Информация Фильтры

  1. Black Angel
    Оффлайн

    Black Angel Модератор Команда форума

    Регистрация:
    17.03.2012
    Сообщения:
    3.837
    Симпатии:
    1.195
    Пол:
    Мужской
    Адрес:
    Воронеж
    Торговая репутация:
    0
    ФИЛЬТРЫ
    2007.gif 2008.gif
    Проблема частотного разделения сигналов в акустических системах волнует умы многочисленных специалистов достаточно давно. Лет примерно шестьдесят. Первые разволновавшиеся по этому поводу инженеры-акустики уже давно того. А проблема живет и процветает. Сегодня мы постараемся весьма и весьма кратко, но не поверхностно, ознакомить читателя с основными положениями теории и практики построения многополосных АС, естественно, с упором на решение вопросов автомобильной аудиотехники.

    Немногим счастливчикам известно, каким добрым, мягким, домашним, натуральным звуком отличались старые, лучше всего – довоенные, немецкие громкоговорители с легкими бумажными диффузорами большого размера. Однако стремление еще более приблизить звучание к реальности, а именно, достичь равномерности АЧХ в более широкой полосе, создать большие уровни громкости и в то же время по возможности уменьшить габариты АС, привело к постепенному отходу от традиций и принципов, заложенных во время серебряного века электроакустики, и отправиться в погоню за золотым тельцом объективных технических показателей. Какие же объективные недостатки однополосных систем заставили разработчиков искать счастья на ниве частотного разделения? Если кратко (обещали!), то основных причин немного:

    Первое. Диффузор любой головки способен к поршнеобразному движению, то есть к движению как единое целое только в определенном частотном диапазоне. Как только частота достигает определенной величины – на поверхности диффузора появляются упругие волны, способные организовать интерференционную картину. Поршнеобразное движение, на факте которого основаны все расчеты параметров головки, прекращается. Для большинства низкочастотных головок такая частота лежит в районе нескольких сотен герц. Широкополосные и среднечастотные головки могут сохранить характер колебаний диффузора до частот в единицы килогерц, некоторые из них, с композитными и керамическими диффузорами – до 5 – 8 кГц. На более высоких частотах уверенно работают лишь купольные излучатели: среднечастотные обслуживают диапазон от сотен герц до 10 килогерц, и на всем его протяжении купольный диффузор головок пытается двигаться поршнеобразно. У легких тканевых, композитных или металлических куполов ВЧ-головок в звуковом диапазоне частот рассмотренных проблем не возникает.

    Объективно описанные процессы проявляются в возникновении начиная с некоторой частоты изрезанности АЧХ, в росте нелинейных искажений, интермодуляции, фазовых нарушениях. Главное субъективно оцениваемое последствие – потеря натуральности звучания акустических инструментов, появление в звуке жесткости, иногда призвуков. Следует заметить, что старые добрые головки довоенных приемников болели описанной болезнью по полной программе, – даже легкие бумажные диффузоры не были способны ей сопротивляться. Однако кропотливый труд целых поколений экспериментаторов, варивших секретные бумажные массы, не пропал даром – характер паразитных колебаний старых диффузоров был таким, что последствия их с точки зрения слуха (извините за каламбур) оказывались минимальными.

    Второе. Совсем простое. Индуктивность не отменили даже итоги мировой войны. Например, если индуктивность звуковой катушки низкочастотной головки 1 мГн (совсем не много), то на 1 кГц реактивная составляющая импеданса уже равна 6,28 Ом, а на 10 кГц – 62,8 Ом. На этом сопротивлении и упадет все напряжение сигнала, естественно, не вызвав требуемого нам движения диффузора.

    Третье. Все ждут от динамической головки производства сферической звуковой волны. Тогда характеристика направленности создаваемого излучения будет круговой, и перемещающийся в пространстве слушатель не будет ощущать дискомфорта. В машине слушатель не изменяет своего положения (разве что при ДТП), но здесь на характеристики направленности возлагаются еще более ответственные задачи, ведь компоновочные возможности в салоне далеко не безграничны. Сферическую волну порождает точечный излучатель. Иначе: размеры диффузора должны быть заметно меньше длины волны. Как только это условие перестает выполняться, характеристика направленности головки обуживается, что способно породить массу проблем.

