Аудио кроссовер что это такое?

Аудио кроссоверы

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!

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

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.

Читайте также  Где находится предохранитель электроусилителя руля на гранте?

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:

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.

AlexGolf2 › Блог › О аудио кроссоверах.

Кроссоверы- это устройства в звуковых системах, которые создают нужные рабочие частотные диапазоны для динамиков. Динамики сконструированы таким образом, чтобы работать в определенном частотном диапазоне. Они не приемлют частоты, не входящие в эти рамки. Если на высокочастотный динамик (твитер) подать низкую частоту, то звуковая картина испортится, а если сигнал еще и мощный, то твитер «сгорит». Высокочастотные динамики должны работать только с высокими частотами, а низкочастотные динамики должны получить от общего звукового сигнала только низкочастотный диапазон. Оставшаяся средняя полоса достается среднечастотным динамикам (мидвуферы). Следовательно, задача кроссоверов заключается в разделении звукового сигнала на нужные (оптимальные) частотные полосы для соответствующих типов динамиков.

Проще говоря, кроссовер — это пара электрических фильтров. Допустим, кроссовер имеет частоту среза равную 1000 Гц. Это означает, что один из его фильтров срезает все частоты ниже 1000 Гц и пропускает только частоты выше 1000 Гц. Такой фильтр называют high-pass фильтром. Другой фильтр, пропускающий частоты ниже 1000 Гц называется low-pass, . Графически работа этого кроссовера представлена на рисунке 3. Точка пересечения двух кривых есть частота среза кроссовера равная 1000 Гц. В трехполосных кроссоверах присутствует еще и среднечастотный фильтр (band-pass), который пропускает только средний диапазон частот (приблизительно от 600 Гц до 5000 Гц.) На рисунке изображена частотная характеристика трехполосного кроссовера.

Порядок чувствительности — это отношение интенсивности выходного сигнала (dB) кроссовера к частоте входного сигнала при условии, что интенсивность входного сигнала постоянна. Обычно чувствительность (крутизну среза) характеризуют как отношение dB/octave. В силу многих математических причин чувствительность кроссоверов всегда кратна 6 децибелам на октаву (6 dB/octave). Кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB/octave. Кроссовер второго порядка имеет чувствительность 12 dB/octave, третьего порядка — 18 dB/octave, и чувствительность кроссоверов четвертого порядка равна 24 dB на октаву.
Рассмотрим low-pass фильтр третьего порядка с частотой среза равной 100 Гц. Как уже говорилось выше, этот кроссовер пропустит только частоты ниже 100 Гц, а частоты выше 100 Гц срежет. Срезание частот будет происходить следующим образом: все частоты выше 100 Гц будут терять на выходе из фильтра свою интенсивность кратно 18 dB в зависимости от октавы, в которую они входят. То есть, частота в 200 Гц (первая октава выше частоты среза) потеряет свою интенсивность на 18 Дб, интенсивность частоты в 400 Гц (вторая октава) упадет на 36 Дб, 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. Чувствительность таких кроссоверов равна 18 Дб на октаву, и они имеют хорошие фазовые характеристики при любой полярности. Негативная черта кроссоверов III-го порядка — неприемлемость использования временных задержек для устранения проблем, связанных с динамиками не излучающими на одной и той же вертикальной плоскости.

Кроссоверы четвертого порядка. Кроссоверы Баттерворта четвертого порядка имеют высокую чувствительность равную 24 дБ на октаву, что резко уменьшает взаимовлияние динамиков в области разделения частот. Сдвиг по фазе составляет 360 градусов, что фактически означает его отсутствие. Однако величина фазового сдвига в данном случае непостоянна и может привести к неустойчивой работе кроссовера. Эти кроссоверы практически не применяются на практике.
Оптимизировать конструкцию кроссовера четвертого порядка удалось Линквицу и Рили. Данный кроссовер состоит из двух последовательно соединенных кроссоверов Баттерворта второго порядка для твитера, и тоже самое для басового динамика. Чувствительность их также равна 24 дБ на октаву, однако уровень выходного сигнала на каждом фильтре меньше на 6 дБ, чем уровень выходного сигнала кроссовера. Кроссовер Линквица-Рили не имет фазовых сдвигов и позволяет проводить временную коррекцию для динамиков, не работающих в одной физической плоскости. Эти кроссоверы по сравнению с другими конструкциями дают самые лучшие акустические характеристики.

