Что такое аудио кроссовер

Что такое аудио кроссовер

Каждый современный динамик довольно ограничен в своих возможностях, так как не способен воспроизвести весь спектр звуковых частот. Его эффективная работа определена определенным диапазоном воспроизводимых частот, причем ширина этого диапазона довольно небольшая. Ограничения по частоте связаны с резонансной частотой подвижной системы его конструкции (верхняя граница) и механическими свойствами диффузора, такими как масса и жесткость (нижняя граница). Звук, выходящий за пределы частотного диапазона динамика, искажается, либо существенно снижается звуковое давление. Напомним, что человеческое ухо воспринимает звуковые сигналы частотой 20 -20 000 Гц, это довольно широкий диапазон и он точно шире диапазона, который может выдавать любой динамик. Выход есть: использовать несколько динамиков! Гениально, правда? Осталось только разделить весь диапазон звукового сигнала на диапазоны для отдельных динамиков, входящих в акустическую систему. И в этом нам помогают кроссоверы звука.

Что такое кроссовер звука? Это встроенное или отдельное устройство, призванное разделять звук на частотные диапазоны для определенных типов динамиков. Это своего рода фильтр, который отсекает ненужные частоты, пропуская только определенный диапазон. Дело в том, что конструкция динамиков предполагает их работу на определенной частоте, иначе звуковая картина портится, либо динамики просто могут выйти из строя. Например, твитер рассчитан на воспроизведение высоких частот и подача сигнала низкой частоты, да и еще и высокой мощности может привести к тому, что динамик просто «сгорит». Поэтому следуем простому правилу: на высокочастотные динамики подаем высокие частоты, на низкочастотные -низкие, а на среднечастотные (мидвуферы) – средние. Всё просто, не так ли? Осталось только разделить входной сигнал по соответствующим частотным диапазонам. Этим и занимается кроссовер.

Кроссовер представляет собой пару электрических фильтров, обрезающих «лишние» частоты. Поэтому основной характеристикой фильтра является частота среза – это минимальная частота пропускаемого сигнала, частоты ниже будут фильтром срезаны. Например, частота среза двухполосного кроссовера 1000 Гц означает, что один фильтр кроссовера (high-pass фильтр) пропускает только частоты выше 1000 Гц, остальные срезает, другой фильтр (low-pass) наоборот, пропускает частоты ниже 1000 Гц, срезая высокие. Трехполосные кроссоверы имеют еще и среднечастотный фильтр (band-pass), пропускающий только средний диапазон частот.

На графике частоты среза кроссовера можно определить как точки пересечения двух или трех кривых.

Порядок чувствительности кроссоверов

Порядок чувствительности — это одна из основных характеристик кроссовера, показывающая как относится интенсивность выходного сигнала кроссовера (выраженная в Дб (dB)) к частоте входного сигнала при постоянной интенсивности входного сигнала. Чувствительность или крутизна среза характеризуется отношением dB/octave и она всегда кратна 6. Так кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB/octave, второго — 12 dB/octave, третьего — 18 dB/octave, четвертого — 24 dB/octave. Что это означает? Рассмотрим на примере.

Например low-pass фильтр третьего порядка с частотой среза 100 Гц срезает частоты выше 100 Гц, и срезание это будет по следующей схеме: частоты выше 100 Гц потеряют на выходе из фильтра свою интенсивность кратно 18 dB в зависимости от октавы, в которую они входят. Таким образом, частота 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 т.д. Менее чувствительный low-pass фильтр первого порядка будет делать то же самое, только ненужные октавы будут ослабевать не на 18 Дб, а на 6 Дб в зависимости от октавы.

Таким образом, фильтры в кроссовере не сразу срезают ненужные частоты, а постепенно с разной чувствительностью в зависимости от своего порядка.

Кроссоверы четвертого порядка практически не применяются на практике. Конструкция кроссовера четвертого порядка была усовершенствованна Линквицем и Рили, которые соединили последовательно два кроссовера Баттерворта второго порядка для твитера, и то же самое для басового динамика. Кроссовер Линквица-Рили не имеет фазовых сдвигов и позволяет проводить временную коррекцию для динамиков, не работающих в одной физической плоскости. Данные кроссоверы имеют самые лучшие акустические характеристики.