    Четвертое. На низких частотах, особенно вблизи резонансной частоты, диффузор головки движется с довольно большой скоростью, составляющей единицы процентов от скорости звука. Следовательно, при одновременном воспроизведении и высоких, и низких частот будет наблюдаться доплеровская модуляция колебаний высоких частот низкими, так как часть времени эти частоты будут излучаться движущимся с большой скоростью диффузором на слушателя, а часть времени – от слушателя. Последствия доплеровской модуляции проявляются в крайне неприятной на слух потере чистоты тона, у слушателя пропадает удовольствие от классических фрагментов, основанных на строгих законах музыкальной гармонии.

    Иными словами – как ни сильна ностальгия по хорошему звучанию бумажных раритетов, отлично играть может лишь многополосная система. Эта истина стала очевидной для разработчиков больше полувека назад, и с тех пор разделительные фильтры начали пробивать себе дорогу на рынок.

    Мы не будем рассматривать все этапы развития фильтров как полноценного компонента аудиотракта. Заметим лишь, что они прошли сложный путь, в начале которого фильтры выполняли лишь энергетические частотно-разделяющие функции, а сейчас от фильтров требуют комплексного решения вопросов энергоразделения, формирования характеристики направленности АС в целом, компенсации реактивности головки с учетом воздействия акустического оформления и т.п.

    Надо сказать, что техническую задачу разработчики решили: АС формируют великолепную АЧХ при оптимальных ФЧХ, характеристиках направленности при использовании совершенно реальных головок. Все математические проблемы, связанные с расчетами, взяли на себя компьютеры, программами для расчета в любительских условиях кишит Интернет. Но сказать, что АС начали от этого играть лучше, чем хорошо, мы не можем. Проблема стара как мир: стремиться надо не к идеальной АЧХ и ФЧХ, а к хорошему звуку, и на пути этого стремления во весь рост встают куда более сложные, нежели трудный расчет, проблемы.

    Тем не менее, не поделиться с читателем элементарными основами построения разделительных фильтров было бы неверно. У любого стремления к качеству должна быть отправная точка. Наша точка находится там, где достигаются приемлемые объективно оцениваемые параметры АС, а в их формировании едва ли не главную роль играют разделительные фильтры.
    caleb и Sewas нравится это.
  2. Black Angel
    Оффлайн

    Black Angel Модератор Команда форума

    Регистрация:
    17.03.2012
    Сообщения:
    3.837
    Симпатии:
    1.195
    Пол:
    Мужской
    Адрес:
    Воронеж
    Торговая репутация:
    0
    О Фильтрах вообще и о фильтрах в АС в частности.

    Фильтр – линейная электрическая цепь, обладающая свойством избирательного пропускания сигналов разных частот. Линейная – в том смысле, что подача на нее синусоидального сигнала не приводит к искажению его формы. Понятно, что фильтры нижних частот (ФНЧ) лучше пропускают нижние частоты, фильтры верхних частот (ФВЧ) – верхние. Полосовые фильтры пропускают сигналы, лежащие выше определенной нижней, но ниже определенной верхней частоты. Это – основы. Фильтр характеризуется АЧХ и ФЧХ. Для простейших фильтров они связаны преобразованием Гильберта, проще говоря, зная АЧХ, можно рассчитать и ФЧХ, и наоборот.

    Процессы в фильтрах легко описываются линейными дифференциальными уравнениями или их системами, причем по науке именно порядок системы уравнений и принимается за порядок фильтра. А на практике, когда не до уравнений (тем более дифференциальных), порядок, как правило, равен числу индуктивностей и емкостей, из которых сделан фильтр, вместе взятых.

    Вне полосы пропускания фильтр вносит затухание, причем далеко от частоты среза это затухание определяется простой зависимостью и равняется 6N децибел на октаву, где N – порядок фильтра. Поясню на примере. Рассмотрим ФНЧ пятого порядка с частотой среза 1 кГц. Для двух частот F1 и F2, если они достаточно далеко отстоят от частоты среза и, скажем, отличаются в 2 раза (на одну октаву), то затухания, вносимые фильтром на этих частотах, будут отличаться в 6 х 5 х 1 = 30 дБ. Вот и весь расчет.