Конструирование пассивных кроссоверов

Как говорилось выше, пассивный кроссовер состоит из конденсаторов и катушек индуктивности. Для того, чтобы собрать пассивный кроссовер первого порядка необходимо иметь один конденсатор и одну катушку индуктивности. Конденсатор устанавливается последовательно на твитер (high-pass filter), а катушка последовательно на вуфер (low-pass filter). Номинальные значения индуктивности для катушки ((H — микрогенри) и емкости ((F — микрофарады) приводятся в таблице в зависимости от желаемой частоты среза кроссовера и сопротивления динамиков.
Кроссовер I порядка (6 dB/octave)

К примеру, подберем емкость и индуктивность для кроссовера с частотой среза 4000 Гц при сопротивлении динамиков 4 Ом. Из вышеприведенной таблицы находим, что емкость конденсатора первого порядка должна быть равной 10 мФ, а индуктивность катушки 0.2 мГ.
Для определения номинальных значений компонентов для кроссовера второго порядка (12 дБ/октава) необходимо значения из этой же таблицы для конденсатора умножить на коэффициент равный 0.7, а значение для катушки индуктивности умножить на коэффициент 1.414. Надо помнить, что для кроссовера второго порядка необходимо два конденсатора и две катушки индуктивности. Составим кроссовер второго порядка для частоты среза 4000 Гц. Для определения значений для обоих конденсаторов умножаем значение из таблицы 10 мФ на коэффициент 0.7 и получим 7мФ. Далее, значение индуктивности 0.2 мГ умножим на коэффицент 1.414 и получим значение индуктивности для каждой катушки 0.28 мГ. Один из этих конденсаторов устанавливается последовательно на твитер, а второй параллельно на вуфер. Одна катушка параллельно на твитер, а вторая последовательно на вуфер.

Читайте также  Как снять блок предохранителей на приоре?

Пассивные и активные кроссоверы

Отличие между эти двумя типами кроссоверов очень простое. Активный кроссовер требует подвода питания извне, а пассивный — нет. В силу этого активный кроссовер занимает место в звуковой системе до усилителя, обрабатывая звуковой сигнал с предусилителя головного устройства (допустим, автомагнитолы). Далее, после активного кроссовера устанавливаются два или три усилителя мощности. Один усилитель в этом случае не ставится, так как нет смысла разделенные активным кроссовером сигналы сводить в усилителе в единый сигнал. Разделенные сигналы надо усиливать по отдельности. Как видим, активные кроссоверы применяются в дорогих звуковых системах высокого качества.
Пассивные кроссоверы обрабатывают уже усиленный сигнал и устанавливаются перед динамиками. Возможности пассивных кроссоверов ограничены по сравнению с активными, однако их правильное применение может дать хорошие результаты при минимальных финансовых затратах. Пассивные кроссоверы хорошо себя зарекомендовали при требовании к порядку чувствительности менее 18 дБ на октаву. Выше этого предела хорошо работают только активные кроссоверы.

Пассивные кроссоверы в основном применяются для обработки сигнала твитеров и среднечастотных динамиков. Для низкочастотных динамиков эти кроссоверы применять можно, однако резко возрастает требование в качеству конденсаторов и катушек индуктивности, что приводит к их удорожанию и увеличению в размерах. Пассивные кроссоверы плохо переносят перегрузки. Пиковые интенсивности сигнала, поступающие от усилителя, могут менять частоту среза фильтров. Кроме того, перегруженный фильтр ослабляет звуковой сигнал (damping). Поэтому при выборе пассивных кроссоверов обращайте внимание на их способность выдерживать пиковые нагрузки, создаваемые усилителем.
Активные (или электронные) кроссоверы представляют из себя множество активных фильтров, которыми можно управлять и легко изменять частоту среза любого канала. Порядок чувствительности активных кроссоверов может быть любым, от 6 Дб до 72 Дб на октаву (и выше).В основном активные кроссоверы для автомобильных аудиосистем имеют чувствительность 24 Дб на октаву. При такой чувствительности обмен частотами между динамиками практически исключен. Звуковая картина получается очень качественной. Единственный недостаток активных кроссоверов, — это их дороговизна по сравнению с пассивными.

