Кроссовер аудио что это такое: виды, назначение, советы по выбору

Содержание

виды, назначение, советы по выбору

Акустические кроссоверы — это электронные устройства, которые принимают один входной сигнал и создают два или три выходных, состоящих из разделенных полос высоких, средних и низких частот. Различные диапазоны подают разные громкоговорители или «драйверы» в звуковой системе: вуферы и сабвуферы. Без кроссовера возникает беспорядочный пробой звука. В них фильтр верхних частот блокирует минимумы, но передает высокочастотные ноты на твитер, в то время как фильтр нижних частот блокирует максимумы и пропускает низкочастотные ноты на сабвуфер.

Компонентная система звука

Кроссоверные «сети» коаксиальных многодиапазонных автомобильных динамиков обычно встроены в колонки и состоят из небольших электрических компонентов, таких как катушки или конденсаторы. Кроссоверы для трехполосных систем, в которых используются твитеры, драйверы среднего уровня и сабвуферы, включают, помимо фильтров с высоким и низким пропусканием, фильтры «полосы пропускания», воспроизводят частоты между двумя точками, используя как высокочастотный, так и низкочастотный в той же сети.

Для этого может быть драйвер среднего диапазона только от 100 Гц до 2500 Гц.

Существует два основных вида акустических кроссоверов: активный и пассивный. Пассивные не нуждаются в мощности для фильтрации сигнала. Активные требуют подключения к электросети и заземлению, но дают гораздо большую гибкость и точный контроль над пользовательской музыкой.

Активная аудиосистема

Звуковая система называется «активной», когда каждый драйвер, твитер, низкочастотный динамик имеет собственный канал усиления. Это значительно увеличивает доступную мощность, динамический диапазон и управление тональной характеристикой системы по всему спектру аудио. Кроссовер акустический активный подключается между приемником и усилителем и отсекает ненужные частоты, поэтому он может фокусироваться только на частотах, которые пользователь хочет услышать.

Они обычно имеют регуляторы громкости на каждом канале, поэтому можно сохранить в балансе все «голоса» от разных драйверов. Некоторые кроссоверы включают в себя другие функции обработки звука, такие как выравнивание для дальнейшей настройки системы.

Единственным потенциальным недостатком этого вида кроссовера является то, что для него требуется + 12 В, заземление и подключаемые соединения. Это представляет большую проблему для установки и настройки, чем у пассивного устройства.

Пассивные акустические устройства

Кроссовер акустический пассивный не подключается к источнику питания. Существует два типа пассивных кроссоверов: компонентные, соединяющиеся между усилителем и динамиками, и встроенные, которые расположены между приемником и усилителем.

Компонентные. Пассивные переходы компонентов в сигнальный путь поступают после усилителя. Это небольшие сети конденсаторов и катушек, которые обычно устанавливаются рядом с громкоговорителями. Компонентные акустические системы поставляются с кроссоверами, установленными для оптимальной производительности. Они просты в установке и настройке. Сигнал полного диапазона выходит из усилителя и переходит к пассивному кроссоверу, который разделяет его на две части и посылает высокие ноты на твитер, а средние и низкие — на низкочастотный громкоговоритель.

Большинство пассивных кроссоверов компонентов имеют дополнительные настройки, которые позволяют отключать твитер, если звук кажется слишком громким для низкочастотного динамика.

Помимо пассивных кроссоверов, которые работают на сигналах громкоговорителей и соединяются между усилителем и компонентами динамиков, есть также встроенные кроссоверы акустические автомобильные, устанавливаемые перед усилителем. Они выглядят как маленькие цилиндры с разъемами RCA на каждом конце и просто подключаются к входам. Встроенные кроссоверы не теряют энергию, как высокие частоты для сабвуфера. Установка встроенного кроссовера — отличный и недорогой способ улучшить звучание центра, особенно в компонентной акустической системе.

Принципы использования автозвука

Чтобы понять, что такое кроссовер и действительно ли потребность в звуке нуждается в одном или нескольких кроссоверах, важно сначала понять отдельные очень простые принципы использования автомобильного кроссовера. Главная идея заключается в том, что музыка состоит из звуковых частот, которые управляют всей гаммой человеческого слуха, но отдельные источники лучше создают конкретные частоты, чем другие.

Твитеры предназначены для воссоздания высоких частот, вуферы предназначены для воспроизведения низких частот и т. д. Основная цель — разделение музыки на составные частоты и передача конкретным громкоговорителям для достижения более высокой точности воспроизведения аудио. Убедившись, что только нужные частоты достигают классических громкоговорителей, можно эффективнее уменьшить искажения и улучшить качество звука в автомобильной аудиосистеме.

Установка пассивных акустических кроссоверов — относительно нетрудная задача, так как обеспечивает проводку кроссовера между усилителем и динамиками. Например, можно подсоединить пассивный кроссовер к выходу усилителя, а затем подключить выход твитера к высокочастотному динамику и выход сабвуфера на низкочастотный громкоговоритель.

Установка активного автомобильного аудиокроссовера, как правило, будет более сложной процедурой. Основная проблема заключается в том, что для активных кроссоверов требуется мощность, поэтому нужно будет прокладывать провода питания и заземления для каждого устройства.

Если уже установлен усилитель, установить активный кроссовер будет проще. Фактически заземление его в том же месте, где заземлен усилитель, поможет предотвратить раздражающие помехи в наземном контуре.

Классификация кроссоверов

Акустические кроссоверы могут быть классифицированы по числу полос, на которые разделяется звуковой спектр. Двухсторонний разделяет аудиоспектр на две части и отправляет информацию различным типам драйверов. Трехсторонний делит звуковой спектр на три части и так далее. Кроссовер также может быть описан точкой, где начинается крутой срез. Она обычно относится к частоте, с которой начинается спуск. В двухстороннем, оба драйвера будут иметь 6 дБ в точке пересечения.

Термины, часто используемые для описания наклона кроссовера, включают 6 дБ/октаву, 12 дБ/октаву, 18 дБ/октаву или 24 дБ/октаву. Наклон кроссовера, на который эти термины ссылаются. При изменении одной октавы кроссовер 6 дБ/октава будет иметь выход, который на 6 дБ ниже начальной точки; 12 дБ/октава будет иметь выход на 12 дБ. Другой набор терминов, которые часто используются для описания наклона кроссовера — 1-го порядка, 2-го порядка, 3-го порядка и 4-го порядка.

Эти термины получены из числа компонентов, необходимых для создания описанного наклона. Кроссовер 1-го порядка использует 1 компонент и даст примерно 6 дБ/октаву. Кроссовер 2-го порядка использует 2 компонента и даст примерно 12 дБ/октаву и т. д.

Компоненты центрального громкоговорителя

Если трудно найти значение, которое составляет не более 10% от желаемого звука, проводят настройку. Вот несколько советов по работе с различными компонентами:

  1. Конденсаторы: объединить два конденсатора, подключить их параллельно. Используя их таким образом, можно просто добавить два значения вместе, чтобы получить совместную эквивалентную емкость.
  2. Резисторы: соединить последовательно два резистора, чтобы обеспечить совместное сопротивление, эквивалентное суммарному значению. Рейтинг мощности на обоих должен быть высоким, чтобы соответствовать требованиям системы.
  3. Индукторы: если не нужно применять несколько индукторов, можно купить негабаритный, а затем размотать катушки, пока не будет достигнуто нужное значение. Недостатком этого метода является то, что необходимо использовать определенный тип измерителя индуктивности.

Определение частотного диапазона

Настройка кроссовера акустической системы заключается в правильной регулировке частот. Для определения допустимого диапазона, которые используют для настроек, необходимо знать данные как для колонок, так и сабвуфера. В приобретенном пакете динамиков всегда имеется руководство по настройкам, которые необходимо использовать.

В других случаях применяются следующие правила. Самая высокая частота, с которой сабвуфер способен работать, должна использоваться для настроек кроссовера. Самая низкая частота, которую может обрабатывать динамик, должна быть установлена на кроссовер.

Например, для диапазона частот сабвуфера 20-130 Гц и частотного диапазона центрального динамика 70-20 000 Гц допустимый диапазон настройки кроссовера для главного громкоговорителя будет 70-130 Гц.

Это означает, что можно применять настройку 70, 80, 90 и т. д., до 130 Гц для основного громкоговорителя. Если используется выше или ниже указанного размера, тогда частоты за пределами не будут воспроизведены ни сабвуфером, ни соответствующим динамиком.

Основные конструктивные блоки

В автомобильной аудиосистеме большие подвесные конденсаторы используются для предотвращения затухания огней при воспроизведении громких басовых нот. Они достигают этого, предоставляя усилителю быстрый толчок мощности. Конденсаторы для кроссоверов акустических систем имеют высокое «сопротивление», обычно называемое реактивным для низкочастотных сигналов.

Для конденсаторов используют три основные спецификации:

  1. Максимальное напряжение, при котором он не подвергается диалектическому пробою. Этот пробой возникает, когда электрическое поле между двумя пластинами конденсатора становится достаточным для поляризации диалектика, тем самым превращая его в проводник. Когда это произойдет, конденсатор станет горячим и может взорваться.
  2. Емкость конденсаторов обычно измеряются в микрофарадах — mF или uF или (греческая буква mu) F. Микрофарад составляет 1/1 000 000 или 1 × 10 -6 Фарада. И также используются Picofarads, который составляет 1/1 000 000 или 1 × 10-6 микрофарада (1 × 10-12 Фарада).
  3. Допуск. Это приемлемая вариация значения. Например, конденсатор емкостью 47 мф с диапазоном -20% / + 80% будет иметь емкость от 37,6 до 84,6 мф. В аудиосистемах обычно подключается конденсатор последовательно с каждым громкоговорителем «высокочастотного динамика» (high-frequency), чтобы действовать, как фильтр верхних частот.

Расчет импеданса системы

Если все динамики подключены параллельно и имеют одинаковый импеданс, то расчет акустического кроссовера выполнить легко. Просто разделить импеданс на количество колонок параллельно.

Пример 1: Четыре 8-омных динамика, параллельное соединение: 8 / 4 = 2 Ом. Пример 2: Два динамика 4 Ом, параллельная схема: 4 / 2 = 2 Ом.

Для расчетов динамиков, соединенных параллельно, но имеющих разный импеданс, применяется следующая формула:

R total= 1/(1/r1+1/r2+…..).

На самом деле точный расчет аудиосистемы — очень сложный эмпирический процесс. Для упрощения его в интернете широко представлены онлайн-калькуляторы для расчета кроссовера акустических систем, например отдельный калькулятор для 2, 3 и 4 динамиков, подключенных параллельно, а также калькуляторы, которые можно использовать для более сложных последовательных/параллельных конфигураций. Для этого нужно ввести импеданс каждого динамика в белые квадратики соответствующего калькулятора. Будет определен общее сопротивление для динамиков, подключенных параллельно. А также для каждого динамика рассчитан процент.

На дисплее будет показано, как выходная мощность усилителя распределяется между громкоговорителями. При совместном использовании с разным импедансом будет учитываться разделение мощности.

Если бы существовал один драйвер, который мог легко и точно воспроизводить весь спектр аудио, использование кроссовера не потребовалось бы. Основная причина заключается в том, что для покрытия всего спектра звука обычно требуется несколько драйверов. Невозможно изготовить драйвер, способный одновременно производить как высокие, так и низкие частоты. Различные типы драйверов разработаны для того, чтобы хорошо работать в разных диапазонах. Использование кроссовера помогает согласовать работу разных драйверов.

Аудио кроссовер — Audio crossover

Пассивный 2-полосный кроссовер, предназначенный для работы при напряжении динамиков.

Аудиокроссоверы — это тип схемы электронных фильтров, используемых в различных аудиоприложениях. Они разделяют аудиосигнал на два или более частотных диапазона, так что сигналы могут быть отправлены на драйверы громкоговорителей, которые предназначены для разных частотных диапазонов. Кроссоверы часто называют «двухполосными» или «трехполосными», что означает, соответственно, что кроссовер разделяет данный сигнал на два частотных диапазона или три частотных диапазона. Кроссоверы используются в акустических кабинетах , усилители мощности в бытовой электронике ( Hi-Fi , домашний кинотеатр звук и автомобиль аудио ) и про аудио и музыкальных усилители инструмента продукцию. На последних двух рынках кроссоверы используются в усилителях низких частот , усилителях клавиш, корпусах громкоговорителей для низких частот и клавишных, а также в оборудовании системы звукоусиления (громкоговорители PA, мониторные громкоговорители, системы сабвуфера и т.

Кроссоверы используются потому, что большинство отдельных драйверов громкоговорителей неспособны охватить весь звуковой спектр от низких до высоких частот с приемлемой относительной громкостью и отсутствием искажений . В большинстве акустических систем Hi-Fi и корпусов акустических систем для систем звукоусиления используется комбинация нескольких драйверов громкоговорителей, каждый из которых обслуживает свой диапазон частот . Стандартный простой пример — акустические системы Hi-Fi и PA, содержащие вуфер для низких и средних частот и твитер для высоких частот. Поскольку источник звукового сигнала, будь то записанная музыка с CD-плеера или микширование живой группы с аудиопульты , объединяет все низкие, средние и высокие частоты, для разделения аудиосигнала на отдельные полосы частот используется схема кроссовера. которые можно отдельно направить на громкоговорители, твитеры или рупоры, оптимизированные для этих частотных диапазонов.

Пассивные кроссоверы, вероятно, являются наиболее распространенным типом кроссоверов для аудио. В них используется сеть пассивных электрических компонентов (например, конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов) для разделения усиленного сигнала, поступающего от одного усилителя мощности, чтобы его можно было отправить на два или более драйверов громкоговорителей (например, низкочастотный динамик и очень низкочастотный динамик). сабвуфер , или низкочастотный динамик и высокочастотный динамик , или комбинация низкочастотного динамика, среднечастотного динамика и высокочастотного динамика).

Активные кроссоверы отличаются от пассивных кроссоверов тем, что они разделяют аудиосигнал до каскада усиления мощности, так что его можно отправить на два или более усилителя мощности, каждый из которых подключен к отдельному драйверу громкоговорителя. В аудиосистемах с объемным звуком 5. 1 домашнего кинотеатра используется кроссовер, который отделяет сигнал очень низкой частоты, чтобы его можно было отправить на сабвуфер , а затем отправить оставшиеся низкие, средние и высокие частоты на пять динамиков, которые размещены вокруг слушателя. В типичном приложении сигналы, отправляемые в кабинеты громкоговорителей объемного звучания, далее разделяются с использованием пассивного кроссовера на низкочастотный динамик нижнего / среднего диапазона и высокочастотный динамик. Активные кроссоверы бывают как в цифровом, так и в аналоговом исполнении.

Цифровые активные кроссоверы часто включают дополнительную обработку сигнала, такую ​​как ограничение, задержка и эквализация. Кроссоверы сигнала позволяют разделить аудиосигнал на полосы, которые обрабатываются отдельно, прежде чем они снова смешиваются вместе. Некоторые примеры многополосная динамика ( сжатия , ограничивающая , де-эссинг ), многополосное искажения , усиление НЧА, высокие частоты, возбудители и уменьшение шума , такие как снижения шума Dolby A .

Обзор

Сравнение амплитудной характеристики двухполюсных кроссоверных фильтров Баттерворта и Линквица-Райли. Суммарный выходной сигнал фильтров Баттерворта имеет пик +3 дБ на частоте кроссовера.

Определение идеального кроссовера звука меняется в зависимости от конкретной задачи и звукового приложения. Если отдельные полосы должны быть снова смешаны вместе (как при многополосной обработке), то идеальный кроссовер аудио разделит входящий аудиосигнал на отдельные полосы, которые не перекрываются и не взаимодействуют друг с другом, и в результате получается выходной сигнал с неизменной частотой относительно уровни и фазовый отклик . Эту идеальную производительность можно только приблизительно оценить. Как реализовать наилучшее приближение — предмет оживленных дискуссий. С другой стороны, если аудиокроссовер разделяет звуковые полосы в громкоговорителе, нет никаких требований к математически идеальным характеристикам внутри самого кроссовера, поскольку частотная и фазовая характеристика драйверов громкоговорителей в их креплениях затмит результаты. Удовлетворительный выход всей системы, включающей аудиокроссовер и драйверы громкоговорителей в их корпусе (ах), является целью дизайна. Такая цель часто достигается с помощью неидеальных, асимметричных характеристик кроссовера.

В аудио используется много разных типов кроссовера, но обычно они принадлежат к одному из следующих классов.

Классификация

Классификация по количеству секций фильтра

Громкоговорители часто классифицируются как «N-полосные», где N — количество драйверов в системе. Например, динамик с вуфером и твитером двухполосный. N-полосный динамик обычно имеет N-полосный кроссовер для разделения сигнала между драйверами. Двухполосный кроссовер состоит из фильтра нижних и верхних частот. Трехполосный кроссовер представляет собой комбинацию фильтров нижних , полосовых и верхних частот (LPF, BPF и HPF соответственно). Секция BPF, в свою очередь, представляет собой комбинацию секций HPF и LPF. 4 (или более) полосные кроссоверы не очень распространены в конструкции громкоговорителей, в первую очередь из-за сложности, которая обычно не оправдывается лучшими акустическими характеристиками.

Дополнительная секция HPF может присутствовать в кроссовере «N-way» громкоговорителя для защиты низкочастотного динамика от частот ниже, чем он может безопасно обрабатывать. Такой кроссовер будет иметь полосовой фильтр для низкочастотного драйвера. Точно так же драйвер самой высокой частоты может иметь защитную секцию LPF для предотвращения высокочастотного повреждения, хотя это встречается гораздо реже.

В последнее время ряд производителей начали использовать метод кроссовера, который часто называют «5-полосным» кроссовером для стереофонических кроссоверов. Обычно это означает добавление второго низкочастотного динамика, который воспроизводит тот же диапазон низких частот, что и основной низкочастотный динамик, но сходит намного раньше, чем основной низкочастотный динамик.

Примечание. Упомянутые здесь секции фильтра не следует путать с отдельными секциями 2-полюсного фильтра, из которых состоит фильтр более высокого порядка.