    Недалеко от частоты среза характер поведения АЧХ зависит не только от порядка, но и от типа фильтра. Тип фильтра – более сложное понятие, чем порядок. Как фильтр, так и соответствующее дифференциальное уравнение, характеризуется полиномом, так и называемым – характеристическим. Его коэффициенты зависят от номиналов электрических компонентов фильтра. Полиномы бывают разные – Бесселя, Баттерворта, Чебышева, Золотарева – Кауэра и др., по имени исследовавших их еще задолго до появления фильтров, и уж тем более автомобильного аудио, математиков.

    Фильтры Бесселя отличаются минимальной крутизной вблизи среза. То есть, формально, отфильтровывают «лишние» частоты довольно лениво. Зато ФЧХ таких фильтров наиболее гладка, и характеристика группового времени запаздывания (ГВЗ) от частоты имеет минимальный перепад, что свидетельствует о возможности минимального искажения формы несинусоидальных процессов.

    Фильтр Баттерворта предпочтительнее, но и ФЧХ с ГВЗ имеет похуже. И так далее: чем лучше фильтруем, тем хуже звучим. Одна беда – фильтровать все же приходится!

    Теперь о фильтрах в акустике. Главное их отличие от просто фильтров заключается в том, что стоит задача не частотной фильтрации, а частотного разделения. Иными словами, уха слушателя должны достичь составляющие всех частот, но, скажем, составляющие с частотами ниже Fразд. должны воспроизводиться НЧ-головкой, выше – ВЧ-головкой (двухполосная система). АЧХ такой системы в идеале должна быть плоской, в том числе и в зоне частотного разделения. В связи с этим такие разделительные фильтры получили название всепропускающих.

    Оказывается, что сделать всепропускающий фильтр из ФНЧ и ФВЧ даже с учетом их полной развязки (суммирование ведь акустическое, а не электрическое) непросто. Так, если применять фильтры Баттерворта четных порядков, то АЧХ получит выброс в 3 дБ на частоте раздела, очень даже заметный на слух. Суть этого явления может быть отслежена на одном из графиков, приведенных в статье. Поэтому применяют либо фильтры Линквица – Райли (похожие на баттервортовские, но с несколько другими номиналами), либо вообще отказываются от фильтров четных порядков и применяют фильтры 3-го порядка.

    Еще один путь, ведущий к получению плоской АЧХ, заключается в разнесении частот среза ФВЧ и ФНЧ. Например, частота среза ФНЧ выбирается 900 Гц, а ФВЧ – 1111 Гц. Однако заметим: плоская АЧХ – средство, а не самоцель.

    Идеальной ФЧХ любого фильтра, в том числе и разделительного, можно было бы считать нулевую (отсутствие временной задержки) либо линейно нарастающую (постоянная задержка на всех частотах). Среди тех фильтров, которые могут применяться в качестве разделительных, только фильтр 1-го порядка имеет идеальную ФЧХ. Как итог – форма сигнала, прошедшего АС с разделительными фильтрами 1-го порядка, имеет больше шансов остаться неискаженной, чем, скажем, с фильтрами 3-го порядка. Однако понятно, что решение главной задачи – фильтрации и частотного разделения – с фильтрами столь малого порядка затруднительно.
    ГВЗ – тоже частотная характеристика, представляющая производную ФЧХ по частоте как функцию опять же частоты. Резкие колебания ГВЗ свидетельствуют о возможности разных задержек составляющих реального сигнала, имеющих разные частоты: сигнал исказит свою форму, как говорят акустики, «рассыплется». Барабан будет уже не барабан, пиццикато – не пиццикато.

    Порядок и тип фильтров и что от них зависит

    Чем больше порядок фильтра, тем лучше он фильтрует. Как говорили в популярном советском кинофильме, чем мех лучше, тем он дороже. Фильтр не мех, и порядок выбирается исходя из очень многих предпосылок. Не будем углубляться в теорию, приведем несколько примеров.

    Пример 1. Организация раздела «сабвуфер – мидбас». Пусть применена частота раздела, скажем, 100 Гц. Если использован низкий порядок фильтра, то:

    – на сабвуферную головку проникают частоты, лежащие существенно выше 100 Гц. Сабвуфер, понятное дело, находится сзади, поэтому он начинает «петь человеческим голосом» и вызывает изъяны в формируемой стереопанораме;

    – на мидбасовую головку проникают басы. Это может ее перегрузить в лучшем случае до повышенных искажений, в худшем – до откровенного треска от соударения подвижной системы и магнитопровода. Как правило, мидбас требует при таком раскладе применения фильтров не ниже 2-го порядка, при этом ниже частоты раздела независимо от расположения резонансной частоты СЧ-головки, величина смещения ее диффузора начнет падать;

    – ФЧХ и ГВЗ оказываются хорошими, форма сигнала искажается мало.

