Расчет кроссовера для акустики: делаем своими руками

Статьи

Расчет кроссовера для акустики75

Расчет кроссовера для акустики, как известно, очень важная операция. На свете не существует идеальных акустических систем, способных воспроизводить частотный диапазон полностью. И тогда на помощь приходят отдельные участки спектра динамиков. К примеру, если надо воспроизводить НЧ, применяют сабвуфер, а чтобы воспроизвести ВЧ, устанавливают мидбасы. Когда все эти динамики вместе взятые начинают играть, то может произойти путаница перед поступлением на тот или иной излучатель. По этой причине и необходим бывает активный или пассивный кроссовер для акустики. В этой статье мы узнаем, для чего нужен расчет фильтра, рассмотрим пассивные кроссоверы, узнаем как они строятся на катушках индуктивности и конденсаторах.

Расчет кроссовера

Кроссоверы для акустики авто самодельные

Чтобы подключить 2-полосную(см.Акустическая двухполосная система и ее преимущества) или другую акустику с большим количеством полос к 1 каналу усилителя или ГУ, нужно некое отдельное устройство, разделяющее сигнал. При этом оно должно выделять для каждой полосы свои частоты. Именно такие устройства и называются фильтрами или кроссоверами.

Примечание. В комплекте с компонентной акустикой, как правило, уже идет пассивный кроссовер. Его готовил производитель и он рассчитан уже изначально.

Но что делать, если нужно разделить частоты по иной схеме (к примеру, если комплект акустики собран из отдельных компонентов)? В этом случае речь идет о расчете кроссовера.Отметим сразу, что рассчитать кроссовер совершенно не сложно и даже можно самостоятельно изготовить его.

Кроссоверы для акустики на авто Пионер профессиональные

Ниже приводится инструкция о том, как рассчитать кроссовер:

Скачиваем специальную программу. Это может быть Crossover Elements Calculator на компьютер;

Специальная программа для расчета кроссовера Crossover Elements Calculator

Вводим сопротивления низкочастотного и высокочастотного динамиков. Сопротивление – это номинальное значение сопротивления акустики, выражаемое в Ом. Как правило, средним значением является 4 Ом;
Вводим частоту раздела кроссовера. Здесь полезно будет знать, что частоту надо вводить в Гц, но ни в коем случае не в кГц.

Примечание. Если кроссовер второго порядка, то надо еще ввести тип кроссовера.

Получить ожидаемый результат можно, нажав на кнопку расчета.

Кроме того, надо знать следующее:

Емкость конденсаторов, а вернее их значение вводится в Фарадах;
Индуктивность рассчитывается в Генри (mH).

Схема расчета фильтра выглядит примерно так:

Как рассчитать фильтр

ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР: ВИДЫ И ОТЛИЧИЯ

Вы наверняка сталкивались с разнообразием цифровых фильтров в своих плеерах. Если раньше выбор лежал буквально между fast roll-off и slow roll-off, то сегодня он стал значительно шире. Например, мой плеер дает мне альтернативу в виде семи разных фильтров. Другой вопрос, что они не имеют решающего влияния на звук. Однако, все же есть один вариант, который по каким-то необъяснимым причинам нравится больше остальных. Сталкиваясь с аппаратурой во время обзоров, тоже находишь оптимальный для себя вариант и останавливаешься на нем. Главное — помнить, что нет правильных и неправильных цифровых фильтров. Они все делают свою работу. По-разному.

ЛИНЕЙНО-ФАЗОВЫЙ ФИЛЬТР

Цифровой фильтр “разбивает” звуковой сигнал на несколько семплов. Несколько — не три-четыре, а достаточно большое количество, чтобы можно было оперировать порядком применения гейна фильтра. Далее к каждому семплу применяется определенное усиление (гейн). В данном случае наивысший гейн был применен к среднему семплу (медиане), далее каждый последующий от медианы (нулевого семпла) семпл получил свое усиление, ниже чем получает медиана. На выходе фильтр производит суммирование полученных произведений. Вот это и есть итоговый аналоговый сигнал после оверсемплинга и фильтрации.

Но неидеальность аппаратуры и ограниченность частотного диапазона приводит к возможной слышимости пре- и пост-эха — того самого подзвона. Следовательно, от порядка применения гейна фильтра зависит также и восприятие звука, его характер, ощущение в пространстве.

В предыдущем рисунке был изображен принцип работы с сигналом фильтра с линейной фазой. При такой фильтрации предшествующий и следующий за основным сигналом звон получает отзеркаленный гейн. В результате мы имеем не только послезвучие, звенящее затухание, но и предшествующее пре-эхо. То есть еще до возникновения сигнала существует паразитный сигнал.

ФИЛЬТР С МИНИМАЛЬНОЙ ФАЗОЙ

Для того, чтобы решить эту проблему, был применен фильтр с минимальной фазой. Он работает по тому же принципу распределения гейнов и суммирования результатов усиления каждого семпла выборки. Но нулевой семпл, получающий максимальное усиление, смещен из медианы (середины) выборки в ее начало. В результате наблюдается отсутствие пре-эха, но пост-эхо, подзвон, получает большее усиление. Так как в рассмотренном ранее фильтре с линейной фазой гейн более низкого порядка делился поровну между предшествующими нулевому семплу (минус-первый, минус-второй…) и следующими за ним (первый, второй…). то влияние каждого из них было уравновешено. В случае с минимальной фазой мы видим отсутствие предварительного звона. В свою очередь более сильно выражено послезвучие.

Кроме чистых линейно- и минимально-фазовых фильтров применяются еще и модифицированные аподизирующие фильтры. Аподизация — это метод фильтрации, использующийся в частности для обработки аудио сигнала. Он применяется для снижения влияния пре- и пост-эха как в линейно-фазовых, так и в минимально-фазовых фильтрах.

ИМПУЛЬСНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Разобравшись с основными типами цифровых фильтров, перейдем к частным случаям. Теперь речь пойдет о работе с импульсными переходными процессами (или импульсными характеристиками), а именно, как те самые fast/slow/super slow roll-off влияют на звучание системы.

Если линейный или минимальный фазовый фильтр по-разному работают с фазами сигнала и звона, то частные случаи фильтров определяют работу с переходными процессами. Так, если super slow roll-off обеспечивает практически полное отсутствие переходных процессов (звона), то fast roll-off переходные процессы не подавляет. Они могут как предшествовать сигналу, так и следовать после него, что характерным образом отражается на звучании.

Иллюстрация разницы в работе фильтров fast roll-off и slow roll-off показана на рисунке выше. Кроме того, что фильтры отличаются по кривой АЧХ (спад на ВЧ на slow начинается раньше, чем на fast), есть отличия и в их импульсной характеристике. При медленном спаде импульсная характеристика минимальна, но при применении фильтра с быстрым спадом и более ровной АЧХ в области ВЧ мы получаем более выраженную и насыщенную импульсную характеристику. В зависимости от фазового типа фильтра это может быть пост-звон или пре- и пост-звон. Не забываем, что единственного правильного фильтра попросту не существует. Таким образом, фильтр нужно подбирать как под ту или иную музыку и аппаратуру, так и руководствуясь личными предпочтениям. И не забываем про помещение!

Фильтры разного порядка

Чтобы ясно понимать схему расчета кроссовера(см.Самодельные кроссоверы для акустики и их предназначение), нужно понимать разницу между фильтрами разного порядка. Об этом и пойдет речь ниже.

Примечание. Существуют несколько порядков кроссовера. В данном случае порядок означает параметр кроссовера, который характеризует его способность ослаблять не нужные частотные сигналы.

Первый порядок

Схема 2-х полосного кроссовера этого порядка выглядит следующим образом:

2-полосный кроссовер 1-го порядка

По схеме видно, что ФНЧ или фильтр низких частот построен на катушке индуктивности, а фильтр высоких частот – на конденсаторе.

Примечание. Такой выбор компонентов не случаен, так как сопротивление катушки индуктивности повышается прямо пропорционально увеличению частоты. А вот что касается конденсатора, то здесь обратно пропорционально. Получается, что такая катушка отлично пропускает НЧ, а конденсатор отвечает за пропуск ВЧ. Все просто и оригинально.