Классификация по компонентам

Кроссоверы также можно классифицировать по типу используемых компонентов.

Пассивный
Схема пассивного кроссовера часто монтируется в корпусе динамика, чтобы разделить усиленный сигнал на диапазон сигнала более низкой частоты и диапазон сигнала высокой частоты.

Пассивный кроссовер разделяет аудиосигнал после того, как он усиливается одним усилителем мощности , так что усиленный сигнал может быть отправлен на два или более типов драйверов, каждый из которых охватывает разные частотные диапазоны. Эти кроссоверы полностью состоят из пассивных компонентов и схем; Термин «пассивный» означает, что для схемы не требуется дополнительный источник питания. Пассивный кроссовер просто необходимо подключить проводом к сигналу усилителя мощности. Пассивные кроссоверы обычно размещаются в топологии Кауэра для достижения эффекта фильтра Баттерворта . В пассивных фильтрах используются резисторы в сочетании с реактивными компонентами, такими как конденсаторы и катушки индуктивности . Пассивные кроссоверы с очень высокими характеристиками, вероятно, будут дороже, чем активные кроссоверы, так как отдельные компоненты, способные хорошо работать при высоких токах и напряжениях, при которых работают акустические системы, сложно изготовить.

В недорогой бытовой электронике , такой как бюджетный домашний кинотеатр в коробочной упаковке и недорогие бум-боксы, используются пассивные кроссоверы более низкого качества. В дорогих Hi-Fi акустических системах и ресиверах используются более качественные пассивные кроссоверы для получения улучшенного качества звука и снижения искажений. Такой же подход по соотношению цена / качество применяется к оборудованию систем звукоусиления, усилителям музыкальных инструментов и шкафам для динамиков; В недорогом сценическом мониторе , громкоговорителе PA или кабинете громкоговорителя с усилителем низких частот обычно используются пассивные кроссоверы более низкого качества по более низкой цене, тогда как в более дорогих высококачественных кабинетах используются кроссоверы более высокого качества. В пассивных кроссоверах могут использоваться конденсаторы из полипропилена , металлизированной полиэфирной фольги, бумаги и электролитические конденсаторы. Индукторы могут иметь воздушные сердечники, порошковые металлические сердечники, ферритовые сердечники или сердечники из многослойной кремнистой стали, и большинство из них намотано эмалированной медной проволокой.

Некоторые пассивные сети включают в себя такие устройства, как предохранители , устройства PTC, лампочки или автоматические выключатели для защиты драйверов громкоговорителей от случайного превышения мощности (например, от внезапных скачков или скачков напряжения). Современные пассивные кроссоверы все чаще включают в себя сети эквализации (например, сети Zobel ), которые компенсируют изменения импеданса с частотой, присущие практически всем громкоговорителям. Проблема сложна, поскольку часть изменения импеданса происходит из-за изменений акустической нагрузки в полосе пропускания драйвера.

С другой стороны, пассивные сети могут быть громоздкими и вызывать потерю мощности. Они зависят не только от частоты, но и от импеданса . Это предотвращает их взаимозаменяемость с акустическими системами с различным сопротивлением. Идеальные кроссоверные фильтры, включая схемы компенсации импеданса и эквалайзера, может быть очень сложно спроектировать, поскольку компоненты взаимодействуют сложным образом. Эксперт по дизайну кроссоверов Зигфрид Линквиц сказал о них, что «единственным оправданием пассивных кроссоверов является их низкая стоимость. Их поведение меняется в зависимости от динамики драйверов, зависящих от уровня сигнала. Они не дают усилителю мощности максимально контролировать движение звуковой катушки. являются пустой тратой времени, если целью является точность воспроизведения «. В качестве альтернативы можно использовать пассивные компоненты для построения схем фильтров перед усилителем. Это называется пассивным кроссовером линейного уровня.

Активный

Активный кроссовер содержит активные компоненты в своих фильтрах. В последние годы наиболее часто используемым активным устройством является операционный усилитель ; активные кроссоверы работают на уровнях, подходящих для входов усилителя мощности, в отличие от пассивных кроссоверов, которые работают после выхода усилителя мощности при высоком токе и, в некоторых случаях, высоком напряжении . С другой стороны, все схемы с усилением вносят шум , и такой шум оказывает вредное воздействие, когда вносится до того, как сигнал усиливается усилителями мощности.

Типичное использование активного кроссовера, хотя пассивный кроссовер можно расположить аналогичным образом перед усилителями.

Активные кроссоверы всегда требуют использования усилителей мощности для каждой выходной полосы. Таким образом, для двухполосного активного кроссовера требуются два усилителя — по одному для низкочастотного динамика и высокочастотного динамика . Это означает, что система на основе активного кроссовера часто будет стоить больше, чем система на основе пассивного кроссовера. Несмотря на недостатки стоимости и сложности, активные кроссоверы обладают следующими преимуществами перед пассивными:

  • частотная характеристика, независимая от динамических изменений электрических характеристик водителя.
  • как правило, это возможность простого способа изменения или точной настройки каждой полосы частот для конкретных используемых драйверов. Примерами могут быть крутизна кроссовера, тип фильтра (например, Бесселя , Баттерворта и т. Д.), Относительные уровни и т. Д.
  • лучшая изоляция каждого драйвера от сигналов, обрабатываемых другими драйверами, что снижает интермодуляционные искажения и перегрузку
  • усилители мощности напрямую подключены к драйверам динамиков, тем самым максимизируя управление демпфированием усилителя звуковой катушки динамика, уменьшая последствия динамических изменений электрических характеристик динамика, все из которых, вероятно, улучшат переходную характеристику системы
  • снижение требований к выходной мощности усилителя мощности. Благодаря отсутствию потерь энергии в пассивных компонентах требования к усилителю значительно снижаются (в некоторых случаях до 1/2), что снижает затраты и потенциально повышает качество.
Цифровой

Активные кроссоверы могут быть реализованы в цифровом виде с использованием микросхемы DSP или другого микропроцессора . Они либо используют цифровые приближения к традиционным аналоговым схемам, известным как БИХ- фильтры ( Бесселя , Баттерворта, Линквица-Райли и т. Д.), Либо используют фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ) . БИХ-фильтры имеют много общего с аналоговыми фильтрами и относительно нетребовательны к ресурсам ЦП; КИХ-фильтры, с другой стороны, обычно имеют более высокий порядок и поэтому требуют больше ресурсов для аналогичных характеристик. Они могут быть спроектированы и построены так, чтобы иметь линейную фазовую характеристику, что считается желательным для многих, кто занимается воспроизведением звука. Однако есть и недостатки — для достижения линейной фазовой характеристики требуется большее время задержки, чем было бы необходимо для БИХ-фильтров или КИХ-фильтров с минимальной фазой. БИХ-фильтры, которые по своей природе рекурсивны, имеют недостаток, заключающийся в том, что при неправильной разработке они могут входить в предельные циклы, приводящие к нелинейным искажениям.

Механический

Этот тип кроссовера является механическим и использует свойства материалов в диафрагме драйвера для достижения необходимой фильтрации. Такие кроссоверы обычно встречаются в полнодиапазонных динамиках, которые предназначены для охвата как можно большей части звукового диапазона. Один из них конструируется путем соединения конуса динамика с бобиной звуковой катушки через податливую часть и непосредственного прикрепления небольшого легкого конуса свиста к бобине. Эта податливая секция служит податливым фильтром, поэтому основной диффузор не вибрирует на высоких частотах. Конус свиста реагирует на все частоты, но из-за своего меньшего размера дает полезный выход только на более высоких частотах, тем самым реализуя функцию механического кроссовера. Тщательный выбор материалов, используемых для конуса, виззера и элементов подвески, определяет частоту кроссовера и эффективность кроссовера. Такие механические кроссоверы сложно спроектировать, особенно если требуется высокая точность воспроизведения. Компьютерное проектирование в значительной степени заменило исторически использовавшийся трудоемкий метод проб и ошибок. Через несколько лет соответствие материалов может измениться, что отрицательно скажется на частотной характеристике динамика.

Более распространенный подход — использовать пылезащитный колпачок в качестве высокочастотного излучателя. Пылезащитный колпачок излучает низкие частоты, двигаясь как часть основного узла, но из-за малой массы и пониженного демпфирования излучает повышенную энергию на более высоких частотах. Как и в случае с конусами со свистом, требуется тщательный выбор материала, формы и положения для обеспечения плавного и длительного вывода. Для этого подхода высокочастотная дисперсия несколько отличается от высокочастотной дисперсии . Родственный подход состоит в том, чтобы сформировать главный конус с таким профилем и из таких материалов, чтобы область шейки оставалась более жесткой, излучая все частоты, в то время как внешние области конуса избирательно развязывались, излучая только на более низких частотах. Конусные профили и материалы могут быть смоделированы в программном обеспечении FEA, и результаты будут предсказаны с превосходными допусками.

Акустические системы, в которых используются эти механические кроссоверы, обладают некоторыми преимуществами в качестве звука, несмотря на трудности их проектирования и производства и несмотря на неизбежные ограничения по мощности. Полнодиапазонные драйверы имеют один акустический центр и могут иметь относительно скромное изменение фазы по звуковому спектру. Для наилучшей работы на низких частотах эти драйверы требуют тщательного проектирования корпуса. Их небольшой размер (обычно от 165 до 200 мм) требует значительного отклонения диффузора для эффективного воспроизведения басов, но короткие звуковые катушки, необходимые для разумного воспроизведения высоких частот, могут перемещаться только в ограниченном диапазоне. Тем не менее, в рамках этих ограничений стоимость и сложности снижаются, поскольку кроссоверы не требуются.

Классификация на основе порядка или наклона фильтра

Как фильтры имеют разный порядок, так и кроссоверы, в зависимости от наклона фильтра, который они реализуют. Окончательный акустический наклон может быть полностью определен электрическим фильтром или может быть достигнут путем объединения крутизны электрического фильтра с естественными характеристиками динамика. В первом случае единственное требование состоит в том, чтобы у каждого драйвера был ровный отклик, по крайней мере, до точки, где его сигнал примерно на -10 дБ ниже полосы пропускания. В последнем случае окончательный акустический наклон обычно круче, чем у используемых электрических фильтров. Акустический кроссовер третьего или четвертого порядка часто имеет только электрический фильтр второго порядка. Это требует, чтобы драйверы громкоговорителей вели себя хорошо на значительном расстоянии от номинальной частоты кроссовера, и, кроме того, чтобы высокочастотный драйвер мог выдерживать значительный входной сигнал в частотном диапазоне ниже его точки кроссовера. На практике это сложно. В нижеследующем описании обсуждаются характеристики порядка электрических фильтров, после чего обсуждаются кроссоверы, имеющие такой акустический наклон, и их преимущества или недостатки.

В большинстве аудиокроссоверов используются электрические фильтры с первого по четвертый порядок. Более высокие заказы обычно не применяются в пассивных кроссоверах для громкоговорителей, но иногда встречаются в электронном оборудовании при обстоятельствах, для которых могут быть оправданы их значительная стоимость и сложность.

Первый заказ

Фильтры первого порядка имеют наклон 20 дБ / декада (или 6 дБ / октаву ). Все фильтры первого порядка имеют характеристику фильтра Баттерворта. Многие аудиофилы считают фильтры первого порядка идеальными для кроссоверов. Это связано с тем, что этот тип фильтра является «переходным безупречным», то есть он пропускает как амплитуду, так и фазу без изменений в интересующем диапазоне. Он также использует наименьшее количество деталей и имеет самые низкие вносимые потери (если он пассивен). Кроссовер первого порядка позволяет большему количеству сигналов нежелательных частот проходить в секциях LPF и HPF, чем конфигурации более высокого порядка. В то время как вуферы могут легко справиться с этим (помимо генерирования искажений на частотах выше тех, с которыми они могут правильно работать), более мелкие высокочастотные драйверы (особенно твитеры) с большей вероятностью будут повреждены, поскольку они не способны обрабатывать большие входные мощности на частотах ниже их номинальная точка кроссовера.

На практике акустические системы с истинными акустическими наклонами первого порядка сложно спроектировать, потому что они требуют большой перекрывающейся полосы пропускания драйверов, а мелкие наклоны означают, что несовпадающие драйверы создают помехи в широком частотном диапазоне и вызывают большие сдвиги отклика вне оси.

Второго порядка

Фильтры второго порядка имеют крутизну крутизны 40 дБ / декаду (или 12 дБ / октаву). Фильтры второго порядка могут иметь характеристики Бесселя , Линквица-Райли или Баттерворта в зависимости от выбора конструкции и используемых компонентов. Этот порядок обычно используется в пассивных кроссоверах, поскольку он предлагает разумный баланс между сложностью, откликом и защитой высокочастотного драйвера. При проектировании с физическим размещением, выровненным по времени, эти кроссоверы имеют симметричный полярный отклик, как и все кроссоверы четного порядка.

Обычно считается, что между выходами фильтра нижних частот (второго порядка) и фильтра верхних частот, имеющих одинаковую частоту кроссовера, всегда будет разность фаз 180 °. Итак, в 2-полосной системе выход секции верхних частот обычно подключается к высокочастотному драйверу, «инвертированному», чтобы исправить эту фазовую проблему. В пассивных системах твитер подключен с противоположной полярностью к вуферу; для активных кроссоверов выходной сигнал фильтра высоких частот инвертирован. В 3-полосных системах драйвер или фильтр средних частот инвертированы. Однако, как правило, это верно только тогда, когда динамики имеют широкое перекрытие отклика и акустические центры физически выровнены.

Третий порядок

Фильтры третьего порядка имеют наклон 60 дБ / декада (или 18 дБ / октаву). Эти кроссоверы обычно имеют характеристики фильтра Баттерворта; фазовая характеристика очень хорошая, сумма уровней плоская и находится в квадратуре фазы , как в кроссовере первого порядка. Полярный отклик асимметричный. В оригинальной схеме D’Appolito MTM симметричное расположение драйверов используется для создания симметричного внеосевого отклика при использовании кроссоверов третьего порядка. Акустические кроссоверы третьего порядка часто строятся из схем фильтров первого или второго порядка.

Четвертый порядок

Фильтры четвертого порядка имеют наклон 80 дБ / декада (или 24 дБ / октава). Эти фильтры сложно разработать в пассивной форме, поскольку компоненты взаимодействуют друг с другом. Пассивные сети с крутым наклоном менее терпимы к отклонениям или допускам деталей и более чувствительны к ошибкам заделки из-за реактивных нагрузок драйвера. Кроссовер 4-го порядка с точкой кроссовера -6 дБ и плоским суммированием также известен как кроссовер Линквица-Райли (назван в честь его изобретателей) и может быть построен в активной форме путем каскадного соединения двух секций фильтра Баттерворта 2-го порядка. Выходные сигналы этого порядка кроссовера синфазны, что позволяет избежать частичной инверсии фазы, если полосы пропускания кроссовера электрически суммируются, как если бы они находились в выходном каскаде многополосного компрессора . Кроссоверы, используемые в конструкции громкоговорителей, не требуют, чтобы секции фильтра были в фазе; плавные выходные характеристики часто достигаются с использованием неидеальных, асимметричных характеристик кроссовера. Бессель, Баттерворт и Чебышев входят в число возможных кроссоверных топологий.

Такие фильтры с крутым наклоном имеют больше проблем с перерегулированием и звоном, но есть несколько ключевых преимуществ, даже в их пассивной форме, таких как возможность более низкой точки кроссовера и увеличенной мощности для высокочастотных динамиков, а также меньшее перекрытие между драйверами, что значительно снижает лобинг или другие нежелательные эффекты вне оси. С меньшим перекрытием между соседними драйверами их расположение относительно друг друга становится менее критичным и дает больше свободы в отношении косметики акустической системы или (в автомобильной аудиосистеме) практических ограничений установки.

Более высокого порядка

Пассивные кроссоверы, дающие акустический уклон выше четвертого порядка, не распространены из-за стоимости и сложности. Фильтры до 96 дБ на октаву доступны в активных кроссоверах и системах управления громкоговорителями.

Смешанный заказ

Кроссоверы также могут быть построены с фильтрами смешанного порядка. Например, фильтр нижних частот второго порядка в сочетании с фильтром верхних частот третьего порядка. Обычно они пассивны и используются по нескольким причинам, часто когда значения компонентов определяются путем оптимизации компьютерной программы. Кроссовер высокочастотного динамика более высокого порядка иногда может помочь компенсировать временной сдвиг между низкочастотным и высокочастотным динамиками, вызванный смещением акустических центров.

Классификация на основе топологии схемы

Последовательная и параллельная топологии кроссовера. Секции HPF и LPF для последовательного кроссовера взаимозаменяемы по отношению к параллельному кроссоверу, поскольку они появляются в шунте с драйверами низкой и высокой частоты.
Параллельный

Параллельные кроссоверы на сегодняшний день являются наиболее распространенными. Электрически фильтры параллельны, и поэтому различные секции фильтров не взаимодействуют. Это упрощает проектирование двусторонних кроссоверов, поскольку с точки зрения электрического импеданса секции можно рассматривать как отдельные, и поскольку вариации допусков компонентов будут изолированы, но, как и все кроссоверы, окончательная конструкция полагается на акустически дополняющие выходные сигналы драйверов. а это, в свою очередь, требует тщательного согласования амплитуды и фазы основного кроссовера. Параллельные кроссоверы также имеют то преимущество, что позволяют подключать драйверы динамиков по двухпроводной схеме, а преимущества этой функции очень обсуждаются.

Серии

В этой топологии отдельные фильтры подключаются последовательно, а драйвер или комбинация драйверов подключаются параллельно с каждым фильтром. Чтобы понять путь прохождения сигнала в этом типе кроссовера, обратитесь к рисунку «Последовательный кроссовер» и рассмотрите высокочастотный сигнал, который в определенный момент имеет положительное напряжение на верхней входной клемме по сравнению с нижней входной клеммой. Фильтр нижних частот обеспечивает сигнал с высоким импедансом, а твитер — с низким импедансом; так сигнал проходит через твитер. Сигнал продолжается до точки соединения между вуфером и фильтром высоких частот. Там HPF представляет сигнал с низким импедансом, поэтому сигнал проходит через HPF и появляется на нижней входной клемме. Низкочастотный сигнал с аналогичной мгновенной характеристикой напряжения сначала проходит через LPF, затем через низкочастотный динамик и появляется на нижней входной клемме.