Теперь поговорим о фазовых сдвигах, которые могут возникать в звуковых системах, использующих кроссоверы. Фазовый сдвиг — это неизбежное явление, являющееся следствием конструктивных особенностей high-pass, low-pass и band-pass фильтров.
Фаза — это временная связь двух сигналов. Измеряется фаза в градусах от 0 до 360. Если два одинаковых динамика излучают звуковые волны в противоположной фазе (фазовый сдвиг 180 градусов), то происходит ослабление звука. Проблема устраняется изменением полярности на одном из динамиков .
Когда акустическая система состоит их разных динамиков, работающих в различных частотных диапазонах (твитер и мидвуфер), то устранение фазового сдвига не всегда решается простой сменой «+» на «-«. Длина волны от твитера короче, чем от мидвуфера. Поэтому фронт высокочастотной волны может достигнуть слушателя позже (или раньше) фронта среднечастотной (или низкочастотной) волны. Эта временная задержка является следствием фазового сдвига. Оптимизировать звуковую картину в данном случае можно путем физического выравнивания двух динамиков относительно друг друга в вертикальной плоскости до момента улучшения звуковой картины. К примеру, при частоте волны 1000 Гц временная задержка в одну милисекунду устраняется сдвигом динамиков друг относительно друга на 30 см.

Настройка активного кроссовера

Самое важное в настройке кроссовера — это правильный выбор частоты среза. Если мы имеем трехполосный активный кроссовер, то значит перед нами стоит задача в определении двух точек (частот) среза. Первая точка определяет частоту среза для сабвуфера (low-pass) и начало среднечастотного диапазона для мидвуфера (high-pass). Вторая точка определяет частоту окончания среднего диапазона (low-pass) и отправную частоту высокочастотного диапазона для твитера (high-pass). Самое главное, при установке частот среза кроссовера помнить о частотных характеристиках динамика и не в коем случае не нагружать динамик частотами, которые не входят в его рабочий диапазон.
К примеру, если сабвуфер немного гремит или издает гул (неприятный резонанс корпуса автомобиля) значит он перегружен нежелательными для него средними частотами (выше 100 Гц). Перенесите частоту среза (low-pass) на отметку 75 Гц и/или установите, если возможно, чувствительность на 18 Дб или 24 Дб на октаву. Напомним, что увеличение порядка чувствительности кроссовера (величина dB/octave) более качественно срезает ненужные частоты, не давая им просачиваться через фильтр. Порядок чувствительности high-pass фильтров для мидвуфера можно оставить на 12 Дб/октава (для «мягких» среднечастотных динамиков). Подобная настройка активного кроссовера называется асимметричной.

Кроссовер для динамика

Человеческое ухо способно различать достаточно большой диапазон частот, который называется звуковым диапазоном. Он занимает полосу от 20 Гц до 20 кГц. В зависимости от индивидуальных особенностей восприятия звуковой диапазон может быть несколько ограничен в нижней и верхней части. В конструкциях акустических систем не существует динамических громкоговорителей, которые корректно воспроизводили бы всю полосу звуковых частот.

Это связано с физическими и механическими факторами. Так диффузоры низкочастотных динамиков имеют большие размеры, поэтому акустический резонатор из-за большой инерции не может реагировать на колебания с частотой 10-20 кГц. Для высококачественного воспроизведения вся полоса звуковых частот разбивается на три поддиапазона:

  • Низкие частоты – 20 Гц-200 Гц
  • Средние частоты – 200 Гц-5 000Гц
  • Высокие частоты – 5 000 Гц-20 000 Гц
  1. Зачем нужен кросовер для акустики в авто
  2. Кроссовер колонки, что это
  3. Встроенный кроссовер в динамике

Зачем нужен кросовер для акустики в авто

Для чего нужны кроссоверы для динамиков. Кроссовер или полосовой фильтр представляет собой устройство ограничивающее полосу частот, подаваемых на конкретный громкоговоритель. Акустическая система хорошего качества состоит из трёх динамических головок и каждая из них пропускает свою полосу частот. Твиттер или высокочастотная головка имеет маленькие размеры и лёгкий диффузор. Она располагается в верхней части акустической системы. Среднечастотный динамик имеет больший диаметр, а басовый, самый большой громкоговоритель, располагается в нижней части акустической колонки. Кроссовер для колонок нужен для того, чтобы выделить определённую полосу частот и обрезать или сильно ослабить остальной частотный диапазон. Это значительно повышает высокую верность воспроизведения музыкальных записей.

Салон автомобиля представляет собой замкнутое пространство сравнительно малого объёма, в котором сложно добиться высококачественного воспроизведения звука. Кроме того внутренняя отделка может быть выполнена с помощью мягких звукопоглощающих материалов, поэтому частотное разделение звукового сигнала на три раздельные полосы в автомобиле необходимо.Что дают кроссоверы колонкам в салоне легковой машины. Частотные фильтры позволяют получить правильную конфигурацию акустических колонок в салоне автомобиля и добиться качественного звучания, как басов, так и высоких частот. Часто кроссоверы встраиваются непосредственно в акустические системы.