    Если использован высокий порядок фильтра, то:

    – рассмотренных только что проблем не возникает;

    – однако ФЧХ и ГВЗ оставляют желать лучшего: форма импульсных сигналов страдает. Впрочем, считается, что порядки, вплоть до четвертого включительно, при правильном подходе к расчетам оказываются приемлемыми.

    Если применяется повышенная частота раздела НЧ/СЧ, положим, 400 или 800 Гц, то проблема возможной перегрузки СЧ-головки могучим басом отступает на второй план при любых порядках фильтров: все мидбасы доставляются по адресу. Вместе с тем, использование фильтров высоких порядков для организации частотного разделения посередине диапазона основных музыкальных тонов может привести к нарушениям, в первую очередь стереолокализационным, и существенно ухудшить звучание скрипки, вокала, фортепиано.

    Пример 2. Организация раздела СЧ/ВЧ. Случай первый: ВЧ-головке отведен участок тонально значимого диапазона – частота раздела выбрана в районе 1800 – 2200 Гц. Здесь применение фильтров низких порядков не препятствует загрузке ВЧ-головки мощными среднечастотными составляющими и, что наиболее опасно, область резонанса ВЧ-головки (1200-1400 Гц) оказывается в недостаточной мере отгорожена фильтром. Это может привести как к исправимым (горб на АЧХ), так и более тяжелым (перегрев катушки ВЧ-головки) последствиям. Вместе с тем, применение в нашем случае фильтров высокого (3-го и выше) порядка означает создание цепи с существенными фазовыми сдвигами в той области, где ухо к ним еще достаточно чувствительно.

    Если частота раздела СЧ/ВЧ выбрана более высокой (4 кГц и выше), проблем практически не возникает, однако такой вариант характерен для трехполосных систем, в которых цветут и пахнут проблемы разделения НЧ/СЧ, обсужденные нами чуть ранее.

    В современной аудиотехнике используются фильтры с гладкими АЧХ и малыми колебаниями ФЧХ: Бесселя, Баттерворта, Линквица – Райли. (Не все именитые фильтры обладают этими свойствами. Взгляните, например, на характеристику фильтра Чебышева. Он тоже применяется на практике, только не для акустики. А для нас это – гибель, однозначно.) Таблица дает пример краткого сравнительного анализа случаев использования этих фильтров.

    АЧХ фильтров различного порядка (типа Баттерворта). Чем выше порядок, тем решительнее фильтрация частот вне полосы пропускания и тем больше фазовые искажения, вносимые фильтром.
    image006.gif
    АЧХ фильтров четвертого порядка различного типа с одной и той же частотой среза 1 кГц. Самый «ленивый» с точки зрения разделения частот фильтр Бесселя обеспечивает самую гладкую ФЧХ. А «радикальный» фильтр Чебышева – сами видите.
    image007.gif
    caleb нравится это.
  3. Black Angel
    Оффлайн

    Black Angel Модератор Команда форума

    Регистрация:
    17.03.2012
    Сообщения:
    3.837
    Симпатии:
    1.195
    Пол:
    Мужской
    Адрес:
    Воронеж
    Торговая репутация:
    0
    Фильтры в автомобиле.

    Если схема фильтра нарисована, его реализация не вызывает особых проблем – была бы медь, конденсаторы, место и деньги. Однако в ряде случаев все же возникают ситуации, требующие разумного вмешательства разработчика. Сейчас мы их и рассмотрим.

    Первое: фильтрация на достаточно низких частотах. Нетрудно показать, что попытка организации раздела в зоне около 100 Гц (не говоря уже о более низких значениях, а там-то как раз и самое место) может потребовать катушек индуктивности в 10 – 20 мГн и конденсаторов в десятки и сотни мкФ. Более того, не исключено, что при попытке компенсировать реактивность звуковой катушки НЧ-головки (есть такой этап в методике расчета реальных фильтров) потребуются еще большие, и существенно, номиналы.

    В таком случае разработчики вспоминают о катушках с сердечником из магнитного материала и неполярных электролитических конденсаторах, а потребитель – о том, что вышеперечисленные компоненты заметно портят звук.

    Действительно, применение электролитов способно вызвать проблемы как при малых сигналах (нелинейность неполярного конденсатора без смещения), так и при больших (потери). Аналогично обстоят дела с сердечником: на малых и на больших сигналах индуктивность катушки с сердечником существенно разнится. В результате звук приобретает размытый, ватный характер, страдает стереолокализация, ощущаются огрехи в макродинамике. В автомобильной аудиотехнике проблему первого частотного раздела решили уже относительно давно – активной фильтрацией на входе усилителя с отдельными каналами для сабвуфера и всего остального. А вот в заносчивом мире домашнего аудио даже высококлассные АС с разделом НЧ/СЧ в районе 100 Гц несвободны от рассмотренных недостатков.

    Второе: фильтрация в тонально значимой зоне 250 – 2500 Гц. Любые упражнения с электрическим сигналом, выполняемые с частотно-зависимыми цепями в этой области, должны проводиться с особой аккуратностью. Ухо оказывается чувствительнее измерительных приборов и ревниво относится к каждой ошибке разработчика.

    Здесь уже не только наличие сердечника или электролита нежелательно: ухо реагирует даже на характер намотки катушки и на тип диэлектрика в конденсаторе. Проблема усугубляется тем, что разделительный фильтр АС является мощным устройством в том смысле, что через него транслируется вся энергия, предназначенная для питания АС.

    Тем не менее, как мне кажется, появление великолепно оформленных, чрезвычайно дорогих разрекламированных пассивных разделительных фильтров для автомобильного аудио вызвано не стремлением к техническому совершенству и хорошему звуку, а попыткой застолбить место в коммерческой нише. Когда не существовало car audio в современном понимании, не было и возможности красиво оформить и продать просто фильтр. Фильтры даже дорогих домашних АС иногда выглядели так, что потребителя спасал от разочарования лишь толстый-толстый слой шоколада, простите, МДФП, скрывающий внутреннюю убогость конструкции. Лозунг «Все на виду», характерный для современной автоаудиотехники, с ее прозрачными крышками фильтров, усилителей и пр., – дань моде и коммерческое ухищрение.

    Третье: поливариантность фильтрации в автоаудиотехнике – одна из отличительных черт современных тенденций. Как и в области домашних компьютеров – возможность поиграть, варьируя N процессоров, M материнских плат, L винчестеров и т.д., доставляет невыразимое удовольствие, сравнимое лишь с апельсином (приблизительно), так и в звуке. Истинный автоаудиофил не успокоится, пока вконец не запутается в неисчислимом множестве возможных реализаций полосной фильтрации с применением как активных фильтров (принадлежащих усилителю и прочих), так и пассивных. Что и требуется производителю, а уж тем более продавцу. Нам же остается лишь добавить, что оптимум существует и к нему надо стремиться, естественно, не путем простого бездумного перебора возможных вариантов.

    Фильтры и характеристика направленности АС

    Мы уже касались направленности, когда сравнивали размеры излучателя с длиной волны. Если система становится многополосной, то неизбежным оказывается пространственное разнесение излучателей различных полос. Следовательно, на частоте раздела мы имеем возможность получить два излучателя, разнесенных в пространстве и работающих на одной и той же частоте. Такая система излучателей будет обладать характеристикой направленности, отличной от круговой, если расстояние между акустическими центрами полосных излучателей окажется сравнимым с длиной волны на частоте раздела. В этом случае на частоте раздела и в прилегающей к ней полосе, тем большей, чем меньший порядок имеют фильтры, сформируется характеристика направленности, не являющаяся круговой, а, скажем, трехлепестковой. Кстати, один из доводов в пользу применения не низких порядков разделительных фильтров. С ними ширина таких «проблемных» частотных полос меньше. Максимум лепестка формируется вдоль линии равных фаз – то есть там, где сигналы каждого из полосных излучателей складываются в фазе. В отсутствие фильтрации главный лепесток будет перпендикулярен линии, соединяющей акустические центры излучателей.

    image008.gif
    Пояснение возникновения многолепестковости характеристики направленности АС, в которой на одной частоте работают две разнесенные в пространстве головки. Ситуация (а) характерна для отсутствия разделительных фильтров и для случая использования фильтров четных порядков, ситуация (б) – для нечетных. Для наблюдателей на осях ОА, ОА’ и ОА’’ сигналы головок складываются в фазе.
  4. Black Angel
    Оффлайн