Получено

Производные кроссоверы включают активные кроссоверы, в которых одна из характеристик кроссовера получается из другой с помощью дифференциального усилителя. Например, разница между входным сигналом и выходом секции верхних частот — это отклик нижних частот. Таким образом, когда дифференциальный усилитель используется для извлечения этой разницы, его выход составляет секцию фильтра нижних частот. Основное преимущество производных фильтров состоит в том, что они не создают разности фаз между секциями верхних и нижних частот на любой частоте. К недостаткам можно отнести

  1. что секции верхних и нижних частот часто имеют разные уровни затухания в полосах заграждения, т. е. их наклоны асимметричны, или
  2. что отклик одной или обеих секций достигает максимума вблизи частоты кроссовера,

или оба. В случае (1), описанном выше, обычная ситуация состоит в том, что полученный отклик нижних частот затухает гораздо медленнее, чем фиксированный отклик. Для этого требуется, чтобы динамик, на который он направлен, продолжал реагировать на сигналы глубоко в полосе задерживания, где его физические характеристики могут быть не идеальными. В случае (2), приведенном выше, оба динамика должны работать с более высокими уровнями громкости, когда сигнал приближается к точкам кроссовера. Это требует большей мощности усилителя и может привести к нелинейности диффузоров динамиков.

Модели и моделирование

Профессионалы и любители имеют доступ к ряду компьютерных инструментов, которых раньше не было. Эти компьютерные инструменты измерения и моделирования позволяют моделировать и виртуально проектировать различные части акустической системы, что значительно ускоряет процесс проектирования и улучшает качество динамика. Эти инструменты варьируются от коммерческих до бесплатных. Их объем также варьируется. Некоторые могут сосредоточиться на дизайне низкочастотного динамика / корпуса и вопросах, связанных с объемом корпуса и портами (если таковые имеются), в то время как другие могут сосредоточиться на кроссовере и частотной характеристике. Некоторые инструменты, например, только моделируют переходную реакцию перегородки.

В период до того, как компьютерное моделирование сделало возможным и быстрое моделирование комбинированных эффектов драйверов, кроссоверов и кабинетов, ряд проблем мог остаться незамеченным разработчиком динамиков. Например, упрощенные трехполосные кроссоверы были спроектированы как пара двухполосных кроссоверов: высокочастотный / среднечастотный, а другая — среднечастотный / низкочастотный. Это может создать избыточное усиление и отклик «стога сена» на выходе среднего диапазона, а также более низкое, чем ожидалось, входное сопротивление. Другие проблемы, такие как неправильное согласование фаз или неполное моделирование кривых импеданса драйвера, также могут остаться незамеченными. Эти проблемы не было невозможно решить, но требовалось больше итераций, времени и усилий, чем сегодня.

Смотрите также

Ссылки

внешние ссылки

Статья, Изучаем аудио кроссоверы, для звука, аудио, как работают,

 

Возможности каждого современного динамика весьма ограничены — в первую очередь это касается спектра воспроизводимых звуковых частот. Он может эффективно работать лишь в ограниченном частотном диапазоне, ширина которого относительно мала. Ограничения обусловлены двумя основными факторами: величиной частотного резонанса подвижной системы динамика (задаёт предел верхней границы) и механическими особенностями диффузора, к которым относятся его масса и жёсткость (предел нижней границы). Звуки, частота которых выходит за пределы частотных возможностей динамика, воспроизводятся с искажением или же со значительно сниженной интенсивностью. Напомним, что ухо человека способно воспринимать звуки в частотном диапазоне 20-20 000 Гц. Это весьма немало и точно гораздо шире возможностей любого динамика. Но есть решение: использование нескольких динамиков. Как и всё гениальное, это решение просто и эффективно. Но необходимо правильно разделить аудиочастоты на несколько диапазонов, и чтобы каждый подавался на «свой» динамик, включённый в состав акустической системы (АС). Именно эту задачу и решают кроссоверы.

 

Что такое акустический кроссовер?

Кроссовером называют встроенное или внешнее устройство, разделяющее аудиосигнал на несколько частотных диапазонов. Технически он выполняет роль своеобразного фильтра, отсекающего «лишние» частоты и оставляющего лишь поддерживаемые динамиком. Ведь конструкция последнего рассчитана только на воспроизведение определённого диапазона частот, и выходящие за частотные пределы звуки воспроизводится с искажения или даже могут привести к повреждению динамика. К примеру, твитер воспроизводит высокочастотные звуки, поэтому подача на него низкочастотного сигнала, тем более высокомощного, может стать причиной его выхода из строя.

Соответственно, существует простое правило: на низкочастотные динамики подаются аудиосигналы только низких частот, на высокочастотные — высоких частот, а на среднечастотные (мидвуферы) — звуки в среднем частотном диапазоне. Простота — залог надёжности.

Но важно правильно поделить один аудиосигнал на несколько диапазонов частот для дальнейшей отправки «нужных» частот на отдельные динамики. Это и есть главная задача кроссовера. Технически он является комбинацией электрических фильтров, выполняющих обрезку «ненужных» частот. Его главная характеристика – значение частоты среза. То есть значение, являющейся границей обрезки частот. Рассмотрим это подробнее:

  • двухполосный кроссовер, имеющий частоту среза 1000 Гц, оснащается high-pass фильтром, транслирующим частоты от 1000 Гц и low-pass фильтром, пропускная способность которого настроена на частоты ниже 1000 Гц;
  • трёхполосный кроссовер дополнительно оснащается среднечастотным фильтром (band-pass), транслирующим сигналы лишь в среднем частотном диапазоне.

График частоты среза наглядно показывает, где именно пересекаются точки разделённых устройством диапазонов частот.

Порядок чувствительности кроссоверов

Этим определением называется ещё одна немаловажная характеристика устройства, определяющая соотношение интенсивности выходного аудиосигнала из кроссовера (значение выражается в Дб (dB)) к частоте входящего аудиосигнала при его неизменном звуковом давлении. Значение чувствительности (крутизны) среза выражается в виде соотношения dB/octave и в любом случае сохраняет кратность 6. Другими словами:

  • первый порядок означает чувствительность на уровне 6 dB/octave;
  • второй — 12 dB/octave;
  • третий — 18 dB/octave;
  • четвёртый — 24 dB/octave.

Что получается на практике? Приведём наглядный пример. Воспользовавшись low-pass фильтром третьего порядка, имеющего частоту среза 100 Гц, добьёмся срезки частот со значением более 100 Гц. Происходит это кратно 18 Дб и зависит от октавы:

  1.      Выходной аудиосигнал частотой более 200 Гц теряет свою интенсивность относительно входного на 18 Дб.
  2.      Выходящий аудиосигнал второй октавы (400 Гц) станет тише на 36 Дб.
  3.      Ослабление выходного сигнала третьей октавы (800 Гц) произойдёт на величину 54 Дб и т. д.

Поскольку у low-pass фильтра первого порядка гораздо меньшая чувствительность, затухание аудиосигнала при обрезке частот будет кратно не 18 dB, а 6 dB (для первой октавы) и далее по нарастающей.

Получается, что с помощью установленных в кроссоверах фильтров происходит не резкая обрезка выходящих за диапазон частот, а их постепенное затухание, интенсивность которого зависит от порядка.

Стоит отметить, что практическое применение приборов четвёртого порядка крайне мало. Линквиц и Рили в своё время усовершенствовали его конструкцию, соединив в последовательной схеме два кроссовера второго порядка конструкции Баттерворта для высокочастотных динамиков и пару аналогичных моделей для сабвуферов. Полученная модель Линквица-Рили характеризуется отсутствием фазовых сдвигов, что даёт возможность проведения временной коррекции для эксплуатирующихся в разных физических плоскостях динамиков. А также они обладают наилучшими акустическими характеристиками.

Чем отличаются активные и пассивные кроссоверы

Для работы активного кроссовера требуется внешнее питание, пассивному оно не нужно. Но и это не все отличия.

Активным кроссоверам характерно следующее:

  1.      Установка в схему до усилителя. То есть прибор монтируется между предусилителем (в его роли выступает проигрыватель или головное устройство) и аудиоусилителем, что усложняет схему — для каждого частотного диапазона (соответственно, и динамика) требуется отдельный усилитель. Поэтому такая схема используется только для реализации дорогостоящих высококачественных АС.
  2.      Наличие большого числа активных фильтров. С помощью управления ими можно без труда задавать требуемую частоту среза для выбранного канала.
  3.      Поддержка различных порядков чувствительности.

Но у активных кроссоверов есть один недостаток — высокая стоимость.

Кроссоверы пассивного типа устанавливаются в схему между усилителем звука и динамиками, что гораздо проще и дешевле в монтаже. И, несмотря на их более скромные акустические характеристики, грамотное применение устройств такого типа позволяет реализовать систему с качественным звучанием, сэкономив при этом финансы.

Пассивные кроссоверы показывает весьма неплохие результаты при чувствительности 18 dB/octave — если требуется большая чувствительность, то придётся ставить активные устройства. Они широко распространены при подключении твитеров и среднечастотных динамиков. Устанавливая их на басовые динамики, нужно быть уверенным в безупречном качестве катушек и конденсаторов — однако, стоимость пассивных устройств с высококачественными элементами приближается к цене активных кроссоверов.

Также при их установке следует уделить максимум внимания сопротивлению пиковым нагрузкам от усилителя. Ведь в целом перегрузки негативно отражаются на работе устройств, к тому же передаваемый усилителем аудиосигнал с пиковой интенсивностью может изменить частоту среза фильтров. А при перегрузке происходит ослабление фильтром звука (этот эффект называется демпингом).

 

Как настроить кроссовер

Процесс настройки устройства основывается на верном подборе частоты (либо частот) среза. Настраивая трёхполосную модель, нужно определить 2 частоты среза:

  1.      Первая (low-pass) будет задавать диапазон для сабвуфера и нижний предел частоты для среднечастотного динамика.
  2.      Вторая (high-pass) задаст верхнюю границу среднечастотного диапазона для среднечастотного динамика и определит диапазон частот для твитера.

Важно! Настраивая устройство, важно учитывать акустические свойства динамиков и исключить из диапазона не поддерживаемые ими частоты.

Отдельные модели кроссоверов поддерживают настройку как частот среза встроенных фильтров, так и регулировку крутизны спада амплитудно-частотных характеристик. А активные модели поддерживают настройку фильтров подавления предельно низких частот.

Если АС реализована на сателлитах активного типа и пассивном сабвуфере с усилителем, то звук получится весьма посредственным: будет происходить смешение звуковых потоков и их наложение. Это вызовет резонансы или же нестабильность звука (провалы). Устранить проблему возможно следующими вариантами: установкой аудиоусилителя с кроссовером или же использованием одного усилителя и сателлитов, но с подключением саба через отдельный кроссовер. К примеру, отлично себя зарекомендовал BEHRINGER B1800X PRO EUROLIVE.

Надеемся, что представленная информация принесла вам пользу. Такую же, какую приносят кроссоверы при организации акустических систем. Успехов в творчестве!

 

КУПИТЬ АУДИО КРОССОВЕР

Статья о звуковом (аудио) кроссовере, что это такое, зачем он нужен, как выбрать, функции, виды, типы, как настроить

Кроссовер — это прибор, в задачу которого входит разделение звука на части, отличающиеся по частоте. Он выделяет из звука частотные диапазоны, которые мы привыкли называть верхами, средними и басами. На выходе к нему подключается отдельная для каждого канала акустика, что даёт наиболее чистое и качественное звучание. Для баса на выход подключается сабвуфер, для высоких частот — пищалки.

Сегодня концертная акустика работает на мощностях сотни и иногда тысячи ватт. И полос разделения сигнала у такого оборудования гораздо больше, чем на более простеньких бытовых стереосистемах. Встречаются модели кроссоверов на 5, 6, а то и более полос.

Работа современных кроссоверов заключается не только в разделении частот звука. Для расширения функциональности в них добавляют огромное количество дополнительных звуковых обработчиков: лимитеров, фазовращателей и т. п.

Основным элементом кроссовера являются обычные фильтры, которые как раз и разделяют сигнал на отдельные диапазоны. Как правило, их можно настраивать под конкретные частоты. Это позволяет найти именно то звучание, в котором вы нуждаетесь и оптимизировать звук под различную подключаемую акустику.

Кроссоверы бывают двух видов: активные и пассивные. Главное их отличие состоит в способе разделения сигнала. Пассивные работают без автономного питания и используют единый со всеми устройствами усилитель. Активные требуют подключения питания и усиливают каждую полосу разделения частот по отдельности.

С помощью активного кроссовера можно получить более качественное разделение мощный сигнал на выходе. Но по качеству звука он уступает пассивному, так как его активные части добавляют дополнительные помехи и шумы. Оптимальным вариантом является установка пассивного и активного кроссовера одновременно.

Весь ассортимент кроссоверов представлен в каталоге по ссылке

Что такое кроссовер автозвук — это эффективное звучание


Что такое кроссовер автозвук для автомобиля

Что такое кроссовер автозвук — наиболее значимыми элементами в составе высококачественной автомобильной акустики считается именно кроссовер и усилитель мощности звука. Также одним из самых важных факторов для создания идеальной звуковой картины в салоне автомобиля — это правильный выбор и квалифицированная установка в машине этих устройств, в противном случае получить качественный звук будет очень трудно.

Кроссовер

В основном плата устройства, состоящая из различных фильтров для разделения входящего звукового сигнала на частоты, размещается в небольшом корпусе. По высокой частоте при настройке как правило берут единицу от 80 до 100 Гц, а по низкой частоте и полосовой RC-фильтр настраивают от 2 до 6 кГц. Бывают такие приборы двух вариантов — активного и пассивного действия.

Что такое кроссовер автозвук — отличаются они друг от друга тем, что активный модуль выполнен на электронных элементах, таких как операционные усилители, микроконтроллеры и другие, для которых необходимо напряжение питания. Устройство для разделения частот пассивного действия собраны на компонентах не требующие источника питания. Помимо этого имеется некоторая особенность в инсталляции, например: активный кроссовер устанавливается только во входной в цепи усилителя, а пассивные располагаются где угодно, как перед усилителем так и после него, то есть впереди динамического излучателя.

Стоит отметить немаловажное достоинство кроссоверов пассивного действия, такое как его способность разграничивать звуковые сигналы для трех полосного громкоговорителя, при задействовании только двух каналов усилителя мощности. Отрицательным моментом считается невозможность настройки устройства без доработки схемы. Все наоборот у кроссоверов активного применения, его органы управления и настройки расположены на внешней стороне корпуса, поэтому такое конструктивное решение предоставляет максимум удобств при эксплуатации устройства.

Недостатком активного прибора разделения частот является его относительно высокая цена, необходимость наличия усилителя мощности на каждый канал, а также существующая возможность появления искажений, исходящих от активных компонентов. Что такое кроссовер автозвук — выбор кроссовера осуществляется исходя из параметров акустической системы и количества имеющихся у неё полос. Что касается именно выбора при покупке и выборе места установки, а также тонкой его настройке, то в этом случае целесообразнее будет пригласить опытного специалиста, что бы не было проблем в дальнейшем.

Усилитель мощности

Бывают случаи, когда после приобретения даже дорогой автомагнитолы усилитель в ней оказывается не достаточно качественный. А почему так бывает? Одной из важных причин является маленький объем места предназначенного для размещения магнитолы и как следствие, невозможность реализовать в системе усилитель с большей мощностью. Поэтому автовладельцы, желающие получить качественную звуковую картину, устанавливают дополнительный усилитель мощности.

[adsens]

Устанавливаемые в автомобиль усилители бывают как с одним каналом усиления (моноблок), так и двухканальными (стерео), трёхканальные (стерео + еще канал для сабвуфера), существуют еще четырехканальные, предназначенные для усиления звука во фронте и тылу акустической системы. Есть еще усилители на пять и шесть каналов.

По каким критериям нужно выбирать автоусилитель?

Что такое кроссовер автозвук — первое, на что нужно обращать внимание при покупке аппарата — это номинальная мощность, которая должна быть примерно на 15% меньше мощности громкоговорителей. В случае игнорирования этой зависимости, акустика просто может в скором времени «сгореть». Другим важным параметром является общее сопротивление нагрузки, с которой может эффективно работать устройство.

Комплекс из нескольких усилителей создает условия их включения по мостовой схеме, при которой общая выходная мощность возрастает пропорционально подключенным усилителям. В основном такая схема включения применяется для использования в своем составе сабвуфера. Промышленность выпускает большое количество усилительной техники с уже интегрированными кроссоверами, однако применение внешних устройств существенно облегчает настройку и обслуживание автомобильной акустики.

Специфика установки

Сравнительно маленькие габариты автоусилителя допускают его установку в разнообразных местах салона. Одним из таких вариантов можно назвать нижнюю часть задней полки, там можно закрепить с помощью саморезов либо в пространстве крыла. При самостоятельной сборке сабвуфера или его изготовление по заказу создается прекрасная возможность сразу вмонтировать внутрь корпуса и усилитель. Но при этом нужно учитывать, что он довольно сильно греется при работе, а следовательно необходимо обеспечить усилителю достаточное охлаждение.

Для того, чтобы установить акустический комплекс в свою машину при этом не неся очень больших затрат, то разумнее всего нужно будет брать коаксиальные либо широкополосные динамики, установив их в штатных местах машины, а для усиления звука использовать усилитель встроенный в автомагнитолу. В дальнейшем по необходимости установленную аудиосистему можно модернизировать, добавив к ней активный сабвуфер выполненный в собственном корпусе.

Для чего нужны кроссоверы в компонентной акустике?

Что такое аудио кроссовер – Какой выбрать пассивный или активный?

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:

  1. при подаче слишком низкой частоты исказится звуковая картина;
  2. 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.

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.

Обратите внимание

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.

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?

Источник: https://CarAudioInfo.ru/akustika/krossover.html

Ликбез: про кроссоверы, автоусилители, автоакустику — бортжурнал Лада 2106 “The beauty” 1998 года на DRIVE2

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.