Фильтр частот по схеме 1-го порядка

Следует также знать, что кроссоверы первого порядка, а вернее их номинал, зависит от выбранной частоты разделения и величины сопротивления колонки. Проектируя ФНЧ, надо в первую очередь обратить внимание на частоту среза НЧ и СЧ динамиков(см.Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами). А вот проектируя ФВЧ, надо аналогичным образом поступить уже с ВЧ.

Фильтры для акустических систем без конденсаторов

Конденсаторы — это неизбежное “зло”, которое вынуждены, стиснув зубы, терпеть аудиофилы. Многие типы конденсаторов “плохо звучат”. Например, пресловутая керамика Н90 — из-за пьезоэлектрического эффекта. А как другие типы, скажем, пленочные? Тут можно написать целую поэму. Но можно ли строить частотнозависимые цепи без них, только с помощью дросселей (индуктивностей)? Оказывается, можно. И не только можно, но и нужно!

Мои старые акустические колонки постройки до 1980 г. изредка подвергались доработкам. Из-за порванного диффузора головка 4ГД8-Е была заменена на 5ГДШ5-4 (это почти одно и то же), а заодно и вторая. Головки 25ГД-26 были включены “дублетом” (“лицом к лицу”) (1). И рамку с защитной радиотканью пришлось окончательно снять. А вот фильтры оставались прежние.

На низких частотах — второго порядка, на средних и высоких — третьего. И АЧХ по звуковому давлению была неплохой. Но звучание…! Не чувствовалось разницы между разными усилителями, а не то что между проводами из меди и серебра.

Настало время заменить фильтры. А какие выбрать? За эти годы появилась масса противоречивой информации. Аудиофилы особенно ругали конденсаторы. Сначала советовали делать фильтры не выше первого порядка, потом отказывались делать такие фильтры и строили четвертого, а кое-кто дошел и до шестого порядка.

Анализировали групповое время задержки (ГВЗ) и ФЧХ, двигали ВЧ-излучатель вперед, назад… и даже в сторону. Полнейший “разброд”: от однополосных АС на 4А28 до 4-5-6-полосных… и т.п. Как-то, разгребая распечатки материалов из Интернета, наткнулся на статью А. Юренина о последовательных кроссоверах.

Там автор говорит, что они появились в 1969 г. Но сами схемы я встречал еще в 1961 г. (2). где автор ссыпается на немецкий журнал по технике связи за 1959 г. Суть дела не в этом, а в том. что Юренин привел схему кроссовера для акустики, в которой нет конденсаторов (схема запатентована и используется в производимых фирмой Acoustic Reality акустических системах).

Вот эта схема (рис.1). Она очень проста. Так как мои АС тоже трехполосные, я решил начать переделку фильтров именно с этой схемы. Проведем небольшой анализ. Нарисуем простейший последовательный кроссовер, “первого порядка” так, как его принято изображать (рис.2). Здесь присутствует конденсатор С1. а на рис.1 такого конденсатора нет Но зато там добавлено звено L1-R1. представляющее собой для СЧ- и НЧ-излучателей фильтр нижних частот.

На L1 выделяются верхние частоты и попадают в ВЧ-излучатель BA1. L2-Rваз — это еще один фильтр нижних частот, которые выделяются в ВАЗ, а выделяющиеся на L2 средние частоты попадают в СЧ-излучатель ВА2. Вот и вся премудрость! Главное, чтобы сопротивление излучателей было чисто активным.

Но излучатели (головки) электродинамического типа не могут иметь чисто активного сопротивления, поскольку у них имеется катушка с железным сердечником. Повторение схемы по рис.1 приводит к печальному результату: средних частот явно мало из-за индуктивности головки ВАЗ. Займемся НЧ-излучателем.

Для проведения этой работы понадобятся генератор звуковых частот с Uвых.max = 10В, электронный вольтметр (например, B3-38) или мультиметр. Известно, что для выравнивания входного сопротивления динамика в попосе частот требуется применение цепи Цобеля и последовательного контура на частоте резонанса [3].