    Black Angel Модератор Команда форума

    Регистрация:
    17.03.2012
    Сообщения:
    3.837
    Симпатии:
    1.195
    Пол:
    Мужской
    Адрес:
    Воронеж
    Торговая репутация:
    0
    Фильтр Баттерворта — один из типов электронных фильтров. Фильтры этого класса отличаются от других методом проектирования. Фильтр Баттерворта проектируется так, чтобы его амплитудно-частотная характеристика была максимально гладкой на частотах полосы пропускания.
    Код:
    http://www.crbond.com/filters.htm
    slide.jpg

    Подобные фильтры были впервые описаны британским инженером Стефаном Баттервортом.

    АЧХ фильтра Баттерворта максимально гладкая на частотах полосы пропускания и снижается практически до нуля на частотах полосы подавления. При отображении частотного отклика фильтра Баттерворта на логарифмической АФЧХ, амплитуда снижается к минус бесконечности на частотах полосы подавления. В случае фильтра первого порядка АЧХ затухает со скоростью −6 децибел на октаву (-20 децибел на декаду) (на самом деле все фильтры первого порядка независимо от типа идентичны и имеют одинаковый частотный отклик). Для фильтра Баттерворта второго порядка АЧХ затухает на −12 дБ на октаву, для фильтра третьего порядка — на −18 дБ и так далее. АЧХ фильтра Баттерворта — монотонно убывающая функция частоты. Фильтр Баттерворта — единственный из фильтров, сохраняющий форму АЧХ для более высоких порядков (за исключением более крутого спада характеристики на полосе подавления) тогда как многие другие разновидности фильтров (фильтр Бесселя, фильтр Чебышева, эллиптический фильтр) имеют различные формы АЧХ при различных порядках.

    Фильтр Линквица-Райли — электронный фильтр с бесконечной импульсной характеристикой, названный так в честь его изобретателей: Зигфрида Линквица и Русса Райли. Обычно применяется в аудио кроссоверах в качестве фазового фильтра.

    Фильтр конструируется путём последовательного соединения двух одинаковых фильтров Баттерворта. То есть фильтр Линквица-Райли является фильтром чётного порядка. Фильтр из двух последовательно-соединенных фильтров Баттерворта первого порядка обозначают LR2, его добротность составляет 12dB/октаву. Фильтр из 2х последовательно-соединенных фильтров Баттерворта второго порядка - LR4, добротность - 24dB/октаву.

    Для создания кроссовера Линквица-Райли используют параллельное соединение двух фильтров Линквица-Райли, один из которых является фильтром низких частот, другой — фильтром высоких частот. Сумма получаемых сигналов имеет ровную амплитудно-частотную характеристику, что выгодно отличает их от фильтров Баттерворта. По сути полученный фильтр является фазовым фильтром.

    Необходимость в четном количестве фильтров вызвана тем, что фильтры Баттерворта имеют подавление -3dB на частоте раздела. В результате сложения сигналов высокочастотного и низкочастотного сигналов, полученных после фильтров Баттерворта, на частоте раздела происходит усиление сигнала на 3dB. При последовательном использовании двух фильтров Баттерворта, сигналы получают подавление на -6dB, в результате чего сумма низкочастотного и высокочастотного сигнала имеет усиление 0dB по всему спектру частот.

    АЧХ фильтров Линквица-Райли 2-го и 4-го порядков:
    800px-Linkwitz2.svg.png
  5. Black Angel
    Оффлайн

    Black Angel Модератор Команда форума

    Регистрация:
    17.03.2012
    Сообщения:
    3.837
    Симпатии:
    1.195
    Пол:
    Мужской
    Адрес:
    Воронеж
    Торговая репутация:
    0
    Теперь представим, что один (например, СЧ-излучатель), питается через ФНЧ, а второй (ВЧ) – через ФВЧ. В этом случае фазы сигналов, излучаемых головками на частоте раздела, не совпадают и, как следствие, линия равных фаз отклоняется от горизонтали. Несложный анализ показывает, что применение фильтров четных порядков не приводит к отклонению, а фильтры нечетных отклоняют все три лепестка (три лепестка получаются в первом критическом случае, когда расстояние между акустическими центрами достигает всего лишь длины волны. При больших расстояниях число лепестков может стать практически любым).