КРОССОВЕР

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.

Важно

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.

УСИЛИТЕЛЬ

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.

ОСОБЕННОСТИ УСТАНОВКИ

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.

Совет

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.

СОВЕТЫ:

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.

Источник: https://www.drive2.ru/l/1180409/

Что такое кроссовер звука и для чего он нужен?

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».

Обратите внимание

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,.

Графически работа этого кроссовера представлена на рисунке. 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.

Важно

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.

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.

Совет

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.

Конструкция 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.

Обратите внимание

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.

Важно

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, 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.

Источник: http://shop.apm.kz/stati/chto-takoe-krossover-zvuka-i-dlya-chego-on-nuzhen.html

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:

  1. Лоу-пасс. Функционирует с низкими показателями (до 1000 Гц).
  2. Хай-пасс. Функционирует с высокими показателями (больше 1000 Гц).

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.

  1. Пассивное оборудование. Этот вариант используется чаще всего. Для работы этого элемента не нужно отдельного питания. Из-за этого монтаж системы происходит быстрее и легче. Но качество не всегда остается на хорошем уровне. В процессе работы кроссовер берет часть энергии на работу, из-за чего происходит фазовый сдвиг. В результате этих изменений работа всего оборудования может быть нарушена.
  2. Активный. Имеет сложную конструкцию, но при этом аудиочастоты фильтруются лучше, чем в пассивном. Устройство состоит из нескольких катушек, конденсаторов и полупроводников. Часто такую конструкцию добавляют в усилители.

Достоинства и недостатки

Что лучше выбрать при монтаже акустики? Рассмотрим достоинства и недостатки.

Что такое коаксиальная акустика

  1. Активные гораздо результативнее. Они способны определять точную частоту звучания для любого динамика.
  2. Если активный кроссовер оснащен несколькими выходами полос, тогда для каждого из них потребуется установить отдельный усилитель.
  3. При использовании активного устройства появляются посторонние шумы и помехи во всей системе.

    При установке пассивного кроссовера такого не наблюдается.

  4. Стоимость пассивного устройства намного ниже, чем активного.
  5. Установка пассивного оборудования легче.
  6. Пассивный не подходит для солидной акустики.

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.

Источник: https://CarLoud.ru/avtomagnitola/akustika/chto-takoe-krossover-dlya-akustiki.html

Как правильно подключить кроссоверы авто

После того, как определено количество компонентов автоакустики и места их расположения, необходимо подумать об их подключении к аудиосигналу. Для этого нам понадобится два типа устройств. Одно из них усилитель, который служит для усиления низкого уровня сигнала с линейного выхода головного устройства, а другое – кроссовер, который служит для разделения частот по каналам акустики.

Так фильтры низких частот пропускают сигналы ниже какой-то определенной частоты (частота раздела) практически без изменения и значительно ослабляет сигнал выше нее. Такой фильтр может понадобиться, например, для выделения сигнала сабвуфера, настроенный на частоту раздела в 80-100 Гц.

По аналогии высокочастотные фильтры пропускают сигналы высоких частот, а низкие частоты будут значительно ослаблены. Такой фильтр можно установить для выделения сигнала для высокочастотного твитера, настроенного, к примеру, на частоту 2-4 кГц.

Совет

Так же существуют полосовые фильтры. Они пропускают частоты только в определенном диапазоне и ослабляют все, что выше и ниже данного диапазона. Такие фильтры могут понадобиться для выделения сигнала для среднечастотного динамика 3-х полосной системы. Нижняя частота такого фильтра может быть около 700-800 Гц, а верхняя около 5 кГц.

Кроссоверы разделяются на активные и пассивные. Различие между ними в том, что первые обычно состоят из активных (требующих источника питания) компонент, таких как операционные усилители, микроконтроллеры и т. д. Пассивные состоят из пассивных элементов, которым не нужен источник питания. В основном это резисторы, конденсаторы и катушки.

Активные кроссоверы устанавливаются только перед усилителем. Пассивные же могут устанавливаться как перед усилителем, так и непосредственно перед динамиком.

В зависимости от количества полос системы соответственно подбирается двух или трехполосный кроссовер. Выбор кроссовера – дело довольно не простое, а неправильная его настройка может в значительной мере испортить звучание всей системы, поэтому эту работу лучше доверить профессионалам.

Причин здесь несколько. Сам отсек для магнитолы имеет ограниченные размеры, поэтому в корпус головного устройства невозможно установить усилитель большой мощности. По тем же причинам существует проблема рассеивания тепла элементов усилителя. Поэтому для качественного звука лучше будет приобрести внешний усилитель.

Исходя из количества каналов, усилитель может быть одноканальным, т.е. способен усиливать лишь один канал, двухканальным – усиливать стереосигнал, трехканальный – усиление стереосигнала и канала сабвуфера, четырехканальным – для усиления сигнала фронтальной и тыловой акустики, а так же пяти или шести канальным. К основным параметрам усилителя относятся:

Также сейчас представлено достаточное количество усилителей уже со встроенными кроссоверами, однако применение внешних модулей обеспечивают большую гибкость при настройке всей акустической системы.

Так как габаритные размеры корпуса усилителя не велики, примерно 40х30х5 (ШхГхВ) см, то мест установки может быть достаточно много. Например, это нижняя часть задней полки, куда усилитель можно прикрутить при помощи болтов или саморезов. Так же можно спрятать усилитель в нишу крыла.

В случае изготовления корпуса для сабвуфера на заказ, можно эффектным образом врезать усилитель в тот же корпус.

Единственное, на что МирСоветов обращает ваше внимание: усилитель – это устройство, которое выделяет довольно большое количество тепла, поэтому полностью изолировать его от окружающего пространства ни в коем случае нельзя.

Обратите внимание

Если вы хотите установить в свой автомобиль акустическую систему, используя минимум средств, то для этого вам понадобится приобрести широкополосные динамики, установив их в штатное место и использовать штатный усилитель от магнитолы. В дальнейшем акустическую систему можно усовершенствовать, добавив к ней активный корпусный сабвуфер.

Если вы поклонник музыки, где важна четкая локализация инструментов, объемная звуковая сцена и отыгрывание мелких деталей, то тогда стоит рассмотреть вариант установки двухполосной акустической системы с применением пассивных кроссоверов и внешних усилителей. В качестве тыла установить сабвуфер в закрытом оформлении.

Для любителей танцевальной музыки подойдет двухполосная акустическая система с сабвуфером типа фазоинвертор. В качестве подзвучки установить пару динамиков в заднюю полку.

Источник: https://akakpravilno.ru/podkluchit/kak-pravilno-podklyuchit-krossovery-avto

Автомобильные аудио кроссоверы: что это такое и нужны ли они вам?

03.10.2018

Кроссовер: простое строение, важные функции

Чтобы понять, нуждаетесь ли вы в кросовере, важно сначала понять некоторые основные принципы, лежащие в основе использования автомобильного аудио кроссовера.

Кроссоверы (аудиопереходы) – это тип электронных схем фильтров, используемых в различных аудиоприложениях. Предназначены они для разделения аудиосигнала на два или более частотных диапазонов.

Разделение необходимо, чтобы сигналы могли быть отправлены драйверам, которые предназначены для разных частотных диапазонов.

Что такое кроссовер и как он работает

Основная идея состоит в том, что музыка состоит из звуковых частот, которые управляют всей гаммой человеческого слуха, но некоторые динамики лучше создают конкретные частоты, чем другие. Твитеры предназначены для воспроизведения высоких частот, вуферы предназначены для воспроизведения низких частот и т. д.

Имея это в виду, новички часто удивляются, узнав, что в каждая существующая автомобильная аудиосистема на самом деле нуждается в кроссоверах на том или ином уровне.

Например, очень простые системы, которые используют коаксиальные  колонки,  фактически содержат небольшие кроссоверы, встроенные прямо в динамики.

Другие системы, особенно те, которые используют компонентные динамики, обычно используют внешние кроссоверы, которые передают соответствующие частоты только правильным колонам.

Кросовер SOUNDSTREAM PROx4.1

Основная цель разделения музыки на составные частоты и передача определенных частот конкретным громкоговорителям – это достижение более высокой точности воспроизведения аудио. Убедившись, что только правильные частоты достигают соответствующих громкоговорителей, вы можете эффективно уменьшить искажения и улучшить качество звука в автомобильной аудиосистеме.

Типы автомобильных кроссоверов

Существует два основных типа кроссоверов, каждый из которых лучше всего подходит для конкретных ситуаций:

  • Пассивные кроссоверы – расположены между усилителем и динамиками. Отфильтровывают нежелательные частоты. Некоторые ораторы имеют встроенные пассивные кроссоверы. Поскольку эти кроссоверы просто подключаются между усилителем и динамиками, их относительно легко установить. Однако существует определенная степень неэффективности, присущая пассивным кроссоверам.
  • Активные кроссоверы. Они также известны как электронные кроссоверы. Являются более сложными и более дорогими, чем пассивные. Для активных кроссоверов требуются источники питания, но они не теряют энергию, фильтруя усиленные сигналы, как это делают пассивные устройства.

Действительно ли вы нуждаетесь в автомобильном аудио кроссовере?

Дело в том, что каждая отдельная автомобильная аудиосистема требует некоторого типа кроссовера во многом так же, как для каждой автомобильной аудиосистемы требуется усилитель .

Но точно так же, как многие головные устройства включают встроенный усилитель, динамики могут включать встроенные кроссоверы. В базовых автомобильных аудиосистемах вполне можно обойтись без дополнительных устройств.

Однако существует ряд обстоятельств, при которых пассивный или активный блок улучшает качество звука, эффективность системы или и то, и другое.

Если ваша автомобильная аудиосистема использует коаксиальные динамики , вам, вероятно, не нужен дополнительный кроссовер.

Полнодиапазонные громкоговорители уже имеют встроенные пассивные разделители, которые фильтруют частоты. Даже если вы добавляете усилитель в микс, встроенные переходы громкоговорителей должны быть более чем достаточными.

Однако вам может понадобиться кроссовер, если вы добавите усилитель и сабвуфер к этому типу системы.

Предлагаем ознакомится с процедурой замены кроссоверов в авто:

Важно

С другой стороны, вам понадобится один или несколько кроссоверов, если вы планируете создать систему, состоящую из компонентных динамиков, нескольких усилителей и сабвуферов.

Это особенно актуально, если вы планируете использовать отдельные усилители для управления конкретными громкоговорителями, такими как ваши низкочастотные громкоговорители или высокочастотные динамики.

Независимо от того, выбираете вы активные или пассивные кроссоверы, вам нужно предотвратить попадание нежелательных частот в динамики.

Также важно отметить, что послепроцессорные усилители обычно включают встроенные фильтры, которые эффективно действуют как кроссоверы, если вы создаете базовую автомобильную аудиосистему с компонентными динамиками. Фильтр высоких частот в этом типе усилителя позволяет вам управлять твитерами, а фильтр нижних частот позволяет управлять вуферами, не требуя дополнительных кроссоверов.

Когда активный кроссовер может реально помочь

В то время как вы можете отлично справляться и без кроссовера (используя только один усилитель), более сложные сборки могут действительно выиграть от внедрения активного кроссовера. Например, 3-полосный кроссовер – компонент, который вы можете внедрить в систему между головным устройством и несколькими усилителями.

В этом типе сценария каждый усилитель получает определенный диапазон частот от кроссовера; каждый усилитель используется для управления конкретным типом динамика. Например, один можно применять для передних громкоговорителей с высоким проходом, другой может работать с задними полнодиапазонными громкоговорителями.

Требуется ли перекрестная установка для профессиональной установки?

Установка кроссоверов – это не квантовая теория поля, но вам непременно необходимо понять, что вы делаете, прежде чем начинать своими руками модернизировать систему.

Установка пассивного кроссовера относительно проста, так как включает в себя проводку кроссовера между вашим усилителем и динамиками.

Например, вы можете подключить пассивный кроссовер к выходу вашего усилителя, а затем подключить выход твитера кроссовера к вашему высокочастотному динамику и выход сабвуфера на ваш низкочастотный громкоговоритель.

Кроссоверы Diamond audio technology

Установка активного автомобильного аудио кроссовера, как правило, будет более сложной процедурой.

Основная проблема заключается в том, что для активных кроссоверов требуется больше мощности, поэтому вам нужно будет прокладывать провода питания и заземления для каждого устройства в отдельности.

Хорошей новостью является то, что, если вы уже установили усилитель, вы должны быть готовы устанавливать активный кроссовер, поскольку проводка не является чем-то очень сложным.

Следует помнить, что заземление вашего активного кроссовера в том же месте, где вы заземляете ваш усилитель, поможет предотвратить раздражающие помехи в наземном контуре.

Автор статьи

Александр

Источник: https://3drive.ru/articles/sound-audio-stereo/avtomobilnye-audio-krossovery-chto-ehto-takoe-i-nuzhny-li-oni-vam

Что такое кроссовер?

Кроссоверы, или разделительные частотные фильтры, впервые появляются в поле зрения тех, кто сталкивается с миром car audio, как часть комплекта компонентной акустики.

Несложную функцию этих небольших коробочек без особых усилий сможет объяснить даже ученик продавца в магазине – разделяют сигнал в многополосных динамиках так, чтобы басовик получал низкие частоты, среднечастотник – средние, а «пищалка» – верхние.

Но так ли все просто на практике, если кроссоверы занимают в каталогах производителей автомобильной аудиоаппаратуры не меньше страниц, чем усилители, а построить в автомобиле музыкальную систему уровня hi-fi без таких «коробочек» можно даже и не пытаться.

 Виноваты динамики
Действительно, с кроссоверами далеко не все так просто, как могло показаться будущему менеджеру по продажам.

Совет

Если основные компоненты акустической системы – динамики – любой специалист (или даже не совсем специалист) сможет подобрать, исходя из собственных предпочтений (из-за чего порой скрещиваются абсолютно разные по идеологии марки), то выбор разделительных фильтров часто оказывается камнем преткновения даже для опытных инсталляторов. 

Каждый, кто хоть немного «в теме», четко знает, что самый значительный источник искажений звука – это динамики. Идеальным выходом из этого положения был бы динамик, способный один воспроизводить весь звуковой диапазон.

К сожалению, сделать полноценный широкополосный излучатель никому пока не удалось. В результате самых удачных попыток появились динамики, которые способны работать в большей части диапазона, но не более чем удовлетворительно.

А нужно, чтобы динамик работал безукоризненно, и не в части диапазона, а во всем, иначе все усилия будут лишены практического смысла.

В борьбе за идеальное качество звука общий диапазон частот приходится делить на части и ставить во главе каждой из них оптимизированный для каждой полосы частот динамик – сабвуфер, мидбас, среднечастотник или твиттер. Делением, собственно, и заведуют кроссоверы.

А справедливость (читай «качество») их «дележки» зависит от интеллекта самих кроссоверов, среди которых иногда встречаются шибко умные экземпляры, а иногда так себе.

Вам пассивный или поактивнее?
Способов деления сигнала в автозвуке (как, впрочем, и в домашнем аудио) существует всего два. Можно делать это на выходе усилителя, что поручено широко распространенным пассивным кроссоверам.

С точки зрения схемотехники это значительно более примитивные устройства, чем активные разделительные фильтры. В пассивных кроссоверах выделение нужной полосы доверено различным индуктивностям, емкостям и резисторам, то есть такой начинке, которая не нуждается в дополнительном питании.

Другими словами, пассивные кроссоверы используют электрическую энергию линии, в которую включены. 

Их основными преимуществами считают небольшую стоимость и гибкость при построении аудиосистемы в автомобиле. Используя пассивные кроссоверы, можно создать отличную акустическую систему на базе одного-единственного усилителя.

Обратите внимание

Именно поэтому их нередко используют мастера высшего пилотажа car audio (и профессиональные инсталляторы, и спортсмены) – при наличии определенных навыков у сборщиков система из нескольких пассивных фильтров может выдавать на динамики почти идеальный сигнал, который, казалось бы, невозможно получить без применения дорогих электронных агрегатов.

Недостатки, естественно, тоже есть. Во-первых, в пассивном кроссовере практически невозможно изменять какие-либо настройки кроме ослабления сигнала на «пищалке».

Во-вторых, это «транспортные потери», или ослабление звукового сигнала (имеющее аппетитное английское название damping), возникающие при прохождении сигнала через катушку индуктивности и из-за сопротивления кабеля.

Это означает, что честно отданный усилителем сигнал попадает на динамики не только отфильтрованным, но и урезанным, причем в отдельных случаях урезанным весьма ощутимо. 

 Также не без основания считается, что близко расположенные к силовым линиям пассивные кроссоверы могут подхватывать индуктивные помехи, поэтому производители рекомендуют прятать пассивную разделительную аппаратуру от происков шального тока. При выборе пассивных кроссоверов первое, на что стоит обратить внимание, так это на их способность выдерживать пиковые нагрузки, создаваемые усилителем, так как перегрузки они переносят довольно плохо.

Чересчур интенсивный сигнал, поступающий от усилителя, может существенно изменять частоту среза пассивных фильтров, то есть на динамики в этом случае приходит необходимая им частота плюс немного соседней, что в случае с мидбасами может и не повлиять на качество звука (если вы не на соревнованиях), а вот пищалки подвергаются существенному риску «сгореть на работе».

В основном пассивные кроссоверы применяются для обработки сигнала твитеров и среднечастотных динамиков. Для низкочастотных динамиков и сабвуферов эти кроссоверы использовать можно, однако в этом случае резко возрастает требование в качеству конденсаторов и катушек индуктивности, что приводит к их удорожанию и увеличению в размерах. 

Второй способ разделить сигнал – сделать это не после усилителя, а перед ним. Для этой, несомненно более ответственной, задачи используются активные кроссоверы.

Важно

Такие устройства представляют собой множество активных фильтров, которыми можно управлять и легко изменять частоту среза любого канала.

В большинстве случаев они расположены сразу за проигрывателем, настолько близко, насколько позволяет концепция конкретной инсталляции.

По сравнению с пассивными кроссоверами, преимуществ у активных больше, а явный недостаток всего один – стоят они значительно дороже.