Кроссовер колонки, что это

Кроссоверы для динамиков бывают пассивные и активные. Пассивные системы представляют собой LC фильтры первого второго или третьего порядка, что определяется количеством звеньев фильтра. Фильтр первого порядка обеспечивает крутизну затухания сигнала всего 6 dB на октаву, фильтры второго и третьего порядков – 12 и 18 dB соответственно. Для использования в звуковых системах автомобиля рекомендуется применять кроссоверы второго порядка. Это связано с акустическими особенностями автомобильного салона. В кроссоверах применяют плёночные конднсаторы и индуктивности, намотанные без сердечников или с использованием ферромагнетиков.

Кроссовер для колонок собирается на небольшой печатной плате, где имеются входные клеммы для подключения усилителя низкой частоты и три выходных группы для подключения ВЧ, СЧ и НЧ динамика. Активные кроссоверы для динамика в автомобильной акустике используются реже, так как они собираются не только на дискретных элементах, но и на операционных усилителях, которым требуется двухполярное питание. Это усложняет подключение и эксплуатацию такой техники в условиях автомобиля.

Встроенный кроссовер в динамике

Если в автомобиль устанавливаются колонки промышленного образца, то они, как правило, уже оборудованы встроенными частотными фильтрами. В них используются конденсаторы и индуктивности. Часто для согласования сопротивления громкоговорителя и усилителя низкой частоты в фильтры ставятся постоянные резисторы.

Классический универсальный кроссовер второго порядка предназначен для работы с трёхполосными акустическими системами и обеспечивает крутизну подавления частот 12 dB на октаву. При повторении конструкции не рекомендуется ставить в фильтр электролитические конденсаторы, а использовать плёночные, специально предназначенные для работы в фильтрах акустических систем. Обычно радиолюбители приобретают дорогие конденсаторы зарубежного производства, но вполне можно обойтись отечественными К73-16. Оптимальным вариантом для акустических кроссоверов будет использование аксиальных полипропиленовых конденсаторов К78-34, которые специально разработаны для применения в акустических системах высокого класса.

Кроссовер (Crossover) — фильтр с определенным диапазоном частот.

Что такое кроссовер и для чего он нужен? Как он работает и какие типы их бывают? Рассмотрим эти вопросы в данной статье.

Кроссовер (Crossover)

Это набор полосовых фильтров , каждый из которых пропускает свою определённую полосу частот. Используется минимум два кроссовера в различных частотных диапазонах, чтобы воспроизводить полностью звуковой сигнал. Разделение происходит с помощью сопряжённых парных фильтров низких/высоких частот. Крутизна среза фильтра может быть от 12 до 96 dB/октаву .

Читайте также  Как работает помпа в автомобиле?

Для чего нужен кроссовер

Известный факт, что создать идеальный громкоговоритель, который прекрасно воспроизводил бы все частотные диапазоны (низкие, средние, высокие) практически невозможно. Поэтому для качественного воспроизведения звука необходимо хотя бы двухполосная система (динамики для низких и высоких частот). В более дорогих системах добавляется третий динамик, для средних частот. В каждый из динамиков нужно подавать тот частотный диапазон, для которого он предназначен. Вот за эту функцию и отвечает кроссовер.

Если бы их не было, то попадание в динамик частотного диапазона не соответствующего для него не только бы искажало звуковую картину, но и могло бы стать причиной выхода его из строя. Например, слишком высокая частота может повлиять на твиттер (высокочастотный динамик), что приведёт к его поломки из-за перегрева.

Устройство кроссовера

Как мы уже поняли кроссовер включает несколько частотных фильтров, которые работают по следующему принципу: например, имеется определённая частота разделения и один из фильтров (Low Pass) выделяет частоты ниже этого показателя, другой выше (High Pass).

На рисунке три частоты разделения: 140 Hz, 2kHz, 10 kHz.

Классификация

В основном в проектах при сведении пользуются цифровыми кроссоверами, встроенными в различные плагины по обработке звука. Они имеются в различных многополосных эффектах, в которых разные частотные диапазоны звука могут обрабатываться отдельно. Однако, помимо цифровых существует ещё несколько типов. Рассмотрим их.

Пассивные кроссоверы

Пассивные кроссоверы располагаются обычно между выходом усилителя и громкоговорителями. Естественно пассивным кроссоверам не требуется дополнительное питание.