    Известно два случая активного использования такого явления. Первый прост: к нему прибегает фирма Castle в моделях Inversion. В АС этого типа ВЧ-головка располагается под СЧ головкой, что в условиях определенной полярности и при применении фильтров 3-го порядка направляет главный лепесток под углом 30 градусов вниз. Именно там разработчики Castle и надеются отловить уши слушателя, и не напрасно.

    Более знаменитый пример дает нам система d’Appolito, где в вертикальной плоскости головки чередуются в определенном порядке: СЧ – ВЧ – СЧ. Каждая из комбинаций СЧ/ВЧ при применении фильтра 3-го порядка обладает трехлепестковой диаграммой, направленной главным лепестком или вверх, или вниз. Понятно, что суммарная диаграмма будет заведомо симметричной в связи с симметрией конфигурации. Более того, нетрудно показать, что она окажется почти круговой. Система d’Appolito – почти столь же эффективный инструмент создания круговых диаграмм на частоте раздела, как и коаксиальная конструкция излучателей, где вообще нет разнесения их акустических центров.

    Нам же важно запомнить главное: работа полосных излучателей, разнесенных в пространстве, на частоте раздела приводит к многолепестковости характеристики направленности. Это явление вредное, и с ним надо бороться. Фильтры активно вмешиваются в механизм создания лепестков направленности, и этим разработчики могут воспользоваться в своих целях.

    Применительно к автомобильной тематике надо иметь в виду следующее: в машине не поставишь домашнюю акустическую систему. Хочешь не хочешь, а приходится размещать головки громкоговорителей в пределах возможного. Понятно, что характеристика направленности в таком случае, особенно с учетом переотражений от стекол, будет непредсказуемой. Тем не менее, можно дать несколько рекомендаций, выполнение которых поможет получить в автомобиле звук, напоминающий домашнее аудио. Я знаю, что к этому стремятся многие. Итак:

    Первое. Не надо добиваться использования всех возможностей, предоставляемых кузовом для установки головок. В большинстве случаев злоупотребление тыловыми каналами заметно ухудшает натуральность звука, предназначенного для слушателей на передних сиденьях.

    Второе. Сабвуфер в автомобиле требует активной фильтрации на возможно более низкой частоте фильтром возможно более высокого порядка. Головка сабвуфера установлена в автомобиле жестко на конкретном и всегда акустически неудачном месте и ни при каких условиях не должна быть локализована. Попадание на нее составляющих с частотами выше 100 – 200 Гц должно быть значительно ослаблено, а выше 200 Гц – практически исключено. Границу – на замок. Поэтому, если в других областях частотного диапазона фильтры повышенной крутизны это еще бабушка надвое сказала, то здесь, на первом рубеже частотной обороны, 3-й порядок лучше, чем 2-й, а 4-й – лучше, чем 3-й. Всегда.

    Третье и достаточно тяжелое для выполнения. Размещение головок в передних дверях – решение общепринятое в автоаудиопрактике. Однако, если отдать таким излучателям диапазон, значимый с точки зрения стереолокализационных характеристик, получение реальной стереопанорамы окажется затруднительным: попробуйте дома разместить небольшие АС слева и справа от себя и к тому же «в ногах»! Разумеется, примеры удачных реализаций при таком расположении акустики есть, но примеры по большей части далеко не безупречные, да и способ, которым их создатели пришли к успеху, как правило, трудновоспроизводим. Потому что остается во многом загадочным результатом многочисленных переотражений звука внутри салона. С точки зрения максимально гарантированного результата оптимальным было бы ограничить полосу дверных динамиков верхней граничной частотой 200 – 250 Гц, чтобы их значение в формировании стереопанорамы было уменьшено до предела. В этом случае к СЧ/ВЧ-излучателям, располагающимся в торпеде или стойках, будет предъявлено требование воспроизводить диапазон от 200 – 250 Гц до самых верхов. Что ж, с этой задачей можно и справиться, найдя для таких АС хотя бы литр объема или подобрав хорошие головки free air.
    Безымянный.jpg

    П.С. Информация была представленна из википедии и журнала "Автозвук".
    Етерсков и caleb нравится это.
Похожие темы: Фильтры
Форум Заголовок Дата
Вопросы по Автозвуку Про фильтры EOS Clarity 07.05.2013