Первое и основное преимущество активных кроссоверов заключается в возможности настроить их параметры в соответствии с особенностями конкретных динамиков.

Кроме настройки частот фильтров, современные активные кроссоверы обладают целой коллекцией дополнительных регулировок, способных должным образом подготовить сигнал перед тем, как он попадет в усилитель.

Главное, что следует сказать об активных кроссоверах: они не настолько универсальны, чтобы можно было обойтись без пассивных фильтров, но при выборе между регулируемыми кроссоверами и устройствами с фиксированными настройками в восьми случаях из десяти правильнее предпочесть первые. Это одно из немногих неписаных правил мира car audio.

Теперь о второстепенных недостатках. Их немного. В том случае, если активный кроссовер имеет раздельные выходы для каждой полосы частот, возникает необходимость использовать отдельные усилители для каждой полосы.

Учитывая, что средняя стоимость активного кроссовера равна тремстам валютным единицам, а неплохой двухканальный усилитель потянет еще на двести, удовольствие оснастить свою аудиосистему активным делителем частот может существенно увеличить статью расхода.

Совет

Во-вторых, поскольку активный кроссовер по определению использует активные компоненты, он вносит в систему дополнительный шум, тогда как при использовании пассивного кроссовера этого не происходит.

Наличие активного кроссовера в автомобильной аудиосистеме говорит о серьезном подходе к качеству звука.

И если раньше считалось, что кроссоверы – привилегия дорогих инсталляций, то сегодня их можно встретить даже в аудиосистемах среднего уровня.

  Наука и техника
Пассивные и активные фильтры разделяют на три вида. Первый – высокочастотные («high pass») кроссоверы, которые пропускают сигналы с частотой выше определенной без изменения, сигналы более низких частот проходят через него с ослаблением.

Низкочастотные («low pass») кроссоверы, наоборот, пропускают низкие частоты и подавляют высокие. Третий тип кроссоверов – полосовой («band pass»). Это фильтры, пропускающие сигналы в определенном диапазоне частот и ослабляющие сигнал за его пределами.

Как правило, бэндпасы используются для среднечастотных динамиков.

Кроме частоты среза, принципиальная характеристика кроссовера – его порядок. Нет, не в смысле того, насколько аккуратно уложены в корпус компоненты фильтра – в этом отношении кроссоверы – зверюшки исключительно чистоплотные.

Порядком называют соотношение качества фильтрации и ослабления кроссовером полученного сигнала.

Кроссоверы первого и второго порядков обладают фильтрами попроще и, соответственно, склонностью к несанкционированным манипуляциям с сигналом в момент их перегрузки.

Места их обитания – головные устройства стоимостью до 200 долларов или недорогие комплекты «разнесенных» динамиков без претензии на принадлежность к серьезному брэнду. Исключений сколько угодно, но общая статистика именно такова.

Кроссоверы третьего порядка можно встретить во многих усилителях мощности, где они соседствуют с эквалайзерами и, если повезет, с цифровыми процессорами, разговор о которых еще впереди. Четвертый порядок кроссоверов говорит об их элитности.

В большинстве случаев такие кроссоверы вынесены в отдельный корпус.

О том, насколько эффективно делитель четвертого порядка «отрезает» лишние частоты, среди установщиков аппаратуры не так давно ходили настоящие легенды. Эти фильтры никогда не «облажаются», поделившись средней частотой с твитером, и не удивят владельца неожиданным сигналом, подаваемым ими на усилитель. У кроссоверов четвертого порядка все строго и четко, как в лучших банках Швейцарии.

Обратите внимание

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 деления. Первая точка определяет частоту среза для сабвуфера и начало среднечастотного диапазона для мидвуфера.

Вторая точка определяет частоту окончания среднего диапазона и отправную частоту высокочастотного диапазона для твитера. Если ошибиться с этими точками, качества звука не будет никакого, а твитеры, наглотавшись низких частот, сыграют в мусорный ящик. Именно поэтому подбор частотных фильтров куда более ответственный процесс, чем покупка и установка динамиков.

  Вид вымирающий и вид появляющийся
В среде аудиофилов в последнее время все устойчивее ходит адаптированный вариант крылатого выражения.

«Другие времена, другие децибелы» – говорят вчерашние ревностные сторонники аналоговой аппаратуры, отправляясь покупать проигрыватели MP3 и цифровые процессоры.

Кроссоверы, по сути выполняющие лишь часть функций цифровых процессоров, по-прежнему пользуются устойчивым спросом, однако перспективы развития индустрии аналоговых фильтров довольно туманны.

Недавнее общее мнение, что, мол, процессор звукового сигнала просто забавная игрушка, хотя и может иметь некоторое применение, а cюрраунд-процессоры и устройства восстановления баса не более чем «бубнелки» и «свистелки», абсолютно не нужные в должным образом подобранной системе, сегодня полностью забыто. Звуковые процессоры победным маршем шествуют по стране car audio. Действительно, список опций не самого дорогого цифрового устройства бросает в трепет аудиофилов.

Помимо цифровых регуляторов уровня сигнала, процессоры обладают рядом эквалайзеров (не параметрических, а цифровых, разумеется), блоками задержки сигнала и блоками маршрутизации, которые наделяют каждый из каналов необходимыми для качественного воспроизведения конкретной мелодии свойствами. Активная цифровая фильтрация присутствует здесь, уже как нечто само собой разумеющееся. 

Самый существенный недостаток цифровых фильтров заключается в том, что частенько их процессоры оказываются заваленными работой «по совместительству»: выделением определенной частоты, задержкой или даже усилением сигнала. В таких условиях качество фильтрации заметно снижается, поэтому большинство профессиональных систем включает в себя и сигнальный процессор, и аналоговый кроссовер.

Первый отвечает за разные эффекты и филигранные настройки звуковой картины, а второй по старинке делает то, что делал всегда, то есть качественно делит поступивший с процессора сигнал и передает его динамикам. 

Некоторые профессиональные инсталляторы считают, что лишь высокая стоимость цифровой аудиоаппаратуры замедляет процесс вымирания аналоговых фильтров.

Важно

Другие полагают, что как бы далеко ни зашел прогресс, в автомобильной аудиосистеме всегда найдется место для такого устройства, как хороший аналоговый кроссовер третьего или четвертого порядка.

Оба мнения можно считать верными, не забывая при этом, что существует множество дорог, ведущих к качественному звуку, и кроссовер – необходимый элемент любой из них. А если так, то важно ли, будет в кроссовере процессор или нет? Главное, чтобы он сам был.

Источник — http://www.kolesa.ru

А еще Вы можете помочь работе сайта или отблагодарить нас за полезную информацию

Источник: http://mgp-avto.ru/chto-takoe-krossover/

Что такое кроссовер и для чего он нужен?

Процессор Audison bitTen включает активный кроссовер очень высокого класса

Кроссоверы — это электронные устройства, которые преобразуют один входной аудиосигнал в два или три сигнала путем разделения сигнала на полосы в зависимости от частот. Так, например, один входной сигнал можно разделить на полосы низких, высоких и средних частот. Это легко вообразить, представив его как перекресток с тремя путями, которые нужно выбрать, и кроссовер, служащий знаком, указывающим каждую полосу частот к месту назначения.

Зачем нужен кроссовер?

Каждой аудиосистеме, включая аудиосистему в вашем автомобиле, нужен кроссовер, чтобы направлять звук нужному водителю. Твитеры, вуферы и сабвуферы должны иметь соответственно высокие, средние и низкие частоты. Внутри каждого полнодиапазонного динамика есть кроссоверная сеть. Если эти частоты не настроены должным образом, динамики будут пытаться воспроизводить звуки, для воспроизведения которых они не предназначены. Средние и басовые ноты будут сталкиваться друг с другом в вуферах, а твитеры будут тратить энергию на воспроизведение средних нот.В худшем случае одни частоты могут полностью исчезнуть, а их место займут другие.

«Коробка» справа — это пассивный кроссовер с компонентами Hertz High Energy.

Типы кроссоверов

Существует два типа кроссовера — активный и пассивный. Пассивные кроссоверы не требуют питания и предлагают ограниченный контроль громкости каждого канала. Они ограничивают управление, позволяя регулировать громкость твитера относительно громкости вуфера.Они размещаются между усилителем и динамиками или сабвуфером и, как таковые, передают уже усиленный сигнал правому динамику. Эти кроссоверы обычно устанавливаются на заводе и часто менее точны, что приводит к ухудшению качества звука.

Активный кроссовер требует дополнительного источника питания и его немного сложнее установить. Он проходит между приемником и усилителем и работает с сигналами нижнего уровня без усиления. В большинстве случаев это позволяет контролировать относительную громкость каждой полосы частот и, конечно, сами шаги частоты.Некоторые кроссоверы также имеют функцию эквалайзера. Активный кроссовер позволяет усилителю сосредоточиться только на тех частотах, которые вам нужно повысить, в основном давая вам больше контроля над работой ваших усилителей.

Какой тип кроссовера выбрать?

Как вы уже догадались, активный кроссовер — лучший выбор с точки зрения качества звука. Некоторые автомобильные аудиосистемы имеют приличные пассивные кроссоверы, но многие автомобили плохо оборудованы. Лучший проводник — ваше ухо.

Если вы создаете индивидуальную аудиосистему, очевидным выбором должны быть активные кроссоверы, но для них требуется источник питания.Чтобы установить его, вам нужно немного больше спланировать и потратить немного больше, но конечным результатом будет аудиосистема, которую вы полностью контролируете.

Индукторы аудиосистемы — типы, используемые в кроссоверах для динамиков

Какой тип индуктора я должен использовать для кроссовера?

Разве это не очевидно? Вы должны использовать индукторы звукового уровня. Но что делает индуктор подходящим для аудио кроссовера? Прежде всего, давайте попробуем определить индуктивность. Как мы уже говорили в предыдущей статье о конденсаторах, индуктор является одним из трех пассивных электрических компонентов: резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности.По сравнению с конденсатором, индуктор также является частотно-зависимым резистором. Однако теперь он отклоняет более высокие частоты. Катушка индуктивности измеряется в мГн (миллигенри). В зависимости от того, сколько миллигенри у него есть, одни высокие частоты пройдут, а другие нет.

Качество индуктора

Катушки индуктивности также называют катушками по понятным причинам. Итак, когда вы проверяете некоторые катушки, если вы хотите, чтобы они были индукторами звукового уровня, проверьте следующее:

  • Сердечник катушки.
  • Проволока б / у.
  • Качество изготовления.

Давайте обсудим качество изготовления. Многие домашние мастера предпочитают изготавливать свои собственные индукторы. Это не является целью данной статьи, но вы можете найти формулы в Интернете. В зависимости от сердечника катушки вы можете рассчитать, сколько обмоток вам нужно, чтобы получить желаемую индуктивность. Вы можете намотать их вручную или использовать машину, чтобы намотать их автоматически.

Некоторым людям нравится делать свои собственные катушки с очень хорошими результатами.Однако производители любят демонстрировать свой производственный процесс и его преимущества. Например, каждая катушка будет демонстрировать эффект микрофона. Это означает, что вся обмотка будет в определенной степени вибрировать. Эта механическая вибрация превращается в электрический сигнал, и поэтому звуковой сигнал, проходящий через катушку, искажается. Этот эффект уменьшается, когда сердечник представляет собой что-то твердое (не в случае с воздушным сердечником), а обмотка опирается на что-то.

Как спроектировать громкоговорители — видеокурсы

Чтобы минимизировать этот эффект, производители любят добавлять на изолированный провод дополнительный слой лака.После того, как катушка была намотана, катушка запекается. В результате дополнительный слой плавится и образует прочный блок с прочно склеенными обмотками. Это снижает механические колебания для всех типов катушек. Вы найдете и другие творческие производственные процессы, направленные на повышение качества.

Типы индукторов аудиосистемы

Вы можете себе представить, что существует довольно много типов индукторов. Но давайте сохраним эту статью по существу и сосредоточимся только на наиболее часто используемых типах.

  • Индукторы с железным / ферритовым сердечником.
  • Индукторы с воздушным сердечником.
  • Бухты фольги или ленты.

Порядок не случайный. Я перечисляю их в порядке возрастания с точки зрения качества звука. Это также пропорционально цене. Вы можете ожидать, что катушка из фольги намного дороже, чем эквивалентный индуктор с железным сердечником. Однако это не означает, что катушкам с железным сердечником нет места. Вы можете успешно использовать их во многих проектах.

Индуктор с железным сердечником

Железный сердечник — один из самых дешевых индукторов аудиосистемы. Хотя мы называем их железным сердечником, сердечник может быть сделан из различных черных металлов (не только из железа). Сердечник может иметь разную форму. Как вы можете видеть на следующем изображении, у одного сердечник квадратный, а у другого цилиндрический.

Поскольку сердечник металлический, для достижения желаемой индуктивности не нужно столько обмоток. Как результат. мы получаем от этого небольшую выгоду:

  • Меньше намоток — дешевле.
  • Нижний рейтинг DCR. Это солидный плюс. Катушки с высокой индуктивностью могут иметь более высокое сопротивление, что редко бывает хорошо.
  • Сплошной сердечник обеспечивает поддержку обмотки и сводит к минимуму эффект микрофона.

Понятно, что эти катушки — лучший выбор для бюджетных проектов. Кроме того, вы можете увидеть их в фильтрах низких частот для вуферов. Твитер почти всегда более эффективен, чем вуфер. Следовательно, вы не хотите снижать выходную мощность сабвуфера, используя катушку с высоким омическим сопротивлением.Железный сердечник лучше всего подходит для таких работ. Однако тот факт, что в сердечнике индуктора находится кусок металла, также влияет на музыкальный сигнал. По этим причинам пуристы будут избегать железных сердечников или использовать их, когда они не находятся на пути прямого сигнала.

Индукторы с воздушным сердечником

Эти типы индукторов наиболее широко распространены в Hi-Fi сообществе. Хотя они более дорогие, чем аналоги с железным сердечником, они доступны по цене, если значение индуктивности не достигает высоких уровней.

В отличие от железного сердечника, в центре которого цельный металл, в воздушном сердечнике… воздух. А это идеальный материал сердцевины. У некоторых есть кусок пластика для дополнительной жесткости. Но дело в том, что это непроводящий материал. В результате они превосходят по точности воспроизведения импульсов и количеству искажений. Эти индукторы аудиосистемы можно использовать в любой части кроссовера. Однако из-за отсутствия металлического сердечника количество обмоток больше для достижения той же номинальной индуктивности.Это означает (помимо более высокой цены), что сопротивление выше.

Чтобы сопротивление оставалось меньшим, необходимо увеличить сечение индуктивного провода. Это еще больше увеличит цену. Кроме того, катушки с высокой индуктивностью и толстой проволокой могут достигать внушительных размеров и веса. Это может стать помехой при сборке платы кроссовера.

Мой совет — по возможности использовать индукторы с воздушным сердечником. Если вам нужен большой индуктор на басовой стороне, просто используйте железный сердечник, без проблем.Это если вы не работаете над действительно высококлассным проектом с большим бюджетом. Если это так, вы можете проверить следующий тип индуктора.

Пленочные индукторы

Они считаются лучшими индукторами звукового уровня. Здесь есть что сказать, но вывод короткий и однозначный. У вас большой бюджет и вы хотите выложиться на полную? Получите это.

Вы можете отчетливо увидеть разницу. Здесь нет провода. Вместо этого используется металлическая фольга или лента.Фольга шире обычной проволоки. Кроме того, благодаря своей форме они могут быть плотно упакованы. В результате они имеют большую поверхность контакта между обмотками и обеспечивают высокую механическую стабильность. Если вы сравните микрофонный эффект различных типов катушек индуктивности, катушка из фольги окажется намного впереди. У него самая низкая измеренная вибрация.

Катушка из фольги является наиболее близкой к физически идеальной катушке больше, чем любая другая конструкция. Он превосходит по динамике музыки, визуализации и минимальным искажениям.Есть люди, которые будут утверждать, что нет необходимости тратить на это столько денег. На другом конце спектра есть ребята, у которых не может быть ничего, кроме лучших.

Заключение

В зависимости от вашего проекта найдется место для любого типа индуктора. Когда дело доходит до создания кроссоверов и использования индукторов звукового уровня, я обычно следую некоторым простым рекомендациям. Если в приоритете бюджет, используйте железные сердечники. Вы хотите создать Hi-Fi колонки и предпочитаете больше тратить на драйверы колонок? Используйте воздушные сердечники или используйте воздушные сердечники на прямом пути прохождения сигнала и железные сердечники для всего остального.Собираетесь заняться экзотическим проектом? Используйте пленочные катушки или смесь воздушных сердечников с пленочными катушками. Все зависит от вашего бюджета. Потому что иногда различия настолько незначительны, что вам трудно оправдать дополнительные расходы.


Список литературы
  1. Каталог компонентов Mundorf.
  2. Источник изображения: ссылка.

Описание пассивной кроссоверной сети | Аудио приговор

Что такое пассивный кроссовер?

Прежде чем мы углубимся в конструкцию пассивного кроссовера, давайте начнем с разделения сети кроссоверов на 2 типа: активных кроссоверов и пассивных кроссоверов .Кроссовер, независимо от его типа, берет сигнал и разделяет его на разные частотные интервалы или полосы, и каждая полоса направляется на соответствующий динамик. Например: если у вас двухполосный динамик, кроссовер направит низкие частоты на низкочастотный динамик, а высокие частоты — на высокочастотный динамик. См. Рис. 1 для примера двухполосного кроссовера. То же самое применимо, если у вас есть трехходовая или более система. Кроссовер разделит сигнал на столько полос, сколько есть динамиков. Больше динамиков означает более короткие интервалы, и каждый динамик работает с более узким частотным диапазоном, таким образом, немного меньше усилий для каждого динамика для многополосной настройки.