Читайте также:  Как добавить программу в список исключений антивируса

Пассивные и активные кроссоверы

Как вы, наверное, уже догадались, активный кроссовер требует внешнего питания, пассивный — нет. Но это не все отличия между этими двумя типами кроссоверов.

Активный кроссовер обрабатывает сигнал, поступающий с предусилителя головного устройства и в звуковой системе подключается до усилителя мощности. Причем обычно это два-три усилителя (в зависимости от кроссовера: двух- или трехполосный), так как каждый сигнал, полученный на выходе из кроссовера, нужно усиливать отдельно от других. Активные кроссоверы обходятся недешево, поэтому используются в дорогих звуковых системах высокого качества.

Активные (они же электронные) кроссоверы содержат множество активных фильтров, управляя которыми, можно с легкостью изменять частоту среза любого канала. Активные кроссоверы могут иметь любой порядок чувствительности. Активные кроссоверы имеют только один недостаток – стоимость.

В отличие от активного, пассивный кроссовер получает сигнал с усилителя, поэтому устанавливаются непосредственно перед динамиками. И хотя акустические возможности пассивных кроссоверов более скромные, чем акустических, грамотное их применение поможет получить хорошие результаты и сэкономить финансы.

При чувствительности кроссовера менее 18 dB/octave пассивные кроссоверы работают очень неплохо, при большей чувствительности хороший результат обеспечат только активные кроссоверы. Сфера применения пассивных кроссоверов распространяется, как правило, на твитеры и среднечастотные динамики. При их использовании для низкочастотных динамиков необходимо быть уверенным в высоком качестве конденсаторов и катушек, что определяет стоимость таких кроссоверов, приближая ее к стоимости активных кроссоверов.

Особое внимание при выборе пассивного кроссовера нужно уделять его способности выдерживать пиковые нагрузки, которые создает усилитель. В целом, пассивные кроссоверы переносят перегрузки плохо. К тому же пиковые интенсивности сигнала, которые поступают от усилителя, могут менять частоту среза фильтров. Ко всему прочему, перегруженный фильтр ослабляет звуковой сигнал (дэмпинг).

Настройка кроссовера

Настройка кроссовера в основном заключается в правильном выборе частоты или частот среза. Для трехполосного кроссовера необходимо определить две частоты среза (две точки на графике), первая из которых определяет частоту среза для сабвуфера (low-pass) и начало среднечастотного диапазона для мидвуфера, а вторая — определяет частоту окончания среднего диапазона и начальную частоту высокочастотного диапазона для твитера (high-pass). В процессе настройки ориентироваться стоит исключительно на частотные характеристики динамиков, не перегружая «лишними» для них частотами.

Некоторые кроссоверы позволяют настроить не только частоту среза того или иного фильтра, но отрегулировать и крутизну спада амплитудно-частотной характеристики. Активные кроссоверы также позволяют настроить фильтры подавления инфранизких частот.

Если в акустической системе используют активные сателлиты и пассивный сабвуфер с усилителем, то звуковая картина часто звучит не совсем привлекательно: их звуковые потоки будут мешать друг другу, накладываясь и создавая резонансы либо провалы звучания. Исправить ситуацию можно двумя способами: использовать усилитель с кроссовером либо использовать общий усилитель для сабвуфера и сателлитов, но саб должен иметь в этом случае встроенный кроссовер (как, например, модель BEHRINGER B1800X PRO EUROLIVE).

Надеемся, информация была вам полезна. Также полезна, как кроссоверы в организации звучания акустических систем. Успехов в творчестве!

Каждый, кто хоть как то связанзанималсязанимается аудио аппаратурой, задавался вопросом кроссоверов. Для многих эта «коробочка» остается тайной, и разбираться, что это, зачем и как оно работает не обязательно. Замечу, что данный компонент является необходимым для создания качественной акустической системы. Все дело в том, что ни один динамик не сможет воспроизводить весь спектр частот в силу своих особенностей. Путей обхода несколько: установка «блинов», но этот вариант не позволит добиться отменного качества, и установка 2-3 полосной акустики. Для примера возьмем 2 полоску. Она состоит из среднечастотного и высокочастотного динамика (твитера). Это позволяет каждому из компонентов отвечать за конкретный диапазон частот, в результате чего мы получаем более четкую картину, нежели эту роль исполнит просто широкополосный динамик. А роль кроссовера? Кроссовер – основной компонент многополосной аудио системы. Именно он заставляет «пищать» твитеры и создавать атмосферу среднечастотники. Именно он разделяет входящий сигнал на диапазоны частот (одно из названий кроссовера – ФИЛЬТР). Из вышесказанного уже можно сделать вывод: чем больше каналов кроссовера – тем больше динамиков – тем интереснее атмосфера .

