Как настроить срез динамиков
Продолжаю выдавать познавательный материал))) Сегодня я попытаюсь доступным языком рассказать и показать вам что такое фильтры и как они работают.
Каждый компонент аудиосистемы должен воспроизводить свой диапазон частот. Сабвуфер не должен петь, а фронт не должен валить басуху 30 гц. Отрезав ненужные частоты от динамиков, мы облегчим им жизнь, увеличим максимальную громкость системы и улучшим качество звука в целом.
Фильтры бывают двух видов:
— фильтр верхних частот (ФВЧ)
— фильтр нижних частот (ФНЧ)
Первый пропускает высокие частоты, подавляя частоты НИЖЕ частоты среза, второй, соответственно, пропускает низкие частоты и подавляет частоты ВЫШЕ частоты среза. Фильтр-сабсоник в сабвуферных усилителях по сути является ФВЧ.
Вроде все просто и понятно, там режет низы, там режет верха, НО! ни один фильтр не отрезает сигнал резко! Ваш сабвуфер, порезанный, скажем, на 63 гц, будет играть 100 и даже 200 гц, но уже с гораздо меньшей громкостью.
Здесь мы вспоминаем про порядок фильтров — именно он определяет с какой крутизной будет затухать сигнал относительно частоты среза. Порядок может быть 1-ый (6 дб/окт), 2-ой (12 дб/окт), 3-ий (18 дб/окт), 4-ый (24 дб/окт) и т.д.
Что такое дб/окт спросите вы!? — это количество децибел, на сколько тише станет сигнал через октаву.
И на сколько же? — 6 дб это в 4 раза тише, 12 дб в 16 раз, 18 дб в 64 раза, 24 дб в 256 раз тише.
А что такое октава!? — нуууу, в общем это диапазон частот, находящийся вдвое выше или ниже частоты среза)))
Ничего не поняли?))) Специально для этого я всю ночь рисовал картинки))) Смотрим!
Синий график — сабвуфер, порезанный на 63 гц вторым порядком. Это означает, что через октаву (63х2=125 Гц) сигнал будет тише на 12 дб, т.е. в 16 раз.
Зеленый график — сабвуфер, порезанный на 63 гц четвертым порядком. Крутизна затухания существенно выше, что означает падение звукового давления к 125 гц на 24 дб, т.е. сабвуфер будет воспроизводить 125 гц, но в 256 раз тише!
Красный график — мидвуфер, порезанный на 125 гц вторым порядком. Через октаву (125/2=63 Гц) его громкость упадет на 12 дб.
Желтый график — мидвуфер, порезанный на 80 гц четвертым порядком. Опять же, динамик будет играть и 20 гц, но уже на 40 гц (80/2) его громкость будет ничтожна.
Думаю все получилось предельно просто и понятно. Такие картинки очень удобно рисовать на бумаге, чтобы быстро прикинуть как буду согласованы, например, сабвуфер и мидвуфер в вашей системе. Удачи в настройке!
Источник
Доработка акустики: разделительный фильтр. Как выбрать частоты срезов?
Для начала пару слов о том, почему доработка разделительного фильтра имеет смысл.
В абсолютном большинстве бюджетных колонок производитель немного сэкономил на разделительном фильтре. Я разобрал пару десятков акустических систем, и почти всегда к этому элементу есть серьезные вопросы. Например, вот результаты ревизии фильтра от трехполосной колонки Pioneer
Доработав заводской кроссовер зачастую можно существенно улучшить качество звучания вашей акустической системы. Короче, тема актуальная.
В этой статье попробуем разобраться с частотами раздела. Как их выбрать и от чего отталкиваться?
У динамика есть своя собственная АЧХ, и диапазон его корректной работы весьма ограничен. Конечно это нужно учитывать и не заставлять динамик играть там, где он не может.
Низкочастотный динамик.
Его режем только сверху.
Убрать слишком низкие частоты иногда тоже бывает полезно, но это делается активными фильтрами. Некоторые усилители имеют функцию «сабсоник» — это оно и есть.
Где именно располагать срез и каким порядком — это зависит от АЧХ динамика.
Например, вот АЧХ динамика НОЭМА 35ГДН. Он без спада доигрывает практически до 6-7кГц, что дает нам возможность в широких пределах выбирать частоту среза.
А вот динамик Микролаб про 3, он уверенно доигрывает только до 3 кГц.