  • Пассивный кроссовер означает, что сигнал разделяется после усиления усилителем. По этой причине ему приходится иметь дело с большими токами и напряжениями.
  • Активный кроссовер означает, что сигнал разделяется до того, как достигнет усилителя. Это означает, что кроссовер работает с сигналом низкого уровня, но для каждого драйвера системы необходим отдельный канал усилителя.
Активный кроссовер

У него много преимуществ по сравнению с пассивным кроссовером, но он сложнее в сборке и требует большего количества каналов усилителя для управления системой.В пассивном кроссовере меньше компонентов, но его сложнее спроектировать. Это больше, чем просто разделение частот. Кроссоверы должны исправлять некоторые дисбалансы частотных характеристик драйверов, крутизна спада должна быть точной, чтобы переход между низкими и высокими частотами в точке кроссовера был как можно более ровным, без провалов отклика. пиков, фазовых поправок и т. д. Тем не менее, кроссовер может сделать или сломать высококачественный динамик.

Вот графическое объяснение активного и пассивного кроссоверов:

В оставшейся части статьи мы сосредоточимся на пассивной сети.Несмотря на свои недостатки, он более удобен и более распространен.

В зависимости от частоты, которую он фильтрует, кроссоверы делятся на 3 категории:

  • Фильтр высоких частот: фильтрует низкие частоты и пропускает высокие частоты. Используется для твитеров
  • Полосовой фильтр: фильтрует некоторые низкие частоты и некоторые высокие частоты. Используется для драйверов среднего уровня.
  • Фильтр низких частот: фильтрует высокие частоты и пропускает низкие частоты.Используется для вуферов.

Характеристики пассивного кроссовера

Пассивный кроссовер — это печатная плата, на которой вы найдете конденсаторы, катушки индуктивности и резисторы. Основными характеристиками кроссоверной сети являются ее индуктивность (L) и емкость (C). Индуктивность и емкость зависят от частоты, и на разных частотах они обеспечивают различное сопротивление переменному току или реактивное сопротивление:

  • Емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте => Конденсаторы обеспечивают большее сопротивление переменному току при понижении частоты
  • Индуктивное реактивное сопротивление прямо пропорционально частоте => Катушки индуктивности обеспечивают большее сопротивление переменному току при увеличении частоты

Как спроектировать громкоговорители — видеокурсы

Есть 3 свойства, которые описывают кроссовер:

Резонанс фильтра

Это описывает частоту, при которой реактивные сопротивления компонентов равны.Это фактическая частота кроссовера / точка кроссовера. Формула, определяющая частоту кроссовера, зависит от (L x C). Если вы дадите разные значения L или C, но их результат будет таким же, как и раньше, частота кроссовера останется той же.

Наклон ската

Описывает затухание, измеренное в дБ / октаву. Около точки кроссовера частотная характеристика начнет спадать. В зависимости от компонентов, используемых в кроссоверной сети, спад может быть плавным или крутым: 6, 12, 18 или 24 дБ / октава.Иногда больше 24 дБ / октаву, но очень редко. Тип наклона диктует порядок кроссовера:

  • 1-й порядок: крутизна 6 дБ / октаву
  • 2-й порядок: крутизна 12 дБ / октаву
  • 3-й порядок: наклон 18 дБ / октаву
  • 4-й порядок: наклон 24 дБ / октаву
Q

Это описывает форму «колена», когда частота начинает снижаться. Формы Q точно такие же, как у Qtc, обсуждаемого в закрытом окне. Это означает, что a Q = 0.7 даст немного плоское изгибание перед скатыванием, в то время как Q = 1 даст небольшой пик перед скатыванием. Кроме того, разные значения Q имеют разные названия, соответствующие тем, кто первым разработал эти формы отклика:

  • Q = 0,49 => Линквиц — Райли
  • Q = 0,58 => Бесселя
  • Q = 0,707 => Баттерворта
  • Q = 1 => Чебычев

Эти имена следует запомнить, потому что они упоминаются в описаниях пассивных кроссоверов.Например: LR4 означает кроссовер Линквица — Райли 4-го порядка.

Расшифровка терминов

Следующий график — это двухполосный пассивный кроссовер с визуальным описанием:

  • Фильтр низких частот (оранжево-сине-коричневая линия) описывает частоту, которую будет воспроизводить НЧ-динамик.
  • Высокий проход (зеленая линия) описывает частоту, которую будет воспроизводить твитер.
  • Полоса пропускания (оранжевая линия) описывает частоту, на которой кроссовер не мешает.Он пропускает эти частоты. Хотя это не показано на графике, но, исходя из аналогии и здравого смысла, другая полоса пропускания также присутствует для высоких частот.
  • Колено (синяя линия) описывает точку, в которой проявляются эффекты кроссовера. Начиная с этой точки, частоты ослабляются. Q определяет форму колена. Он может быть гладким (как на этом графике) или иметь небольшой пик (например, для Q = 1)
  • Точка кроссовера (желтая точка): точка, где верхний проход встречается с нижним.В практическом примере: если точка кроссовера находится на 500 Гц, низкочастотный динамик будет принимать 20-500 Гц, а твитер получит 500-20 000 Гц.
  • Октава: октава — это любой частотный диапазон, который заканчивается двойным начальным значением: 20-40 Гц — октава, 40-80 Гц — октава, 2500-5000 Гц — октава и т. Д.
  • Наклон (коричневая линия): Величина ослабления на октаву, начиная с точки кроссовера. В нашем случае на каждую возрастающую октаву он теряет 12 дБ выходного сигнала. Судя по нашему графику, допустим, точка кроссовера находится на 350 Гц.Допустим, НЧ-динамик имеет громкость на 90 дБ при 350 Гц. Из-за кроссоверного затухания и крутизны 12 дБ НЧ-динамик будет иметь громкость 78 дБ при 700 Гц, 66 дБ при 1400 Гц и так далее.

Точка кроссовера

Вы, должно быть, смотрите на этот график и думаете: Погодите !? Что с провалом в точке пересечения? Разве частотная характеристика не должна быть плоской? Да, должна, и она будет плоской, если кроссовер сделан правильно. Позвольте мне привести практический пример на нашем графике: допустим, низкочастотный динамик имеет громкость на 90 дБ при 20 Гц и играет на этой частоте один.Громкость высокочастотного динамика составляет 90 дБ на частоте 4 кГц, и на этой частоте он тоже играет самостоятельно. При 350 Гц (частота кроссовера) НЧ-динамик — 84 дБ, а твитер — 84 дБ, но они воспроизводят оба звука одновременно.

Когда 2 источника звука воспроизводят один и тот же звук и находятся в фазе, они объединяются для получения более громкого звука на +6 дБ. Таким образом, низкочастотный динамик дополняет высокочастотный динамик в точке кроссовера, обеспечивая плавный переход и равномерный отклик (90 дБ). Чтобы выбрать правильную точку кроссовера, чтобы звуковая система была ровной, фаза является определяющим фактором.

Как спроектировать громкоговорители — видеокурсы

Фаза

Фаза важна, потому что, когда звук динамиков складывается, они складываются по-разному в зависимости от фазы. Если два динамика воспроизводят один и тот же звук и находятся в фазе, они объединятся для увеличения уровня звука на +6 дБ. Но что происходит, когда 2 не совпадают по фазе?

Как звук складывается из 2 источников в соответствии с фазой (давайте рассмотрим, что оба производят 90 дБ звука на выходе):

  • Смещение фазы на 90 °: когда два источника не совпадают по фазе на 90 °, они звучат так, как будто издают разные звуки.В сумме это приведет к увеличению звука на +3 дБ, так что общий выходной сигнал составит 93 дБ. Представьте, что 2 человека кричат ​​на одном уровне, но кричат ​​что-то другое. Вместе они будут громче звучать, не так ли?
  • Не совпадает по фазе на 180 °: Когда 2 источника не совпадают по фазе на 180 °, они компенсируют друг друга, поэтому общий выходной сигнал равен 0 дБ. Если вы измените полярность динамика, не совпадающего по фазе, он будет синфазным, и это приведет к выходному звуку +6 дБ, что в сумме составит 96 дБ.
  • Не совпадает по фазе на 360 °: когда 2 источника не совпадают по фазе на 360 °, это то же самое, что они были бы в фазе.Это добавит увеличения звука на +6 дБ.
Типы кроссовера и соотношение фаз

Почему это важно? Потому что использование разных типов кроссоверов приведет к разным фазовым соотношениям между драйверами. Таким образом, если драйверы сдвинуты по фазе на 90 °, точка кроссовера должна быть -3 дБ. Когда звук низкочастотного динамика и звук высокочастотного динамика совмещаются, это приведет к плоскому отклику. Если драйверы сдвинуты по фазе на 180 ° или 360 °, это означает, что точка кроссовера должна быть -6 дБ, чтобы получить ровный отклик всей звуковой системы.

Разные добротности и крутизны фильтра имеют разные фазовые характеристики:

  • Баттерворт 1-го и 3-го порядков представляет верхние и нижние частоты при несогласовании фаз на 90 °
  • Линквиц 2-го порядка — Райли, Бессель, Баттерворт и Чебышев представляют верхние и нижние частоты при сдвиге фаз на 180 °
  • Линквиц 4-го порядка — Райли, Бессель, Баттерворт и Чебышев представляют высокочастотный и нижний проходы во смещении по фазе на 360 °.

Время и фазовая задержка

Вся информация, о которой мы только что говорили, не принимает во внимание расположение водителей.Мы предполагаем, что драйверы излучают звук из одного и того же места. Это действительно происходит с коаксиальными драйверами, где твитер установлен на опоре посередине вуфера. Таким образом, звук из обоих динамиков исходит из одного акустического центра. В большинстве случаев низкочастотный динамик отделен твитером. Обычно высокочастотный динамик находится сверху, а низкочастотный динамик — снизу, с некоторым расстоянием между ними.

Вертикальное выравнивание

Это вертикальное разделение создает некоторые проблемы.В точке кроссовера, где частотная характеристика вуфера перекрывает частотную характеристику твитера, это может создать некоторую временную задержку и фазовые искажения. Чтобы свести к минимуму эту проблему, максимально уменьшите расстояние между вуфером и твитером. Однако, зная, что такое частота кроссовера, вы можете найти соответствующую длину волны на этой частоте (в метрах). Убедитесь, что расстояние между двумя драйверами не больше указанного.

Центровка по горизонтали

Еще одна вещь, которую следует учитывать, — это горизонтальное разделение.Акустический центр каждого динамика считается посередине звуковой катушки. Звуковая катушка находится прямо в магнитном узле. Представьте себе, какой неглубокий твитер и какой глубокий вуфер. По этой причине он создает горизонтальное разделение между акустическим центром сабвуфера и акустическим центром твитера. Несмотря на то, что высокочастотный динамик находится на той же перегородке, что и низкочастотный динамик, акустически он фактически находится перед низкочастотным динамиком. Чтобы исправить это, вы можете использовать асимметричную перегородку, чтобы расположить твитер немного назад, таким образом, чтобы катушка твитера находилась в той же плоскости, что и катушка вуфера.

Эти различия в расстояниях следует принимать во внимание при проектировании сети пассивного кроссовера, так как это может исправить их или ухудшить. В заключение не следует пренебрегать размещением драйверов и фазовым поведением каждого драйвера.

Заключение

В этой статье не рассказывается, как построить кроссовер или каковы физические компоненты такого устройства. Кроссовер — обширная тема, и эта статья пытается охватить только основы пассивного кроссовера.Тем не менее, в будущих статьях мы рассмотрим эту тему более подробно, с инструкциями по сборке различных типов кроссоверов.


Список литературы
  1. Поваренная книга по дизайну громкоговорителей, 7-е издание, автор Вэнс Дикасон (Audio Amateur Pubns, 2005). (партнерская ссылка Amazon)
  2. Введение в дизайн громкоговорителей: второе издание Джона Л. Мерфи (True Audio, 2014). (партнерская ссылка Amazon)
  3. Источник изображения: ссылка.

Схема пассивного кроссовера — большинство типов

Как построить пассивный кроссовер?

Следуйте схеме пассивного кроссовера и постройте базовую электрическую схему. Это так просто. Прежде чем мы перейдем к этому, вы сначала должны знать, что вам нужно, и какой тип кроссовера больше подходит для вашего приложения. Если вы еще этого не сделали, прочтите эту статью, чтобы получить общее представление о том, как работают кроссоверные сети. Далее, давайте подведем итоги категорий кроссоверов:

Вы получили заказ кроссовера, который диктует наклон:

  • 1-го порядка — крутизна 6 дБ / октава.
  • 2-го порядка — крутизна 12 дБ / октава.
  • 3-го порядка — крутизна 18 дБ / октава.
  • 4-го порядка — крутизна 24 дБ / октава.
  • и т. Д.

И тогда вы получили тип:

  • Кроссовер Linkwitz-Riley — который соответствует наклонам затухания, поэтому они комбинируются для получения плоского отклика в точке кроссовера.
  • Кроссовер Баттерворта — который создает небольшой пик отклика в точке кроссовера.
  • Кроссовер
  • Bessel — что-то среднее между первыми двумя.

В зависимости от того, какой уровень защиты вам нужен для ваших драйверов, вы выберете порядок кроссовера, чтобы определить крутизну спада затухания. Если, например, вам необходимо установить точку кроссовера для твитера, то в зависимости от используемого диапазона частот вы выберете точку кроссовера и крутизну соответственно. Если вы выберете пологий наклон (1-й порядок), твитер также достигнет нижних октав, и в зависимости от воспроизводимого диапазона частот он может повредить твитер.С другой стороны, имейте в виду, что переход на кроссовер более высокого уровня сделает конструкцию более сложной. Фактически, порядок перехода будет определять количество конденсаторов / катушек индуктивности, которые будут в конструкции. В общем, чем больше компонентов в кроссовере, тем хуже для аудиосигнала. По возможности выбирайте кроссовер более низкого порядка.

Схема пассивного кроссовера для многополосных сетей

Вскоре мы подробно рассмотрим типы и схему пассивного кроссовера каждого из них в частности.Когда мы будем обсуждать типы кроссовера, мы будем говорить о двухполосной настройке, поскольку она наиболее распространена. Тем не менее, трехпозиционные установки не так уж редки. Четырехходовые системы и более обычно встречаются редко. Давайте поговорим о трехполосном кроссовере, чтобы вы могли понять, как работает многополосный кроссовер, а затем мы подробно рассмотрим типы кроссовера, сосредоточившись на двухполосных системах.

Это самый простой кроссовер для двухполосной системы. Когда вы включаете конденсатор последовательно с динамиком, нижние частоты фильтруются.Когда вы подключаете катушку индуктивности к динамику, более высокие частоты фильтруются. В зависимости от номиналов конденсаторов и катушек индуктивности (измеренных в фарадах и генри) выбираются различные точки кроссовера. Теперь, чтобы преобразовать это в трехполосную настройку, высокие частоты снова разделены на высокие и низкие частоты. «Низкий» для второго разделения будет соответствовать среднечастотному динамику.

Теперь вы можете снова разделить высокие частоты на высокие и низкие, чтобы получить 4-полосный кроссовер и так далее, в зависимости от того, сколько драйверов в вашей системе.

Для более реалистичного представления вы можете увидеть выше, как будет выглядеть самый простой трехполосный кроссовер.

Баттворт 1-го порядка

Это тот же кроссовер, что и выше. Это самая простая конструкция кроссовера, очень популярная в аудиосистемах Hi-Fi с низким энергопотреблением. Более того, наклон частот драйверов, используемых в системе, будет хорошо суммироваться, чтобы дать точную частотную характеристику и отклик задержки. Может использоваться с высокой вероятностью успеха в трех- или многоходовых системах.Однако, если аудиосистема требует большой мощности, это не может быть оптимальным выбором. Из-за небольшого наклона в 6 дБ твитер может быть поврежден в стрессовых ситуациях, потому что x-over не обеспечивает должной защиты. Далее представлена ​​схема пассивного кроссовера для базового кроссовера 1-го порядка:

.

Чтобы узнать номиналы конденсатора и индуктора, вам необходимо знать импеданс динамиков и желаемую частоту, на которой вы хотите установить точку кроссовера.

Пояснение терминов:

  • C 1 — Конденсатор 1, измеряется в Фарадах.
  • L 1 — Индуктор 1, измеряется в Генри.
  • R H — Номинальное сопротивление высокочастотного динамика (твитера), измеренное в омах.
  • R L — Номинальное сопротивление низкочастотного динамика (вуфера), измеряемое в омах.
  • f C — частотная точка кроссовера.

Для расчета номиналов конденсатора и индуктора используйте следующие формулы:

  • C 1 = 1 / (2π * f C * R H ).
  • L1 = R L / (2π * f C ).

Баттерворта 2-го порядка

Конструкция кроссовера 2-го порядка имеет много типов, поскольку она имеет регулируемую добротность. Конструкция одинакова для любого типа, только значения компонентов будут различаться, что определит точный тип кроссовера. Когда мы говорим о конструкции Баттерворта 2-го порядка, возникает несколько проблем. Для настройки Баттерворта отдельные фильтры на 3 дБ ниже частоты кроссовера.Это означает, что когда вы их суммируете, вы получите провал на 3 дБ в точке кроссовера. Чтобы противостоять этому, вы можете изменить полярность, и график сместится вверх, и вы получите пик в 3 дБ в точке кроссовера. Обычно этот тип кроссовера не рекомендуется. Вот схема пассивного кроссовера для дизайна 2-го порядка:

Как видите, поскольку мы поднялись в порядке ранжирования, количество необходимых компонентов увеличилось на 2. Для расчета значений компонентов используйте следующие формулы:

  • C 1 = √2 / (4π * f C * R H ).
  • C 2 = √2 / (4π * f C * R L ).
  • L 1 = (√2 * R L ) / (2π * f C ).
  • L 2 = (√2 * R H ) / (2π * f C ).

Линквиц-Райли 2-го порядка

Кроссовер

Linkwitz-Riley можно встретить во всех четных заказах. Это означает, что существуют варианты 2-го, 4-го, 6-го и так далее. Что делает кроссоверы LR такими особенными, так это то, что две частотные кривые в сумме дают ровный отклик.Если мы сравниваем эту конструкцию с Баттервортом, появляются следующие различия: отдельные фильтры Баттерворта на 3 дБ ниже в точке кроссовера, а LR на 6 дБ ниже.

Как спроектировать громкоговорители — видеокурсы

Баттерворт имеет разность фаз 90 градусов, что означает, что две кривые в сумме дают усиление на 3 дБ. Однако у Linkwitz-Riley нет разности фаз, и две кривые в сумме дают усиление на 6 дБ.Линквица-Райли также называют квадратом Баттерворта, потому что он равен двум последовательным Баттервортам более низкого порядка. Например, два последовательных Баттерворта 1-го порядка равны Линквицу-Райли 2-го порядка, или два последовательных Баттерворта 2-го порядка равны Линквицу-Райли 4-го порядка, и так далее.

Что касается Linkwitz-Riley 2-го порядка, то схема пассивного кроссовера такая же, как и Butterworth 2-го порядка, но значения компонентов другие. Для расчета значений компонентов используйте следующие формулы:

  • C 1 = 1 / (4π * f C * R H ).
  • C 2 = 1 / (4π * f C * R L ).
  • L 1 = R L / (π * f C ).
  • L 2 = R H / (π * f C ).

Баттерворта 3-го порядка

Это хорошее решение для 2-полосной системы с крутизной спада 18 дБ / октава. Когда суммируются высокие и низкие кривые, они складываются в плоскую амплитуду, независимо от относительной полярности драйверов. Однако, поскольку Баттерворт 3-го порядка не может обеспечить отклик с плоской задержкой, они будут создавать проблемы с частотной характеристикой для многополосной системы.Если вы хотите использовать этот фильтр для трехполосной настройки, убедитесь, что вы максимально разнесены между двумя точками кроссовера.

Для этой конструкции необходимо инвертировать полярность твитера, чтобы получить наилучшую суммарную фазовую характеристику. Вот схема пассивного кроссовера для этой конструкции (обратите внимание, что полярность твитера перевернута):

Для расчета значений компонентов используйте следующие формулы:

  • C 1 = 1 / (3π * f C * R H ).
  • C 2 = 1 / (π * f C * R H ).
  • C 3 = 2 / (3π * f C * R L ).
  • L 1 = 3R L / (4π * f C ).
  • L 2 = R L / (4π * f C ).
  • L 3 = 3R H / (8π * f C ).

Линквиц-Райли 4-го порядка

Кроссовер Linkwitz-Riley 4-го порядка имеет очень сложную конструкцию, поскольку включает в себя большое количество компонентов, и к тому же стоит дорого.Он дает ровную суммарную частотную характеристику и из-за крутого спада 24 дБ / октаву обеспечивает отличную защиту твитеров. Этот тип не показывает плоскую фазовую характеристику, поэтому при многонаправленной настройке он может вызвать некоторые проблемы. Этот тип кроссовера рекомендуется по сравнению с кроссовером Баттерворта 3-го и 4-го порядка из-за его превосходной суммарной частотной характеристики и желаемых характеристик лепестков.

Вот схема пассивного кроссовера для LR4 и способ вычисления значений компонентов:

  • C 1 = 3√2 / (16π * f C * R H ).
  • C 2 = 3√2 / (8π * f C * R H ).
  • C 3 = 9√2 / (16π * f C * R L ).
  • C 4 = √2 / (8π * f C * R L ).
  • L 1 = (2√2 * R H ) / (9π * f C ).
  • L 2 = (√2 * R H ) / (π * f C ).
  • L 3 = (2√2 * R L ) / (3π * f C ).
  • L 4 = (√2 * R L ) / (3π * f C ).

Заключение

Единственными типами кроссоверов, которые обеспечивают плоскую сумму как для частотной характеристики, так и для фазовой характеристики, являются кроссоверы Баттерворта 1-го порядка или другие варианты 1-го порядка. Кроме того, они наименее сложные и самые дешевые. С другой стороны, они не обеспечивают адекватной защиты твитеров в мощной аудиосистеме. Линквиц-Райли 2-го и 4-го порядка отлично подходят почти для всех 2-ходовых систем.Для трехполосной настройки по крайней мере один из кроссоверов должен быть с постоянным напряжением, чтобы получить наиболее точную суммарную частотную характеристику. В пассивной кроссоверной сети нередко можно наткнуться на другие схемы, помимо фильтрующих частей, такие как: схемы компенсации импеданса, аттенюаторы, соответствующие уровням драйверов, схема защиты твитера и т. Д.


Список литературы
  1. Введение в дизайн громкоговорителей: второе издание Джона Л.Мерфи (True Audio, 2014). (партнерская ссылка Amazon)
  2. Источник изображения: ссылка.

Цифровой кроссовер / эквалайзер с открытым исходным кодом: HOWTO

Следующая установка может использоваться для реализации 2-х или 3-х полосного цифрового кроссовера (с эквализацией) для активных громкоговорителей. Он работает на ПК с Linux и использует только бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом. Моей целью было создание небольшого автономного устройства, которое можно разместить на полке рядом с усилителем: оно работает без дисплея, клавиатуры или мыши и выглядит так:

ПК — это небольшая коробка слева.Он бесшумный, всегда включен и не требует вмешательства пользователя.

Можно использовать эту систему для реализации xover / eq для Linkwitz Labs Pluto 2.1 или LX521. Для тех, кто заинтересован, я опубликую конкретные файлы конфигурации в разделе для владельцев форума Orion / Pluto / LX521: вместе с этим практическим руководством эти файлы можно использовать для создания DSP-версии аналогового сигнального процессора (ASP). для тех громкоговорителей. Я написал длинную статью, в которой подробно описал мою разработку реализации LX521; моя реализация Плутона аналогична.

Схематично установка выглядит так:

Вход может быть аналоговым (линейный) или цифровым (S / PDIF) для звуковой карты или же цифровым аудиофайлом, хранящимся на диске и декодируемым компьютером. Кроссовер / эквалайзер выполняется (в реальном времени) в программном обеспечении на ПК с выводом (4- или 6-канальным, цифровым или аналоговым) на многоканальную звуковую карту. На практике одна звуковая карта может обрабатывать как входы, так и выходы.

Регулятор громкости может быть восходящим (цифровым) или нисходящим (аналоговым), в зависимости от того, как вы хотите настроить вещи.ПК также может выступать в качестве медиа-сервера, запрограммированного так, чтобы весь вывод проходил через кроссовер / эквалайзер.

Оборудование:

Вам понадобится ПК с многоканальным аудиовыходом. Для автономного устройства, показанного на фотографии выше, вам понадобится небольшой ПК без вентилятора (без шума вентилятора) с твердотельным накопителем (SSD; еще меньше шума и более быстрое время запуска). Минимальные аппаратные характеристики скромные: я построил реализации LX521 на Shuttle XS35v2, Zotac zbox и даже на Raspberry Pi.

Для аудиоинтерфейса вам понадобится звуковая карта как минимум с 6 выходными каналами. Подойдет любая карта, поддерживающая объемный звук 5.1 или 7.1. Лучше всего, если карта поддерживает частоту дискретизации 44,1 кГц (стандарт для аудио компакт-дисков), поскольку повторная дискретизация на что-либо еще требует много дополнительных циклов процессора для правильной работы. Убедитесь, что на карте есть вход S / PDIF, если вы хотите использовать его в качестве источника звука. Я добился успеха с USB-портом Diamond Xtreme 7.1, USB-портом Creative XFi Surround 5.1 и встроенным аудиокодеком Intel AC97 на моем настольном ПК.

В качестве альтернативы можно отправить выходы кроссовера через HDMI, который поддерживает до 8 цифровых каналов. В этом случае вам понадобится дополнительное устройство для многоканального цифро-аналогового преобразования: в моей собственной установке LX521 я запускаю hdmi с моего Zotac zbox на устройство деэмбедирования звука hdmi, аналоговые выходы которого идут на усилитель AT6012. .

Программное обеспечение:

У вас должен быть установлен Linux. Любой дистрибутив должен работать, но для автономного «встроенного» модуля, как показано на рисунке выше, вам понадобится минималистичная установка, которая не запускает X-сервер.Я использую серверную версию Ubuntu, потому что это то, что я знаю, и ее легко установить.

Убедитесь, что установлены звуковые драйверы и утилиты ALSA: sudo apt-get install alsa alsa-base alsa-utils alsa-tools libasound2-plugins должен работать с любым дистрибутивом на основе Debian (например, Ubuntu).

Основным инструментом, который мы будем использовать для запуска DSP, является ecasound, поэтому убедитесь, что он установлен ( sudo apt-get install ecasound ).

Загрузите и установите rt-plugins, набор цифровых фильтров IIR (реализованных как плагины LADSPA), которые я написал для создания громкоговорителей xover / eq.Возможно, вам понадобятся дополнительные плагины из Computer Music Toolkit ( sudo apt-get install cmt ). В коллекции плагинов Стива Харриса также есть несколько полезных фильтров ( sudo apt-get install swh-plugins ).

Выполните команду cat / proc / asound / card , чтобы увидеть звуковые карты, идентифицированные ALSA. В одной из моих систем результат выглядит так:

 0 [Intel]: HDA-Intel - HDA Intel
             HDA Intel по адресу 0xff9f4000 irq 46
1 [UA25EX]: USB-аудио - UA-25EX EDIROL
             UA-25EX по адресу usb-0000: 00: 1d.0-2, полная скорость
2 [Устройство]: USB-Audio - USB-звуковое устройство
             Звуковое устройство USB на usb-0000: 00: 1d.2-1, полная скорость 

Здесь карта 2 с именем Device — это 7.1-канальный интерфейс USB, который я буду использовать в примерах. Запишите название устройства карты, которую вы хотите использовать. Запустите alsamixer , включите передний, объемный и центральный / LFE каналы на звуковой карте и установите их уровни на 100% (0 дБ).

Запустите aplay -L , чтобы вывести список доступных выходных pcms.Вот соответствующая часть вывода в моей системе:

 ...
Surround51: CARD = устройство, DEV = 0
Звуковое устройство USB, Аудио USB
Выход объемного звука 5.1 на передние, центральные, задние динамики и сабвуфер
Surround71: CARD = устройство, DEV = 0
Звуковое устройство USB, Аудио USB
Выход объемного звука 7.1 на передние, центральные, боковые, задние и низкочастотные динамики
... 

У вас должно получиться нечто подобное. Здесь Surround51 — это ПКМ, используемый для 6-канального вывода. Метки «Front, Center и т. Д.» Предназначены для использования объемного звука; для наших целей лучше рассматривать их как канал 1, канал 2 и т. д.Чтобы проверить выход, подключите дешевые мультимедийные динамики с питанием к одному из аналоговых выходных разъемов звуковой карты и запустите

.
 динамик-тест -D Surround51: устройство -c 6 -t wav 

(заменив Device именем устройства для вашей звуковой карты ). Для 4-канального выхода используйте -c 4 . В зависимости от вашего оборудования вам может потребоваться поэкспериментировать с разными именами ПКМ и / или аналоговыми выходами, чтобы заставить это работать. Отображение программного обеспечения на аппаратные каналы может варьироваться в зависимости от устройства; попробуйте все выходные гнезда, чтобы знать, на каких из них есть сигнал.

Наконец, чтобы протестировать вывод ecasound, скачайте chan_labels_6.wav и запустите

 ecasound -tl -i chan_labels_6.wav -f: 16,6,44100 -eadb: -24 -o alsa, surround51: Устройство 

(замена Surround51: Device на PCM и имена устройств, которые вы определили выше ). Будет воспроизведен непрерывный цикл 6-канальной записи голоса «… левый низкочастотный динамик… правый низкочастотный динамик… левый средний… правый средний… левый высокочастотный динамик… правый высокочастотный динамик… », идентифицируя каждый выходной канал по имени.Обратите внимание на то, какая метка играет на каком аналоговом выходе, так как то же назначение каналов используется в реализации 3-полосного кроссовера ниже.

Для двухполосного кроссовера вам понадобится только 4 выходных канала, в этом случае загрузите chan_labels_4.wav и вместо этого выполните следующую команду.

 ecasound -tl -i chan_labels_4.wav -f: 16,4,44100 -eadb: -24 -o alsa, surround51: Устройство 

Воспроизводит цикл «… левый низкочастотный динамик… правый низкочастотный динамик… левый высокочастотный динамик… правый высокочастотный динамик… ». Снова обратите внимание на то, на каких аппаратных выходах появляются различные метки.

2-полосный кроссовер :

Блок-схема обычного двухполосного кроссовера (включая эквализацию и / или другие фильтры) выглядит так:

Фильтры сгруппированы в три цепочки с названиями «предварительный», «высокочастотный динамик» и «низкочастотный динамик». Следующая командная строка ecasound будет реализовывать этот кроссовер:

 ecasound -z: mixmode, сумма -x \
         -a: pre -i: mysong.mp3 -pf: pre.ecp -o: loop, 1 \
-a: вуфер, твитер -i: петля, 1 \
-a: вуфер -pf: вуфер.ecp -кордер: 1,2,0,0 \
-a: твитер -pf: твитер.ecp -chorder: 0,0,1,2 \
-a: вуфер, твитер -f: 16,4,44100 -o: alsa, Surround51: устройство 

Принимает входные данные из (стерео) аудиофайла mysong.mp3 , применяет кроссовер и другие фильтры и выводит результирующий 4-канальный 16-битный необработанный PCM непосредственно на звуковую карту. Выходы низкочастотного динамика L / R появляются на каналах 1 и 2; левый / правый выходы твитера находятся на каналах 3 и 4 (тест, который вы выполнили выше, поможет определить, каким физическим выходам они соответствуют).

Различные аспекты этой команды могут быть изменены для обработки конкретных случаев использования: например, вы можете изменить входную и выходную битовую глубину или частоту дискретизации (при условии, что ваше оборудование совместимо), или вы можете захотеть обработать звук с цифрового или аналогового аппаратного входа вместо аудиофайла. Изменение -o: alsa, ... на -o: myoutput.wav вместо этого отправит 4-канальный вывод в файл, что может быть полезно для тестирования.

Обновление (14.09.2015) : Q : Что делает -x в команде ecasound? A : Ничего.Но я оставляю это там, когда хочу перенаправить аудиовыход в файл для тестирования. -x указывает ecasound обрезать выходной файл (если он уже существует) перед записью. Если вы никогда не используете вывод в файл, то можете спокойно не использовать его.

Файлы pre.ecp , tweeter.ecp и woofer.ecp определяют фактические цепочки фильтров с использованием синтаксиса ecasound (см. Справочную страницу). Каждая цепочка может иметь любое количество фильтров любого типа, ограниченное только фильтрами, доступными как плагины LADSPA или встроенными в ecasound.

Например, вот определения цепочки фильтров для типичного 2-полосного кроссовера, использующего цифровые фильтры IIR из плагинов RT и чистую задержку из cmt:

 # pre.ecp
pre = -el: RTparaeq, -8,5,82,2,6

# woofer.ecp
вуфер = -el: RTlr4lowpass, 1500 -el: RTlowshelf, 4.0,150,0.71

# tweeter.ecp
твитер = -el: RTlr4hipass, 1500 -el: delay_0.01s, 0.0019,1 -eadb: -4.5 

Здесь цепочка «pre» содержит только один фильтр: режектор -8,5 дБ на 82 Гц с Q = 2.6 (например, для подавления комнатного режима). Цепочка низкочастотного динамика состоит из низкочастотного фильтра Linkwitz-Riley 4-го порядка на частоте 1500 Гц, за которым следует полочный фильтр с усилением 4 дБ на низких частотах с центром на 150 Гц, Q = 0,71. Цепочка «твитера» состоит из фильтра высоких частот Linkwitz-Riley на частоте 1500 Гц, задержки 1,9 мс (для фазовой / временной синхронизации драйверов) и затухания 4,5 дБ (для соответствия чувствительности драйверов).

3-полосный кроссовер:

Топология обычного трехполосного кроссовера выглядит так:

Теперь у нас есть пять цепочек фильтров и, соответственно, более сложная реализация ecasound:

 ecasound -z: mixmode, сумма -x \
          -a: pre1 -i: mysong.mp3 -pf: pre1.ecp -o: loop, 1 \
          -a: pre2, вуфер -i: петля, 1 \
          -a: середина, твитер -i: петля, 2 \
          -a: pre2 -pf: pre2.ecp -o цикл, 2 \
          -a: вуфер -pf: woofer.ecp -chorder: 1,2,0,0,0,0 \
          -a: mid -pf: mid.ecp -chorder: 0,0,1,2,0,0 \
          -a: твитер -pf: твитер.ecp -chorder: 0,0,0,0,1,2 \
          -a: вуфер, мид, твитер -f: 16,6,44100 -o: alsa, Surround51: устройство 

Принимает входной сигнал от mysong.mp3 и выводит 6-канальный 16-битный необработанный PCM на звуковую карту с выходом низкочастотного динамика L / R на каналы 1 и 2, средние частоты на 3 и 4 и твитер на 5 и 6.Файлы pre1.ecp , pre2.ecp , woofer.ecp , mid.ecp и tweeter.ecp определяют соответствующие цепочки фильтров, как и в примере с 2-полосным кроссовером выше.

Путь сигнала в ecasound — 32-битная с плавающей запятой. Это обеспечивает практически неограниченный запас по пространству, поэтому отсечение между ступенями фильтра не вызывает беспокойства. Только на последнем этапе вывода сэмплы обрезаются до интервала [-1.0,1.0]. Самый простой способ отрегулировать общее усиление для предотвращения клиппирования на выходе — установить уровень в цепочке фильтров «pre1»; е.грамм. установка -eadb: -6.0 в pre1.ecp уменьшит общее усиление на 6 дБ на всех каналах.

