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:
- Конденсаторы: объединить два конденсатора, подключить их параллельно. Используя их таким образом, можно просто добавить два значения вместе, чтобы получить совместную эквивалентную емкость.
- Резисторы: соединить последовательно два резистора, чтобы обеспечить совместное сопротивление, эквивалентное суммарному значению. Рейтинг мощности на обоих должен быть высоким, чтобы соответствовать требованиям системы.
- 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:
- 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.
- 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).
- 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.