Профессиональные кроссоверы требуют очень качественных и точных по параметрам компонентов, которые способны работать на больших токах и высоком напряжении. Поэтому производство таких фильтров довольно трудоёмкий процесс, что естественно отражается на их высокой стоимости.

Состоят пассивные кроссоверы обычно из конденсаторов из полипропиленовой и полиэстеровой металлизированная фольги, бывают бумажные электролитические конденсаторы. В катушках индуктивности применяются полые, напылённые металлические, ферритовые или слоистые кремниевые сердечники с эмалированным медным проводом. В некоторых используются плавкие предохранители или выключатели, чтобы защитить громкоговорители от случайных повреждений большими перегрузками.

В современных устройствах зачастую применяются цепи стабилизации, которые компенсируют изменение сопротивления с частотой, присущих практически всем громкоговорителям. Проблема непростая, так как часть изменений в сопротивлении (импедансе) происходит из-за изменений нагрузки полосы пропускания громкоговорителя.

Основные минусы пассивных кроссоверов следующие: пассивные цепи могут быть большими и влиять на падение мощности; имеется проблема взаимозаменяемости динамиков на другие (цепи сделаны под конкретные частоты и имеют определённое сопротивление); идеальное устройство такого типа довольно сложно в разработке.

Активные кроссоверы

Этот тип, а также следующий (цифровые кроссоверы), о которых мы поговорим далее, обрабатывают сигнал, поступающий с линейного выхода микшера, выхода устройства воспроизведения аудиосигнала или микрофонного усилителя. Далее сигналы, обработанные кроссовером поступают на входы отдельных усилителей, а уже потом на громкоговорители.

В активных кроссоверах содержаться активные электронные компоненты в фильтрах. Сегодня наиболее используемый активный элемент — операционные усилители, которые работают на уровнях, достаточных для входа усилителя мощности. Каждый из усилителей мощности работает для своей группы. То есть, 2-полосый активный кроссовер требует двух усилителей — по одному для НЧ и ВЧ динамиков (называется биампинг). Если нужно стереофоническое воспроизведение, количество усилителей (каналов усилителя) удваивается. Всё это означает, что цена таких устройств будет дороже, чем с пассивным кроссовером. Но для высоких результатов усиления полного частотного спектра эта система более предпочтительней.

BEHRINGER SUPER-X PRO CX2310

В чем же плюсы?
  • частотная характеристика, не зависит от динамических изменений в электрических характеристиках динамика.
  • зачастую, возможность легкость изменения или точной настройки каждого диапазона частот для конкретного динамика. Например, крутизной и типом фильтра (например, Бесселя, Баттерворта и т.д.)
  • изоляция каждого динамика от остального частотного спектра, что позволяет снизить интермодуляционные искажения и перегрузку.
  • усилитель мощности непосредственно связан с динамиками, обеспечивая тем самым максимальный контроль за демпфированием звуковой катушки динамика, уменьшая последствия динамических изменений в электрических характеристиках динамика, что улучшает характеристики переходных колебаний.
  • сокращение потребляемой мощности усилителя. При отсутствии энергии потерянной в пассивных компонентах, требования усилителя значительно уменьшаются (до половины в некоторых случаях), уменьшая затраты энергии и существенно увеличивая качество воспроизведения.

Цифровые кроссоверы

С помощью микропроцессора активные кроссоверы могут быть реализованы в цифровом виде. Цифровые кроссоверы стараются приблизить к аналоговым схемам — это IIR фильтры (Бесселя, Баттерворта, Линквица-Райли и т.д.), либо используют фильтры Конечной Импульсной Характеристики ( FIR — Finite impulse response).

Первые относительно нетребовательны к ресурсам центрального процессора и очень схожи с аналоговыми фильтрами. Они рекурсивные и те из них, которые не качественно спроектированы и не тщательно просчитаны, могут входить в предельные циклы, приводящие к нелинейным искажениям.

Вторые имеют более высокий порядок и соответственно более прожорливы к процессору. Кроме этого, чтобы достигнуть линейности фазовой характеристики, приходится увеличивать время задержки.

Механические кроссоверы

Подобный тип производит фильтрацию за счёт диффузора динамика. Они особенно распространены в тех местах, где необходимо звуковое покрытие больших пространств (гипермаркеты, аэропорты, железнодорожные вокзалы и т. п.).

Здесь диффузор динамика сцеплен с катушкой через секцию в виде маленького легкого конуса. Эта секция подвижная и даёт гарантию, что полный первичный диффузор играет только на низких частотах. При этом сама маленькая секция отвечает на все частоты. Но из-за своего небольшого размера даёт полезную нагрузку только в области высоких частот. Вот так и происходит механическое разделение кроссовером.

Подобный вид кроссоверов очень сложен в проектировании, особенно если нужна высокая эффективность. Здесь важно всё: какие материалы и их вес, используемые для диффузора, конуса, катушки динамика. Это и определяет частоту и порядок фильтра кроссовера. Поэтому для достижения высоких результатов требуется огромная работа методом проб и ошибок.

Понравилась статья? Тогда делаем репосты. А чтобы подписаться на новости сайта нажмите сюда .

Что такое кроссовер в автозвуке: принцип работы, настройка и выбор устройства

Чтобы звучание акустической системы было чистым, на динамики должен подаваться сигнал той частоты, для которой они предназначены. Если частотный интервал не соответствует конструкции динамиков, звук будет искажен помехами и аудиосистема может вскоре прийти в негодность.

Кроссовер – устройство, которое распределяет сигнал определенного диапазона между компонентами системы. Оно может быть встроенным в усилитель или устанавливаться отдельно. Рассмотрим, что такое кроссовер в музыке и как он используется.

  1. Как работает кроссовер
  2. Какими бывают кроссоверы:
  3. Преимущества и недостатки
  4. Зачем нужен кроссовер в автомобиле
  5. Как выбрать кроссовер для акустики
  6. Как настроить кроссовер

Как работает кроссовер

Девайс состоит из двух фильтров, работающих по заданной схеме. Один из фильтров – лоу-пасс – собирает частоты до показателя 1000Гц, когда частотность распределения ниже этого значения. Второй фильтр – хай-пасс – работает в случае, если частотность превышает 1000Гц.

По вышеописанному принципу работает двухполосный аудио кроссовер. Есть также трех- и четырехполосные устройства, конструкции которых дополнены фильтрами средних частот. Качество звучания также зависит от показателя распределения частот. Чем он выше, тем мощнее и лучше передается звук.

Какими бывают кроссоверы:

  • Пассивными. Устройства такого типа самые распространенные. Они не имеют отдельного питания и за счет этого проще устанавливаются. Однако потребление ими энергии может вызвать сбои в работе всей системы;
  • Активными. Более сложная конструкция обеспечивает детальную фильтрацию частот. Такие кроссоверы для акустики часто бывают встроенными в усилители звука.

Преимущества и недостатки

Пассивные кроссоверы проще устанавливаются и имеют меньшую стоимость. Однако они не подходят для использования с профессиональным автозвуком.

Активные, соответственно, стоят дороже и более сложны в установке. Для каждой из полос такого кроссовера рекомендуется установить свой усилитель звука. Однако они более производительны и лучше определяют частоты для разного типа автомобильных динамиков .

Зачем нужен кроссовер в автомобиле

Не все акустические системы необходимо оснащать кроссовером. Однако есть ситуации, когда он может сильно улучшить качество звука.

Один или даже несколько таких устройств понадобятся для компонентной системы автозвука с несколькими сабвуферами и усилителями. Они особенно необходимы в случае, когда для каждого типа динамиков – высоко- и низкочастотных – используется свой усилитель.

Коаксиальная акустика реже требует установки кроссовера, ведь в компонентной он часто бывает встроенным. Монтаж внешнего устройства может понадобиться, если коаксиальную систему расширяют дополнительными динамиками и усилителем.

Как выбрать кроссовер для акустики

Узнав, что такое кроссовер в автозвуке, можно приступить к его выбору. При этом в первую очередь стоит учитывать номинальную мощность устройства. Она должна быть ниже мощности динамиков приблизительно на 15%. Если мощность кроссовера будет выше, колонки могут перегореть. Также важно учитывать сопротивление, при котором распределитель частот станет работать правильно.

Как настроить кроссовер

Чтобы получить хорошее качество звука с помощью кроссовера, следует настроить правильную частоту срезов. Для трехполосных девайсов устанавливают два уровня срезов – между высокими и средними, а затем между средними и низкими частотами.

Также важно корректно установить частоты в колонках. В случае неправильной настройки качество передачи звука ухудшится, сократится время работы системы и её компонентов.

Разбираясь, что такое кроссовер в автозвуке, и в каких случаях он применяется, можно выбрать правильное устройство и корректно его настроить для более чистого и реалистичного звучания автомобильной аудиосистемы.