В зависимости от того, как плагины LADSPA настроены в вашей системе, приведенные выше команды DSP будут работать либо с 32-, либо с 64-битными числами с плавающей запятой (моя коллекция rt-plugins по умолчанию имеет 64-битное значение, то есть с двойной точностью). Звук повторно квантуется на последней стадии вывода; если ваша звуковая карта только 16-битная, результирующий шум квантования может быть слышен при некоторых обстоятельствах.Стандартное средство — дизеринг перед повторным квантованием. К сожалению, ecasound не делает этого, но sox делает, поэтому один из подходов — передать звук через sox. В приведенных выше примерах просто замените -f: 16,6,44100 -o: alsa, surround51: Device следующим:

 -f: f32_le, 6,44100 -o: stdout | \
  sox -q -c 6 -r 44100 -b 32 -e float -L -t raw - \
  -e подписанный -c 6 -b 16 -t alsa Surround51: дизеринг устройства -s 

, который заставляет ecasound выводить 6-канальный необработанный PCM в 32-битном формате с плавающей запятой.Это передается по конвейеру в sox, который выполняет переквантование с дизерингом до 16 бит (с формированием шума) на всех 6 каналах и отправляет выходной сигнал на звуковую карту. (Большая часть этой команды связана с указанием формата входных и выходных потоков; их необходимо указывать явно при запуске необработанного PCM через конвейер. Изменение каждых 6 на 4 сделает эту работу для двухполосного кроссовера.)

Аналоговый вход

Чтобы обработать аналоговый вход линейного уровня, просто измените -i: mysong.mp3 в примерах выше на -i: alsa, hw: Device (или любое другое имя устройства ALSA, соответствующее вашему оборудованию). Используйте alsamixer , чтобы убедиться, что «линейный» вход включен и установлен в качестве устройства захвата по умолчанию.

Вам нужно позаботиться о настройке усиления входного уровня в alsamixer . Поиск оптимальной настройки — дело тонкое; это зависит как от выходного уровня аналогового источника, так и от чувствительности линейного входа звуковой карты.Слишком большое усиление приведет к цифровому отсечению; слишком мало — принесет в жертву отношение сигнал / шум и динамический диапазон. Вы можете просто прислушаться к признакам отсечения и соответствующим образом отрегулировать уровни, но лучший подход, вероятно, состоит в том, чтобы сделать цифровую запись, одновременно подавая на вход звуковой карты полноразмерный тестовый тон, например:

 ecasound -i: alsa, hw: Устройство -o: output.wav 

Проверьте output.wav на наличие отсечения, отрегулируйте входное усиление и / или аналоговый выход и повторяйте до тех пор, пока цифровая запись не начнет обрезаться.

Вход S / PDIF

Для обработки цифрового стереовхода S / PDIF просто измените -i: mysong.mp3 в приведенных выше примерах на -i: alsa, iec958: Device (или любой другой сигнал ALSA pcm, соответствующий входу S / PDIF на ваше оборудование). Используйте alsamixer , чтобы убедиться, что вход S / PDIF включен.

предупреждение: ваше оборудование S / PDIF, вероятно, ожидает входной сигнал 16 бит / 44,1 кГц, ecasound по умолчанию (если нет, вам нужно предшествовать первому -i : с подходящим -f : переключите, чтобы указать формат цифрового входного потока).В любом случае, вы должны убедиться, что выходная частота дискретизации вашего цифрового источника всегда соответствует указанной входной частоте дискретизации. Несоответствие частот дискретизации в интерфейсе S / PDIF может привести к выходу цифрового шума при высокой выходной громкости , что может иметь катастрофические последствия для драйверов громкоговорителей и / или ушей. Squeezebox Touch, например, будет выводить 96 кГц, если исходный материал имеет эту частоту дискретизации: не делайте этого, если ваш вход S / PDIF не поддерживает ее и вы не настроили звук правильно; вместо этого вам следует настроить squeezeboxserver на принудительную повторную выборку всего до 44.1кГц, или просто используйте аналоговые выходы. Я работаю над более элегантным решением этой проблемы.

Выход HDMI

Если ваш компьютер имеет выход hdmi, это предлагает привлекательный способ вывести кроссоверные выходы из ПК в цифровой форме: hdmi поддерживает до 8 каналов необработанного несжатого PCM с 24-битным разрешением. Затем необходимо отдельное устройство для преобразования всех каналов в аналоговые: деэмбеддер звука hdmi — один из вариантов; или используйте приемник hdmi, который добавляет удобство регулировки громкости в нисходящем потоке.

Если hdmi вашего ПК поддерживает звук PCM, выходной сигнал aplay -L будет выглядеть примерно так:

 ...
hw: CARD = NVidia, DEV = 3
   HDA NVidia, NVIDIA HDMI
   Прямое аппаратное устройство без каких-либо преобразований
hw: CARD = NVidia, DEV = 7
   HDA NVidia, NVIDIA HDMI
   Прямое аппаратное устройство без каких-либо преобразований
hw: CARD = NVidia, DEV = 8
   HDA NVidia, NVIDIA HDMI
   Прямое аппаратное устройство без каких-либо преобразований
hw: CARD = NVidia, DEV = 9
   HDA NVidia, NVIDIA HDMI
   Прямое аппаратное устройство без каких-либо преобразований
... 

Используйте alsamixer , чтобы включить все выходные каналы на карте. Вам нужно будет поэкспериментировать, чтобы определить, какое из перечисленных выше устройств будет принимать многоканальный поток PCM. См. Эту страницу для получения подробных инструкций, особенно Раздел 8 (этот документ относится к устройствам NVidia, но большая часть его применима в целом). В моем случае на Zotac zbox карта NVidia имеет индекс 1 (посмотрите / proc / asound / cards , чтобы проверить), поэтому я выполнил каждое из следующих действий:

 динамик-тест -c 6 -r 48000 -D hw: 1,3 -t wav
тест-динамик -c 6 -r 48000 -D hw: 1,7 -t wav
динамик-тест -c 6 -r 48000 -D hw: 1,8 -t wav
динамик-тест -c 6 -r 48000 -D hw: 1,9 -t wav 

Работало только hw: 1,3 , так что это устройство, которое нужно использовать.В ecasound, используя -f: s24_le, 6,44100 -o: alsahw, 1,3 дает 24-битный 6-канальный вывод через hdmi. (Здесь используется драйвер nouveau с открытым исходным кодом; с проприетарным драйвером NVidia звук через hdmi работает только при запущенном X-сервере.)

, обновление (20/6/2016): Я обнаружил серьезную проблему с выходом hdmi на «деэмбеддер аудио» Atlona HD570. При управлении с сигналами выше -15dBFS эта комбинация может генерировать дозвуковые искажения, которые выталкивают драйверы LX521 за пределы их отклонения, с последующим неприятным шумом и / или повреждением драйверов.Я еще не знаю причину, и даже не знаю, в компьютере ли проблема или в устройстве Atlona. Будьте осторожны и прочтите этот пост, если рассматриваете такой подход.

MPD — это жизнеспособная и легко настраиваемая замена squeezebox и других сетевых медиаплееров. Описанный здесь xover / eq может быть довольно легко встроен в mpd. Например, чтобы mpd отправлял свой вывод через приведенный выше пример двустороннего кроссовера, вы можете поместить следующее определение в свой mpd.conf :

 audio_output {
тип "труба"
название "DSP crossover / eq"
формат "44100: 32: 2"
Mixer_type "программное обеспечение"
        команда "ecasound -q -z: nodb -z: mixmode, sum
         -a: pre -f: s32_le, 2,44100 -i: stdin -pf: / etc / pre.ecp -o: loop, 1
-a: вуфер, твитер -i: петля, 1
-a: вуфер -pf: /etc/woofer.ecp -chorder: 1,2,0,0
-a: твитер -pf: /etc/tweeter.ecp -chorder: 0,0,1,2
-a: вуфер, твитер -f: 16,4,44100 -o: alsa, surround51: устройство
} 

Это создает выходной файл mpd, который передает 32-битный стереофонический PCM в ecasound, который затем применяет кроссовер и отправляет все 4 выходных канала на звуковую карту. Чтобы это работало, вам нужно собрать mpd из исходного кода с параметром --enable-pipe-output .Причина, по которой мы передаем данные в 32-битном формате, заключается в том, чтобы избежать добавления шума квантования, который возник бы, если бы mpd усек свой вывод до 16 бит после применения регулятора громкости.

Некоторые выразили обеспокоенность тем, что конфигурация mpd выше повторно дискретизирует все до 44,1 кГц, предотвращая «идеальное побитовое» воспроизведение аудиофайлов высокого разрешения. К сожалению, плагин mpd pipe выводит необработанные (без заголовка) pcm-данные: в настоящее время нет возможности передавать переменные формата потока (частота дискретизации, разрядность) в ecasound, чтобы он знал, как интерпретировать необработанные данные.Простое решение — преобразовать данные в один фиксированный формат перед их передачей в ecasound. Моя текущая звуковая карта поддерживает только 44,1 кГц, так что это хороший выбор для меня; если вы предпочитаете повторно семплировать до 96 кГц (и у вас есть совместимая звуковая карта), вам просто нужно изменить каждый случай с 44100 на 96000 в приведенной выше конфигурации mpd.

В качестве альтернативы, должно быть возможно избежать повторной выборки, если вывести mpd напрямую на виртуальное устройство alsa (вместо конвейерной передачи в ecasound), определенное через пользовательский звук .conf , который устанавливает фильтры ladspa xover / eq. Другие работали над этим подходом (см., Например, эту ветку), но я сам не пробовал. Лично я считаю, что форматы высокого разрешения и стремление к «идеальному побитовому» воспроизведению отвлекают от реальных проблем с качеством звука (всем следует прочитать отличную статью Монти 24/192). Если у вас достаточно мощности процессора, чтобы использовать преобразование частоты дискретизации наилучшего качества в реальном времени, повторная дискретизация будет акустически прозрачной.

  • В случае аппаратного (аналогового или цифрового) входа вы, вероятно, захотите, чтобы DSP запускался сразу же при загрузке.Вам просто нужно поместить соответствующую командную строку ecasound в ваш /etc/rc.local или аналогичный.
  • Чтобы предотвратить неприятные хлопки и удары при включении или выключении ПК, сначала отключите все входные и выходные каналы и сохраните настройки микшера ALSA, где они будут загружены при загрузке (выполнение alsactl store должно работать). Затем поместите соответствующие команды amixer в /etc/rc.local , чтобы выходы, которые вы хотите, включались только после загрузки системы.
  • Запуск DSP в программном обеспечении вызывает небольшую задержку (порядка 100 мс) в аудиопотоке, которая может быть заметна при запуске, остановке или переключении аудиодорожек. Это можно свести к минимуму, уменьшив размер буфера, который использует ecasound. Я обнаружил, что добавление -z: nodb -b: 256 к команде ecasound делает задержку незаметной в моей системе. Щелчки и всплывающие подсказки в выводе, вероятно, являются признаком недостаточного / переполнения буфера, что обычно можно исправить, увеличив размер буфера, например.грамм. с -b: 1024 .
  • Чтобы отрегулировать баланс левого / правого для конкретного выхода кроссовера (например, чтобы скорректировать изменчивость чувствительности драйвера, как это делает Pluto ASP), вы можете использовать синтаксис ecasound -eadb: gain, channel . Например. чтобы усилить сигнал правого высокочастотного динамика на 0,8 дБ, вы должны поместить -eadb: 0.8,2 в tweeter.ecp .

Все мои аудиоисточники (Logitech Squeezebox и mpd-сервер) на самом деле являются небольшими компьютерами под управлением Linux.Итак, я подумал, почему бы не использовать этот процессор и для цифровой обработки сигналов? В squeezebox отсутствуют как мощность процессора, так и многоканальный выход, но интегрировать кроссовер в mpd оказалось несложно.

С точки зрения качества звука программный DSP не имеет преимуществ перед более специализированным оборудованием (например, miniDSP или Behringer DCX2496). Но компьютеры обладают огромной экономией на масштабе (например, Raspberry Pi за 25 долларов), поэтому программный подход может быть менее затратным. Компьютеры будут становиться все меньше и дешевле, тогда как аппаратные блоки DSP, скорее всего, никогда не выиграют от такой экономии масштаба.

Но я специально хотел программное решение из-за его преимуществ для энтузиастов аудио DIY (то есть меня):

  • Его можно интегрировать с медиа-сервером (например, mpd) в рамках одного устройства, которое также может использоваться для других целей.
  • Делает доступной большую палитру фильтров и алгоритмов. Я могу написать свой собственный, чтобы предоставить все, чего не хватает, и я могу быть уверен в том, что на самом деле делают фильтры.
  • Программировать намного проще: на ноутбуке я могу делать это с позиции прослушивания.
  • Через ssh-соединение с ПК, на котором запущен DSP, можно из положения прослушивания переключаться между альтернативными конфигурациями xover / eq на лету. Это делает тесты / сравнения прослушивания с согласованием по уровню намного проще и надежнее в настройке и проведении.
  • Поскольку программное обеспечение и конфигурация имеют открытый исходный код, другие могут взять то, что сделал я, и улучшить его.

Digital Crossover — это усовершенствованная система управления динамиками с активным кроссовером

Использование активного цифрового кроссовера для вашей акустической системы — это инженерное преимущество, которое вы не должны упускать.

Если вам интересно, как работают колонки, и вы хотите узнать больше о самодельных колонках, узнайте все, что можно, о кроссоверах колонок.

Почему активные колонки и цифровые аудиоколонки — лучший способ слушать любимую музыку и фильмы?

Потому что это единственный лучший способ получить наиболее динамичный, прозрачный звук качества звука домашней колонки для колонок домашнего кинотеатра или студии звукозаписи.

За одним исключением: если вы слушаете свою музыку на пластинках, вам следует остановиться на аналоговых кроссоверах.Вы все еще можете оставаться активным, но вам нужно будет использовать активный аналоговый кроссовер.

Но; слушать любые цифровые медиа? Переходите на цифровые технологии для достижения наилучшего качества…

Я понимаю, что это очень смелые заявления, поэтому позвольте мне объяснить…

Ниже описан обычный способ воспроизведения сигнала, музыки или звука фильма.

Этот внутренний процесс одинаков для DVD, CD или музыкального файла.

Также дается описание цифрового кроссовера и объясняется, почему он лучше работает как с инженерной, так и с звуковой точки зрения.

Чтобы прочитать статью о создании колонок, подтверждающую эти факты, написанную другим автором, щелкните здесь.

Проблема с кроссовером старого пассивного динамика:

Компакт-диск воспроизводится на проигрывателе компакт-дисков. Внутренние цифро-аналоговые преобразователи, встроенные в проигрыватель компакт-дисков, преобразуют цифровой сигнал, снятый с диска, в аналоговый после чтения.

Затем проигрыватель отправляет аналоговый сигнал на аналоговые выходы. Аналоговый сигнал отправляется на аналоговый предусилитель или приемник. Аналоговый предусилитель или ресивер затем добавит регулятор громкости для управления усилителями мощности.

Усилители мощности передают мощность на динамики через акустические кабели. Затем активный сигнал поступает в пассивный кроссовер внутри динамика.

Здесь сигнал разделяется между динамиками ВЧ, СЧ и НЧ. Это делается для того, чтобы активированный сигнал не заставлял твитер воспроизводить глубокие басовые сигналы.

Низкочастотные звуковые волны длиннее, чем звуковые волны средних или высоких частот. Если высокочастотный динамик будет пытаться генерировать такие сигналы, ему придется перемещаться на очень большие расстояния, как это делает низкочастотный динамик.Некоторые драйверы динамиков, например, твитеры, обычно могут двигаться только на несколько миллиметров. В то время как в некоторых приложениях низкочастотные динамики могут сдвигаться на несколько дюймов.

Если бы высокочастотный динамик был задействован для создания такого сигнала, который «видит» низкочастотный динамик, он немедленно опустил бы звуковую катушку. Если бы сам по себе отклонение не привело к разрыву выводных проводов, возникающее тепло поджарило бы катушку в течение нескольких миллисекунд. Пассивный кроссовер внутри корпуса динамика защищает эти динамики от повреждений.

Но компоненты пассивного кроссовера внутри динамика создают еще одну проблему. Эти компоненты динамика забирают мощность из усилителя и превращают ее в тепло.

По сути, удаление сигнала от драйверов динамиков, который он не может адекватно воспроизводить.

В системе с пассивным кроссовером это вызывает множество других проблем и искажений на выходе динамика.

Фазовый сдвиг, сдвиг точки кроссовера (из-за нагрева и изменения значения компонентов), дополнительные искажения из-за мощности, проходящей через пассивные компоненты, уменьшение мощности, поступающей на драйвер (от усилителя), уменьшение коэффициента демпфирования и снижение точности импульсной характеристики.Это лишь некоторые из проблем.

Преимущество цифрового кроссовера:

Цифровая музыка сохраняется в виде единиц и нулей. Большинство людей это знает. Когда вы используете активный цифровой кроссовер, он выглядит так:

Воспроизводится цифровая музыка или файл. Цифровой выход делится на две или три части, необходимые для окончательного вывода динамика. Сигнал в цифровом виде разделяется на басы, средние частоты и твитер или на каждый выходной канал.

Здесь также можно применить цифровую коррекцию помещения

.Цифровой сигнал отправляется на цифро-аналоговый преобразователь и преобразуется в аналоговый.

Аналоговый сигнал передается от цифроаналогового преобразователя на аналоговый предусилитель, и применяется регулировка громкости. Аналоговый сигнал усиливается усилителями. (Для каждого «пути» динамика необходим один канал) (Для трехполосной стереопары потребуется 6 каналов предусилителя и усилителя.) Хотите знать, где их найти? Я получаю активные кроссоверы в Parts Express (Сделка дня) — каждый день выкладывают новые выгодные предложения.

Сигнал с питанием отправляется в громкоговоритель, где есть соединение для каждого «пути» или типа динамика динамика. Это означает, что усилитель напрямую питает громкоговоритель.

Ни один из вышеперечисленных пассивных компонентов не вводится в выходной сигнал.

Эти цифровые кроссоверы можно найти на сайте Parts Express — Бесплатная доставка каждый день для большинства заказов на сумму свыше 98 долларов (существуют ограничения). Введите «цифровые кроссоверы» в строку поиска в правом верхнем углу страницы Parts Express.

Вы также можете использовать ПК домашнего кинотеатра для реализации кроссоверов цифровых динамиков:

В отношении цифрового кроссовера есть несколько моментов. Качество цифро-аналогового преобразователя имеет большое значение. Не все созданы равными.

Обычная звуковая карта может выполнять цифро-аналоговое преобразование, но не ожидайте, что производительность будет такой же, как у более дорогих устройств.

Для питания динамиков вам потребуется больше каналов усилителя.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о