Запоминаем эти вводные и для принятия окончательного решения смотрим дальше:
Среднечастотный динамик.
Отдельный динамик на средние частоты используется в трехполосной акустике. Его нужно обрезать и со стороны низких и со стороны высоких частот. Однако, во многих заводских конструкциях это не реализовано.
Здесь нам нужно знать резонансную частоту динамика в оформлении. Срез СЧ динамика крайне желательно делать выше резонансной частоты. Дело в том, что на резонансной частоте довольно сильно меняется фаза. На этой частоте не удастся нормально согласовать СЧ и НЧ динамик из-за различного поведения фазы двух динамиков.
Теперь собираем все наши данные воедино. Зная, до какой частоты может «дотянуться» басовый динамик, зная на каких частотах играть среднечастотнику не желательно, принимаем решение, на какой частоте резать!
Как правило, края диапазонов динамикам даются не очень хорошо и не нужно пытаться выжать из них максимум. Вспоминаем график НОЭМЫ: с одной стороны, динамик уверенно доигрывает до 7кГц. Но, с другой стороны, если доверить среднечастотный диапазон другому динамику, который не нагружен низкими частотами и изначально более приспособлен для СЧ — у него это получится лучше! Звук может стать лучше, чище, с меньшим количеством искажений.
Высокочастотный динамик.
Аналогичным образом выбирается срез и между СЧ и ВЧ динамиком. Но если среднечастотник желательно резать чуть выше резонанса, пищалка на своем резонансе должна почти молчать! Срез нужно выбирать кратно выше частоты резонанса. Если резонанс ВЧ головки 1500Гц, меньше чем на 3000Гц вторым порядком ее резать крайне не желательно.
Пищалка, разгруженная от низких и средних частот может звучать гораздо чище, точнее и приятней.
И не стоит забывать, что ВЧ — самый нежный и слабенький динамик, который очень легко спалить. При правильно подобранном разделительном фильтре и исправном усилителе это сделать будет гораздо сложнее.
Обрезать высокочастотный динамик с верху не нужно, на ВЧ фильтр ставится только со стороны нижних частот.
Теперь, когда у вас есть эти данные вернитесь еще раз к статье о разборе кроссовера трехполоски . Многое станет более наглядным и понятным!
Осталось разобраться с порядками срезов, типом фильтров и еще много с чем. рано или поздно и до этого доберемся) Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые статьи!
Источник
Как выбрать частоты среза для ВЧ, СЧ, НЧ/СЧ динамиков
Посчитал, что будет многим полезно и интересно. Информация взята с просторов сети интернет.
ВЧ динамик — он же твиттер, он же пищалка, самый маленький в вашем автомобиле. Как правило установлен в стойках дверей. Размер около 5см в диаметре.
СЧ динамик- среднечастотный динамик.
НЧ- низкочастотный динамик (бидбас)
Один из обязательных этапов настройки звучания в салоне автомобиля — подбор оптимального разделения частот между всеми излучающими головками: НЧ, НЧ/СЧ, СЧ (если есть) и ВЧ. Есть два способа решения этой проблемы.
Во-первых, перестройка, а зачастую и полная переделка штатного пассивного кроссовера, во-вторых — подключение динамиков к усилителю, работающему в режиме многополосного усиления, так называемые варианты включения Bi-amp (двухполосное усиление) или Tri-amp (трехполосное усиление).
Первый способ требует серьезных знаний электроакустики и электротехники, поэтому для самостоятельного применения доступен только специалистам и опытным радиоэлектронщикам-любителям, а вот второй хотя и требует большего числа каналов усиления, доступен и менее подготовленному автолюбителю.
Тем более что подавляющее большинство продаваемых усилителей мощности изначально снабжены встроенным активным кроссовером. У многих моделей он настолько развит, что с успехом и достаточно высоким качеством позволяет реализовать многополосное включение АС с большим числом динамиков. Однако отсутствие развитого кроссовера в усилителе или головном устройстве не останавливает поклонников этого метода озвучивания салона, поскольку на рынке представлено множество внешних кроссоверов, способных решать данные задачи.
Вначале следует сказать, что стопроцентно универсальных рекомендаций мы вам не дадим, поскольку их не существует. Вообще, акустика — это область техники, где эксперименту и творчеству отведена большая роль, и в этом смысле поклонникам аудиотехники повезло. Но для проведения эксперимента, чтобы не получилось, как у того сумасшедшего профессора — со взрывами и дымом, — необходимо соблюдать определенные правила. Первое правило — не навреди, а о других речь пойдет ниже.
