Разделительные фильтры в колонках
В многополосной акустике для воспроизведения различных частотных диапазонов используются отдельные динамики. Но как получается такое распределение сигнала? За него отвечает специальная схема — разделительный фильтр (кроссовер), который можно считать мозгом такой Hi-Fi акустики.
Двухполосная акустика Triangle Borea BR03 не может обойтись без разделительного фильтра
«Кроссовер – это устройство в акустической системе, создающее нужные рабочие частотные диапазоны для корректной работы динамиков».
Другими словами, кроссовер определяет то, какие частоты (диапазон частот) будет воспроизводить каждый динамик колонки. Но это еще не все. Разделительный фильтр фактически является посредником между усилителем и динамиками. Если в колонке не будет кроссовера, ее ВЧ-динамик, подключенный напрямую к усилителю, скорее всего просто сгорит. В любом случае колонка, в которой все динамики получают от усилителя одинаковый сигнал, будет звучать с большими искажениями.
Правила разделения частот
Правильное проектирование кроссовера в колонках требует не только инженерного таланта, но и бюджета, который войдет в общую стоимость будущей модели. Давайте кратко определим некоторую базовую терминологию, которая будет полезной в понимании работы кроссовера. Например, в двухполосной (оснащенной басовиком и твитером) акустике должен применяться кроссовер, состоящий из двух фильтров. Это фильтр высоких частот, который пропускает сигнал в этом диапазоне, но задерживает низкие частоты. И фильтр низких частот, который пропускает басы и задерживает ВЧ.
Высокочастотный динамик Triangle
Итак, вернемся к нашему твитеру, который просто физически не может воспроизводить низкие частоты. Чтобы этот динамик работал правильно, сигнал на него подают через ВЧ-фильтр. А для басовика, напротив, потребуется низкочастотный фильтр. В результате оба динамика зазвучат только на «своих» частотах, для воспроизведения которых и были разработаны.
Крутизна среза фильтра
У фильтра есть еще одна важная характеристика — крутизна среза. Здесь все немного сложнее. Она показывает, во сколько раз фильтр ослабляет сигнал и измеряется в дБ/октава. Степень крутизны среза фильтра определяет его порядок. Так, фильтр 1-го порядка имеет крутизну среза 6 дБ/октаву и ослабляет сигнал в 4 раза. Самый высокий (из применяемых в кроссоверах) показатель крутизны среза в 24 дБ/октаву имеет фильтр четвертого порядка. Фильтр с такой крутизной характеристики ослабит сигнал вне своей частоты пропускания в 256 раз. Чем выше порядок фильтра, тем сложнее он в реализации и тем больше электронных компонентов требуется для его создания. Некоторые изготовители устанавливают в свои колонки простые фильтры второго порядка, утверждая, что так лучше для звука: проще схема, а значит, меньше искажений. Более того, некоторая акустика вообще не имеет фильтра для НЧ-динамика. Увы, но на практике это может стать причиной плохого звучания колонок.
Низкочастотный динамик Triangle Antal 40th Anniversary
Простые или сложные фильтры?
Если в колонке НЧ-динамик не имеет фильтра, значит, он будет работать во всем частотном диапазоне. В некоторых случаях диапазон рабочих частот басовика может быть ограничен «сверху» за счет его конструкции. Однако это требует точной настройки параметров динамика (то есть, фактически, изготовления его на заказ), что теоретически конечно выполнимо, но довольно затратно. В случае же с обычным серийным басовым динамиком результатом отсутствия в кроссовере НЧ-фильтра станет появление призвуков на высоких частотах. И их заметность будет расти по мере увеличения общей громкости звука. Это особенно заметно у динамиков с жесткими диффузорами, которые могут начать «звучать» на высоких частотах даже при наличии НЧ-фильтра низкого порядка.
Простой разделительный фильтр низкой стоимости
Фильтры первого порядка плохо справляются с низкими частотами, из-за чего могут возникнуть проблемы в работе твитера. При их использовании нагрузка на ВЧ-динамик может возрасти. И если включить музыку слишком громко, твитер просто сгорит. Кроме того, с таким кроссовером звучание колонки на высокой громкости может стать менее детализированным и прозрачным. Можно сказать, что простой кроссовер почти всегда даст больше искажений в звуке, чем правильно рассчитанный сложный. Разумеется, если для изготовления обеих разделительных фильтров использовать компоненты низкого качества — простая схема, содержащая меньшее количество компонентов, вполне может иметь преимущество. Но только в этом случае.
Высококлассный разделительный фильтр Triangle
В принципе, качество разделительного фильтра в колонке можно определить просто по его внешнему виду. Жаль, что многие из нас лишены этой возможности. Если кроссовер маленький и состоит из небольшого количества деталей — скорее всего, на нем просто сэкономили при изготовлении акустики. Разумеется, речь не идет о моделях класса High End, конструкция которых может быть весьма экзотической.
Что такое встроенный кроссовер в автомагнитоле
Магнитолы
Кроссоверами называют разделительные фильтры частот для автомобильной акустики. Эти фильтры разделяют сигнал в многополосных колонках на низкие, средние и высокие частоты. Необходимо учитывать перед ремонтом или заменой встроенного кроссовера в магнитоле, что это 1 из ключевых компонентов автомобильной аудиосистемы наряду с усилителем.
Что это и принцип работы
В силу своих конструктивных особенностей динамики автомагнитолы не способны воспроизводить полный спектр частот. В автомобилях устанавливают несколько динамиков, каждый из которых работает в ограниченном диапазоне. Кроссовер в музыке является основным компонентом многополосной аудиосистемы. Благодаря этой детали динамики, разработанные для воспроизведения высоких частот, получают предназначенный для них сигнал.
Если бы такое устройство отсутствовало, высокочастотные динамики могли бы получить сигнал, который предназначен для сабвуфера. Чем больше каналов поддерживает устройство, тем больше можно установить динамиков.
Кроссовер для динамиков и сабвуфера изготавливается из 2 основных компонентов: конденсатора и катушки индуктивности. Эти простейшие реактивные элементы дифференцируют сигнал.
Разновидности и особенности
Кроссоверы, которые входят в состав автомобильных аудиосистем, делятся на 2 основные категории: активные и пассивные. Пассивный элемент — это более распространенная разновидность, которая чаще встречается в продаже. Пассивное устройство не нуждается в дополнительном питании, владельцу автомобиля проще и быстрее установить его.
Недостаток такого элемента — низкое качество. Из-за пассивного принципа работы устройство забирает часть энергии фильтра, чтобы поддержать свою работоспособность.
При этом реактивные элементы работающего на пределе устройства изменяют сдвиг по фазе, из-за чего пользователь аудиосистемы не может настраивать частоты максимально точно.
Активные элементы лишены этого недостатка. У них более сложное внутреннее устройство, и за счет этого потоковый звук лучше фильтруется. Кроме катушек и емкостей такие устройства содержат дополнительные полупроводники, но при этом обладают более компактными размерами. Активные элементы редко продаются в качестве отдельной аппаратуры, но всегда устанавливаются в автомобильных усилителях.
Критерии выбора
Выбирая кроссовер, нужно внимательно изучить технические характеристики. На рынке представлены отдельные устройства, предназначенные только для сабвуфера или высокочастотных динамиков. Если пользователь планирует установить в аудиосистему 2 усилителя, рекомендуется выбрать 3-канальные кроссоверы с выходами для сабвуфера и колонок.
Одним из наиболее важных параметров считается крутизна спада фильтра, или порядок частоты среза. Чтобы можно было разместить сабвуфер в салоне автомобиля, крутизна спада должна составлять не менее 18 дБ. В противном случае низкочастотный динамик начнет выдавать искаженный звук.
Для узкополосного сабвуфера рекомендуется использовать кроссовер с характеристикой затухания до 12 дБ. Частота отсечки сигнала будет варьироваться в пределах 75-150 Гц. Желательно, чтобы для этого диапазона была предусмотрена 3-ступенчатая регулировка. Более хорошие результаты показывает плавная регулировка отсечки, которая позволяет легко и быстро производить настройки частоты среза для сабвуфера. Если высокочастотные динамики работают с кроссоверами более высокого качества, чем у сабвуфера, то это негативно отразится на восприятии звука.