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
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.
Так, если подать на динамик слишком низкую для него частоту, тогда звуковая картина получится искаженной. Если частота будет слишком высокой, то владелец системы сможет столкнуться не только с искаженным звуком, но и с выходом из строя высокочастотного динамка. Последний попросту не сможет выдержать такой режим работы.
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.
Отрывок, характеризующий Кроссовер (музыка)
– Вишь, грохочат в пятой роте, – сказал один солдат. – И народу что – страсть! Один солдат поднялся и пошел к пятой роте. – То то смеху, – сказал он, возвращаясь. – Два хранцуза пристали. Один мерзлый вовсе, а другой такой куражный, бяда! Песни играет. – О о? пойти посмотреть… – Несколько солдат направились к пятой роте. Пятая рота стояла подле самого леса. Огромный костер ярко горел посреди снега, освещая отягченные инеем ветви деревьев. В середине ночи солдаты пятой роты услыхали в лесу шаги по снегу и хряск сучьев. – Ребята, ведмедь, – сказал один солдат. Все подняли головы, прислушались, и из леса, в яркий свет костра, выступили две, держащиеся друг за друга, человеческие, странно одетые фигуры. Это были два прятавшиеся в лесу француза. Хрипло говоря что то на непонятном солдатам языке, они подошли к костру. Один был повыше ростом, в офицерской шляпе, и казался совсем ослабевшим. Подойдя к костру, он хотел сесть, но упал на землю. Другой, маленький, коренастый, обвязанный платком по щекам солдат, был сильнее. Он поднял своего товарища и, указывая на свой рот, говорил что то. Солдаты окружили французов, подстелили больному шинель и обоим принесли каши и водки.
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.
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.
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:
- Выходной аудиосигнал частотой более 200 Гц теряет свою интенсивность относительно входного на 18 Дб.
- Выходящий аудиосигнал второй октавы (400 Гц) станет тише на 36 Дб.
- 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.
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.
Конденсатор может выделить и обработать высокую частоту, в то время как катушка индуктивности работает с низкими частотами. Производители грамотно используют эти свойства и изготавливают конструктивно простые, но достаточно эффективные устройства.
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.
Классический кроссовер
Классический кроссовер
Classical crossover (классикал кроссовер) — музыкальный стиль, представляющий собой некий симбиоз элементов классической музыки и поп, рок, электронной музыки. Название официально утвердилось совсем недавно, войдя в список номинаций музыкальной премии Grammy, каждый год присуждаемой Национальной Академией звукозаписи США. Этот стиль популярен настолько, что Billboard среди своих хит-парадов создал для него отдельный чарт. Иногда этим термином называют operatic pop или popera.
Становление стиля Classical crossover происходило постепенно, за прошедшие тридцать лет шаг за шагом пройдя путь от эклектичных экспериментов по соединению рока и классики до широкого признания.
В 1970-х Emerson, Lake & Palmer (ELP) с ошеломляющим успехом играли рок-обработку сюиты Мусоргского «Картинки с выставки», а Procol Harum смело цитировал Баха. Легендарный Electric Light Orchestra (ELO) наравне с традиционным рок-саундом и электроникой применял симфоническое звучание и классические приёмы композиции. Queen, начиная с альбома «A Night at the Opera», применяют классические приёмы композиции и звучания, и это становится неотъемлемой частью их уникального саунда.
На рубеже веков рок-группы Metallica, Scorpions, Gary Moore с большим успехом выступают с симфоническими оркестрами, а металисты Nightwish используют академический вокал. Рок и классику соединяют гитаристы Ричи Блэкмор (Deep Purple, Rainbow), Yngwie Malmsteen.
С другой стороны, артисты классического жанра раздвигают рамки академической музыки. Известный тенор Энрико Карузо совместно с классической оперой с удовольствием исполнял народные песни и композиции собственного сочинения. Явлением мирового масштаба classical crossover стал благодаря Пласидо Доминго, Хосе Каррерасу и Лучано Паваротти. Трио теноров дебютировало в 1990 году: в Риме они исполнили «Футбольную песню» по случаю открытия чемпионата мира по футболу. Проект просуществовал 15 лет и стал самым прибыльным в истории академической музыки.
В России Classical crossover представляют: ансамбль Терем-Квартет, певцы Валентин Суходолец и Алек Бугаёв, певицы Марина Крузо, Ирина Дельская, группа Ariaphonics, Виктор Зинчук, ДиДюЛя, Pianochocolate, а также композитор и режиссёр Алексей Коломийцев и его музыкально-театрализованный проект Esthetic Empire.
Classical crossover имеет самую обширную возрастную аудиторию, где возраст основной аудитории — от 20 до 60 лет.
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.
Такого недостатка не имеет активный кроссовер. Дело в том, что несмотря на более сложную конструкцию, поток аудиочастот в них фильтруется гораздо лучше. За счет наличия в схеме не только нескольких катушек и конденсаторов, но и полупроводников, разработчики создают качественные устройства с более компактными размерами. Активный кроссовер редко встречается в виде отдельного модуля. Однако в любом усилителе имеются такие активные фильтры.
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.
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.
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.
Для получения двухполюсной системы или любой другой к первому каналу усилителя подключают устройство, делящее сигнал. Это и есть фильтр. В комплекте с акустическими системами уже есть пассивные кроссоверы, изготовленные и рассчитанные производителями.
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.
Представим, что у вас сабвуфер выдает низкую частоту в диапазоне от 18 до 200 Гц, среднечастотный динамик воспроизводит частоты от 200 до 1000 Гц, а высокочастотный – от 1000 до 16 000 Гц. При этом усилитель не имеет встроенного фильтра и воспроизводит частоты в диапазоне от 18 до 20 000 Гц. В данном конкретном случае нужен трехполосный кроссовер, способный реализовывать фильтрацию в этих диапазонах.
Также при выборе обращают внимание на число полос. Еще один важный параметр – диапазон частот. Обязательно следует учитывать пропускную способность. Многоуровневые устройства, обладающие высокой чувствительностью, способны значительно улучшить качество звука.
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.