Больше всего трудностей вызывает включение СЧ- и (или) ВЧ-компонентов. И дело здесь не только в том, что именно эти диапазоны несут максимальную информационную нагрузку, отвечая за формирование стереоэффекта, звуковой сцены, а также сильно подвержены интермодуляционным и гармоническим искажениям при неправильной установке частоты разделения, но и в том, что от этой частоты непосредственно зависит и надежность работы СЧ- и ВЧ-динамиков.
Включение ВЧ-головки.
Выбор нижней граничной частоты диапазона сигналов, подаваемых на ВЧ-головку, зависит от числа полос акустической системы. Когда применяется двухполосная АС, то в наиболее типичном случае, т.е. при расположении НЧ/СЧ-головки в дверях, для поднятия уровня звуковой сцены граничную частоту желательно выбрать как можно ниже. Современные высококачественные ВЧ-динамики с низкой резонансной частотой FS (800-1500 Гц) могут воспроизводить сигналы уже с частоты 2000 Гц. Однако большинство используемых ВЧ-головок имеют резонансную частоту 2000-3000 Гц, поэтому следует помнить, что чем ближе к резонансной частоте мы устанавливаем частоту разделения, тем большая нагрузка ложится на ВЧ-динамик.
В идеале, при крутизне характеристики затухания фильтра 12 дБ/окт, разнос между частотой разделения и резонансной частотой должен быть больше октавы. Например, если резонансная частота головки 2000 Гц, то с фильтром такого порядка частота разделения должна быть установлена равной 4000 Гц. Если очень хочется выбрать частоту разделения 3000 Гц, то крутизна характеристики затухания фильтра должна быть выше — 18 дБ/окт, а лучше — 24 дБ/окт.
Есть еще одна проблема, которую необходимо учитывать при установке частоты разделения для ВЧ-динамика. Дело в том, что после согласования компонентов по воспроизводимому диапазону частот вам необходимо еще согласовать их по уровню и фазе. Последнее, как всегда, является камнем преткновения — вроде бы все сделал правильно, а звук «не тот». Известно, что фильтр первого порядка даст сдвиг фазы на 90°, второго — 180° (противофаза) и т.д., поэтому во время настройки не поленитесь послушать динамики с разной полярностью включения.
К диапазону частот 1500-3000 Гц человеческое ухо очень чувствительно, и для того, чтобы передать его максимально хорошо и чисто, следует быть крайне осторожным. Сломать (разделить) звуковой диапазон на этом участке можно, но следует подумать, как потом правильно устранить последствия неприятного звучания. С этой точки зрения более удобная и безопасная для настройки — трехполосная акустическая система, а используемый в ней СЧ-динамик позволяет не только эффективно воспроизводить диапазон от 200 до 7000 Гц, но и более просто решить проблему построения звуковой сцены. В трехполосных АС ВЧ-динамик включают на более высоких частотах — 3500-6000 Гц, то есть заведомо выше критичной полосы частот, а это позволяет снизить (но не исключить) требования к фазовому согласованию.
Включение СЧ-головки.
Прежде чем обсудить выбор частоты разделения СЧ- и НЧ-диапазонов, обратимся к конструктивным особенностям СЧ-динамиков. В последнее время у инсталляторов очень популярны СЧ-динамики с купольной диафрагмой. По сравнению с конусными СЧ-динамиками они предоставляют более широкую диаграмму направленности и проще в установке, поскольку не требуют дополнительного акустического оформления. Основной их недостаток — высокая резонансная частота, лежащая в пределах 450-800 Гц.
Проблема в том, что чем выше нижняя граничная частота полосы сигналов, подаваемых на СЧ-динамик, тем меньше должно быть расстояние между СЧ- и НЧ-головками и тем более критично, где именно стоит и куда сориентирован НЧ-динамик. Практика показывает, что купольные СЧ-динамики без особых проблем с согласованием можно включать с частотой разделения 500-600 Гц. Как видите, для большинства продаваемых экземпляров это достаточно критичный диапазон, поэтому, если вы решились на такое разделение, порядок разделительного фильтра должен быть достаточно высоким — например, 4-й.
Следует добавить, что в последнее время стали появляться купольные динамики с резонансной частотой 300-350 Гц. Их можно использовать, начиная с частоты 400 Гц, но пока стоимость таких экземпляров достаточно высока.