Читайте также:  Солнечные батареи от тесла

Подавляющее большинство кроссоверов состоит из всем известных компонентов: конденсаторов и катушек индуктивности. Кстати по количеству реактивных элементов происходит разделение на несколько групп (цена-качество). Почему конденсаторы и катушки? Дело в том, что это простейшие реактивные элементы способны дифференцировать сигнал, в частности конденсаторы отвечают за высокие частоты, в то время как катушки за низкие. Оперируя ими, мы получаем простейший фильтр частот. Вдаваться в законы физики, для объяснения этих процессов, я не буду, но заинтересовавшиеся смогут найти нужную информацию в учебниках (технари могут вспомнить LC-CL цепи). Что касается количества, оно определяет порядок кроссовера. 1 – один элемент, 2 — два. Так вот от количества элементов (от порядка) зависит фильтрация невостребованных частот для определенного канала. Разумно предположить: чем больше реактивных элементов, тем лучше. Фильтрация невостребованных частот имеет свое название, с которым наверное многие сталкивались: КРУТИЗНА СПАДА. Это размерная величина, единица ее измерения – ДБ ОКТАВУ. Что такое октава мы обсуждали в теме про эквалайзеры. Про децибелы заинтересовавшиеся так же могут найти информацию. Как мы уже отметили, крутизна спада зависит от порядка фильтра и на оборот. Зависимость выглядит следующим образом: крутизна спада в 6 раз больше порядка.
Порядок кроссовера не является основным критерием разделения на группы. Делятся же они на ПАССИВНЫЕ и АКТИВНЫЕ. И у тех, и у других есть свои плюсы и минусы. Я постараюсь объяснить основные моменты.
Пассивные кроссоверы – самый распространенный тип . В большинстве случаев мы встречаем именно их. Как можно понять из названия – пассивные не требуют дополнительного питания, а следовательно процесс установки заметно упрощается. Однако быстро не значит хорошо. В силу своей пассивности часть работы затрачивается усилителя тратится на работоспособность самого фильтра, а реактивные элементы вносят свои корректировки в сдвиг по фазе. Возможно это не самый существенный недостаток, но к нему добавляется отсутствие возможности тонкой настройки.
Активные кроссоверы исключают недостатки предыдущих. Дело в их устройстве. Они состоят не только из емкостей и катушек но и транзисторов, что позволило существенно уменьшить габариты изделия. Как отдельный девайс они встречаются реже, однако любой автомобильный усилитель имеет на своем борту встроенные активный фильтр (вспоминаем потенциометрыкрутилки на усилителе с указанием выбираемых частот).
Наверное это самое основное, что можно рассказать о кроссоверах. Надеюсь наша статья вам хоть как то поможет в выборе и развеет мрак над этим устройством.

При установке современной стереосистемы в автомобиль владелец должен правильно подобрать кроссовер. Выбор этот достаточно прост, если знать и понимать, что это и для чего предназначено, а также в составе какой системы данное устройство будет работать. Итак, давайте разберемся, что такое кроссовер для акустики.

Характеристика, предназначение

Кроссовер – это специальное оборудование в комплекте акустической системы, главная функция которого заключается в подготовке нужного диапазона частот для каждого динамика. Как известно, любая акустическая система разработана под конкретный диапазон рабочих частот. Выход сигнала, подающегося на колонку, за границы диапазона может привести к искажению звука.

В обычных условиях функция высокочастотных динамиков – воспроизведение звуков только на высоких частотах. Низкочастотные акустические системы работают отдельно. Иногда устанавливаются даже в разных местах салона. То же самое касается и звуков средней частоты. Они подаются только на динамик, выдающий средние частоты.

Поэтому для качественного воспроизведения музыкальных треков в автомобиле необходимо выделять определенные частоты и подавать их строго на конкретные динамики. Для этого и нужен кроссовер для акустики.