Но на НЧ резонансный контур почти никогда не ставится из-за своей громоздкости и отдаленности резонанса динамика от частот раздела НЧ-СЧ/ВЧ (0.3.. .3 кГц). Для выбора R1 иС1 (рис.3) нужно знать сопротивление динамика ВА по постоянному току Re: и индуктивность его катушки Lк.

Рекомендуются такие формулы:

Re моих двух последовательно включенных динамиков составляет 7.2 Ом. Таким образом, R1=9 Ом, а С1 =?. т.к. Lк неизвестна. Чтобы определить Lк, нужно измерить сопротивление динамика на разных частотах.

Схема измерения проста и показана на рис.4. Результаты сведены в табл.1. Поделив показания вольтметра PV1 в милливольтах на 10 (вторая строка таблицы), получаем сопротивление Zва в омах (третья строка).

Из табл.1 находим Fz— частоту, на которой индуктивное и активное сопротивления динамика примерно равны, т.е. частоту, где

Некоторые авторы предлагают брать R1=Rе. Я взял R1=8 Ом, тогда С1 =30 мкФ. Можно использовать бумажный конденсатор типа МБГО 30,0×160 В. В нижней строке табл.1 приведены результаты измерения сопротивления НЧ-динамика с RC- цепью Цобеля (8.2 Ом, 30 мкФ). Неплохая, однако, получилась компенсация! Теперь НЧ излучатель можно включить в схему по рис.1. Провала на средних частотах не будет.

СЧ-излучатель 5ГДШ5-4 имеет Rе=3.5 Ом и отдачу почти в 3 раза большую, чем НЧ-головка, и здесь требуется выравнивание отдачи. Проделав измерения по определению Lк для этой головки, найдем частоту Fz. с которой начинает расти Z.

Это примерно 4…5 кГц. Для выравнивания отдачи целесообразно включить последовательный резистор, как показано на рис.5. не используя цепь Цобеля. Образуется делитель с коэффициентом передачи на НЧ Кп:

Частота Fz такой цепи увеличится в 4 раза и составит 16…20 кГц, так что цепь Цобеля и не понадобится. А входное сопротивление доведем до приемлемой величины, включив параллельный резистор R1 сопротивлением 15 Ом, как показано на рис.6.

При этом эквивалентное сопротивление Z составит:

Это позволяет включить СЧ-иэлучатель в схему на рис.1. Включение последовательного резистора с сопротивлением, почти в 4 раза большим, чем Rе, уменьшает нелинейные искажения СЧ-головки, приближая эквивалентное сопротивление генератора к источнику тока.

Варьируя R1 и R2 (рис.6), можно точно подобрать коэффициент деления, нужный для одинаковой отдачи СЧ- и НЧ-головок. Очень важно отметить, что на средних частотах действительно нет конденсаторов (кроме С1 в НЧ-звене, рис.З), а частоту раздела НЧ-СЧ можно сдвигать, изменяя только одну индуктивность —L2 на рис. 1.

ВЧ-излучатель — 6ГД11. Его Re=5,6 ОМ. Zва =7,3 ОМ на частоте 5 кГц и далее растет до 12,5 Ом на частоте 20 кГц. Чаще всего цель Цобеля не ставят, т.к.частота раздела — 4…8 кГц, а рост Zва с увеличением частоты незначительно сказывается на звучании.

Выбор частот раздела НЧ-СЧ и СЧ-ВЧ производится из следующих соображений. Так как использованы фильтры первого порядка, частоты разделов должны отстоять от резонанса соответствующего излучателя не менее, чем на 2 октавы [3], т.е. fнч-сч>600 Гц (fpeз~150 Гц у 5ГДШ5-4), а fсч-вч > 6 кГц (fрез = 1,5 кГц у 6ГД11).

Для лучшей защиты ВЧ-излучателя от НЧ-колебаний пришлось поставить последовательно с излучателем 6ГД11 дополнительный конденсатор емкостью 2.2 мкФ (К73-16, Umax=160 В). Без него на повышенной громкости появлялись какие-то призвуки.