Резонансная частота СЧ-динамиков с конусным диффузором лежит в пределах 100-300 Гц, что позволяет использовать их, начиная с частоты 200 Гц (на практике чаще используется 300-400 Гц) и с фильтром невысокого порядка, при этом НЧ/СЧ-динамик полностью освобождается от необходимости работать в СЧ-диапазоне. Воспроизведение без разделения между динамиками сигналов с частотами от 300-400 Гц до 5000-6000 Гц дает возможность добиться приятного, высококачественного звучания.
Включение НЧ/СЧ-динамика.
Постепенно мы добрались до НЧ-диапазона. Современные СЧ/НЧ-динамики позволяют эффективно работать в полосе частот от 40 до 5000 Гц. Верхняя граница его рабочего диапазона частот определяется тем, откуда начинает работать высокочастотник (в 2-полосной АС) или СЧ-динамик (в 3-полосной АС).
Многих волнует вопрос: стоит ли ограничивать его диапазон частот снизу? Что же, давайте разберемся. Резонансная частота современных НЧ/СЧ-динамиков типоразмера 16 см лежит в пределах 50-80 Гц и благодаря высокой подвижности звуковой катушки эти динамики не столь критичны к работе на частотах ниже резонансной. Тем не менее воспроизведение частот ниже резонансной требует от него определенных усилий, что приводит к снижению отдачи в диапазоне 90-200 Гц, а в двухполосных системах еще и качества передачи СЧ-диапазона. Поскольку основная энергия ударов бас-бочки приходится на диапазон частот от 100 до 150 Гц, то первое, что вы теряете, четко выраженный панч (punch — удар). Ограничивая снизу при помощи ФВЧ диапазон воспроизводимых НЧ-головкой сигналов на 60-80 Гц, вы не только позволите ей работать намного чище, но и получите более громкое звучание, другими словами — лучшую отдачу.
Сабвуфер.
Воспроизведение сигналов с частотами ниже 60-80 Гц лучше возложить на отдельный динамик — сабвуфер. Но помните, что звуковой диапазон ниже 60 Гц в автомобиле не локализуется, а значит, место установки сабвуфера не столь существенно. Если вы это условие выполнили, а звук сабвуфера все равно локализуется, то в первую очередь необходимо увеличить порядок ФНЧ. Не следует также пренебрегать и фильтром подавления инфранизких частот (Subsonic, или ФИНЧ). Не забывайте, что у сабвуфера тоже есть своя резонансная частота и, отсекая частоты, лежащие ниже нее, вы добиваетесь комфортного звучания и надежной работы сабвуфера. Как показывает практика, погоня за глубокими басами существенно удорожает стоимость сабвуфера. Поверьте, если собранная вами звуковая система с хорошим качеством воспроизводит звуковой диапазон от 50 до 16 000 Гц, этого вполне достаточно, чтобы комфортно слушать музыку в автомобиле.
Способы сопряжения головок.
Довольно часто возникает вопрос: следует ли иметь одинаковый порядок фильтров НЧ и ВЧ? Вовсе не обязательно, и даже совсем не обязательно. Например, если вы установили двухполосную фронтальную АС с большим разнесением динамиков, то чтобы компенсировать провалы ЧХ на частоте разделения, НЧ/СЧ-головку зачастую включают с фильтром меньшего порядка. Более того, даже не обязательно, чтобы частоты срезов ФВЧ и ФНЧ совпадали.
Скажем, для компенсации избыточной яркости в точке разделения НЧ/СЧ-головка может работать до 2000 Гц, а высокочастотник — начиная с 3000 Гц. Важно помнить, что при использовании фильтра первого порядка разность между частотами среза ФВЧ и ФНЧ должна быть не больше октавы и уменьшаться с увеличением порядка. Такой же прием используется при сопряжении сабвуфера и мидвуфера для ослабления стоячих волн (бубнения басов). Например, при настройке частоты среза ФНЧ сабвуфера на 50-60 Гц, а ФВЧ НЧ/СЧ-головки на 90-100 Гц, по заверениям знатоков, полностью устраняются неприятные призвуки, обусловленные естественным подъемом АЧХ в этой частотной области из-за акустических свойств салона.
Так что если и работает в car audio правило перехода количества в качество, то подтверждается оно только в отношении стоимости отдельных компонентов и человеко-лет, определяющих опыт и мастерство установщика, который заставит систему раскрыть свой звуковой потенциал.
Источник