Как устроен

Конструкция устройства достаточно проста. Это два частотных фильтра, работающих по следующему принципу. Так, когда частота разделения составляет 1000 Гц, один из двух фильтров станет выделять частоты, которые ниже данного показателя. Второй же фильтр будет работать с полосой частот выше отметки. Фильтры имеют свои названия. Лоу-пасс предназначен для работы с низкими частотами до 1000 Гц. Хай-пасс будет обрабатывать только частоту, находящуюся в диапазоне выше 1000 Гц.

Читайте также:  Цвет плиток windows 10

По такому принципу функционируют двухполосные устройства. Однако на современном рынке есть и трехполосный кроссовер. Главное отличие здесь – это еще один фильтр, способный обрабатывать средние частоты в диапазоне от 600 до 1000 Гц.

Больше каналов фильтрации звуковой частоты и подача их на соответствующие этим частотам динамики ведет к более качественному звуку в салоне автомобиля.

Технические особенности кроссоверов

Большинство современных приборов представляют собой катушки индуктивности и конденсаторы. В зависимости от числа и качества изготовления этих элементов формируется стоимость изделия.

Зачем в кроссовер для акустики входит конденсатор и катушка? Это наиболее простые реактивные детали. Они без особых затрат способны обрабатывать различные звуковые частоты.

Число реактивных деталей влияет на разрядность фильтров: 1 – используется один элемент, 2 – два элемента. В зависимости от числа реактивных деталей, а также схемы кроссовера система фильтрует по-разному те частоты, которые не подходят для конкретных каналов. Можно предположить: чем больше в схеме будет реактивных элементов, тем лучше кроссоверы акустических систем будут фильтровать сигнал. Схемы фильтрации имеют определенную характеристику. Это так называемая «крутизна спада». Другими словами, это чувствительность. В зависимости от уровня «крутизны спада», всю представленную на рынке продукцию может разделить на модели первого, второго, третьего и четвертого класса.

Активное и пассивное оборудование

Пассивный кроссовер для акустики – это наиболее распространенное решение. Его часто можно встретить на современном рынке. Как видно из названия, для работы этому прибору не нужно дополнительное питание. Поэтому владельцу автомобиля будет гораздо быстрее и проще выполнить монтаж звуковой аппаратуры. Недостаток этой группы устройств в том, что простота не всегда является гарантией качества.

За счет пассивной схемы система берет часть энергии для обеспечения работы фильтра. В это же время реактивные детали меняют фазовый сдвиг. Естественно, это далеко не самый серьезный недостаток. Однако не получится максимально тонко выполнить частотную коррекцию.

Как настроить устройство правильно?

Для того чтобы получить максимально качественный звук в автомобиле, необходимо правильно подобрать частоту, при которой все лишнее будет срезаться. В случае с активным прибором, рассчитанным на три полосы, нужно найти две точки среза. Первая обозначит грань в диапазоне между низкими и средними частотами. Вторая – это разница между средней и высокой частотой.

Как правильно рассчитать своими руками?

Расчет кроссовера для акустики – это важный процесс. Еще ни один производитель не смог изготовить идеальную акустическую систему, которая бы могла качественно воспроизводить звук в разном диапазоне. Для низких частот используют сабвуферы. Для средних применяются среднечастотные динамики. Но когда весь этот комплекс начнет звучать, то может возникнуть определенная путаница. Вот для чего нужен кроссовер в акустике – чтобы на конкретную акустическую систему шел сигнал только определенной частоты.

Но как же быть, если нужно разделять звук на частоты по другому принципу? Вручную ничего считать не придется – в наше высокотехнологичное время даже для самых простых операций существует ПО. Вот и для этих расчетов существует программа, например Crossover Elements Calculator.

Первым делом в программу вводят показатель сопротивления динамиков НЧ и ВЧ, который зачастую составляет 4 Ома. Далее вводят частоту, которую прибор должен разделять. Тут же вводят и порядок кроссовера. Затем нажимают на кнопку и ждут, пока программа выдаст результат. В результате она выдаст схему, где будут указаны нужные конденсаторы и катушки под введенные параметры.

Особенности выбора

Рынок предлагает большой выбор устройств, которые различаются по качеству, стоимости, конкретным производителям. Выбрать кроссовер для акустики непросто – нельзя просто взять и купить то, что понравилось. Выбор делают под определенные акустические системы.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет кроссовер и какие функции он выполняет. Как видите, это достаточно важный элемент в акустической системе автомобиля.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector