаться для СЧ и НЧ динамиков. Активный кроссовер станет распределять частоты между усилителями сабвуфера и широкополосного сигнала. Пассивный станет распределять звук среди колонок со средней и высокой частотой. Этот вариант позволит насладиться по-настоящему качественным звуком на любой полосе. Существенный недостаток этого способа – высокая стоимость реализации.
Как настраивать?
Хорошее звучание в машине зависит от качественно подобранных частот, от которых все ненужное будет удалено. Если устанавливается активный трехполосный кроссовер, то нужно будет отыскать 2 места для среза. Первое место находится на границе между низкими и средними частотами. Вторая точка предназначена для разделения средней и высокой частоты.
Как провести самостоятельно?
Выбор и расчет устройства – это важная часть работы. Нет компании, которая смогла бы выпустить совершенную акустическую систему, передающую звуки в разных диапазонах, сопровождая при этом качественным звучанием. Сабвуферы применяют для исполнения сигналов с низкой частотой. Среднечастотные динамики используются для передачи средних звуков. Но если станет звучать это все одновременно, то произойдет путаница. Поэтому и используют кроссовер в акустической системе. Он помогает распределить сигнал и передать их в конкретный динамик.
Для подключения двухполосной или иной системы к усилителю подключают фильтр, который делит сигнал. Если приобретать комплект акустики, то в наборе уже будет пассивный кроссовер, который был произведен изготовителем.
Как поступить, если необходимо распределить звук по иному методу? Это можно произвести с помощью компьютерной программы. Для этого подойдет Crossover Elements Calculator.
Для этого введите данные сопротивления динамиков НЧ и ВЧ. Обычно они равняются 4 Ом. Затем добавьте частоту, которую прибору нужно будет распределить. Потом добавляют порядок устройства. Дальше подождите, пока компьютер покажет результат.
Как выбрать?
В продаже есть разные виды этих устройств, в зависимости от производителя, качества, цены. Но приобретать нужно не то, что понравилось, а подбирать под определенную акустику.
При выборе нужно смотреть на число полос и широту диапазона. Особенно обращайте внимание на пропускную способность оборудования. Многоуровневые кроссоверы обладают повышенной чувствительностью и поэтому могут улучшать качество звучания.
Кроссовер – это важная часть акустической системы. Поэтому нужно внимательно выбирать его, чтобы звук был приятный и громкий.
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.