В СЧ-излучателе я применил открытое оформление (бокс без задней стенки размерами 220x140x75 мм). Теперь его можно легко разворачивать под нужным углом к слушателю. Заклеил окна диффузородержателя (корзины) хлопчатобумажным ватином и довел таким образом полную добротность до 0,65. Окончательная схема громкоговорителя приведена на рис.7а.

Конструктивно катушка L2 выполнена бескаркасной и имеет сопротивление постоянному току RL2=0.4 ОМ. При желании индуктивность катушки можно легко изменять (увеличивать), вдвигая в нее ферритовый сердечник (кусок магнитной антенны от радиоприемника “Океан”) диаметр 10 мм., длина 100 мм. При этом частота fнч-сч меняется в 2.4 раза. Катушка L1 на мотана на не замкнутом сердечнике ШЛ40х10 (одна скоба), RL1=0,4 Ом.

Входное сопротивление Z громкоговорителя с таким фильтром на разных частотах представлено в табл.2. Из таблицы видно, что Z3 значительно меняется: на частоте 2,5 кГц — 5.6 Ом, а на 20 кГц — 11 Ом. Для выравнивания Z на этих частотах ко входу фильтра нужно подключить RC-целочку (рис.76).

Тогда Z3 изменяется на этих частотах так, как показано в последней строке табл.2. Общее изменение Z во всей полосе от 80 Гц до 20 кГц не выходит за пределы 4,4…6 Ом и только на частоте 3150 Гц составляет 6,3 Ом. Такая ровная Z-характеристика дает возможность сравнивать усилители с разным выходным сопротивлением (ламповые и транзисторные).

Прослушав АС, я с удовлетворением отметил прекрасное звучание своего лампового “однотактника”, заметно лучшее, чем звучание транзисторного УМЗЧ, тоже, впрочем, неплохое. АЧХ с помощью измерительного микрофона я. конечно, проверил, насколько это возможно в жилой комнате.

А вот ФЧХ и ГВЗ измерять не стал. Просто послушал “звук” и решил, что еще лет на 10 мне этих фильтров хватит. А может, фирменные АС резко подешевеют, тогда и куплю себе что-либо, лучше звучащее, без конденсаторов.

Влияние сетевого фильтра Weiduka AC8.8 на звук системы

Там же, в комментариях к прошлой статье, товарищ @Crazzy, которому довелось испытать влияние конкретно этой «вейдуки» на звучание его системы, не слишком лестно о ней отозвался: «С ним сразу мажется текстура, поджимается динамика, «выкачивается воздух», отдельные инструменты изолируются в вакууме. Что интересно, эффект зависит от ряда розеток, слева он более выраженный, справа — менее, т.е. справа — меньшее зло :)».

Что же, давайте проверим, что может «вейдука», когда в ее распоряжении есть только стандартные силовые кабели, подключенные к усилителю, ЦАПу и сабвуферу.

Эффект есть. Четко оформить мысли по влиянию сетевого фильтра на звук удалось после двух-трех переключений вилок питания из обычной розетки в «вейдуку» и обратно. Могу сказать, что мое мнение расходится с наблюдениями товарища Crazzy.

Во-первых, не удалось выявить различия в звучании левого и правого ряда розеток. Во-вторых — общее влияние фильтра я отнесу к разряду «положительно». Первое, что явно слышно — это влияние фильтра на низкочастотный диапазон: бас «собирается», становится более упругим и резким. Это наблюдение зафиксировано сразу же после включения «вейдуки» в состав системы.

Для фиксирования остальных изменений понадобилось сменить трек — вокал и сцена отлично показали, что «фильтрация» не прошла мимо этих диапазонов. С добавлением сетевого фильтра вокал становится яснее и разборчивее. Построение сцены — более явно очерчено в глубину, так как в целом СЧ и ВЧ звучат отчетливее и детальнее.

Что же, данные наблюдения хорошо дают представление о том, насколько по-разному можно воспринять смену компонента питания на разных системах.

Сетевой кабель и усилитель

Моделируем ситуацию, когда начинающий любитель качественного звука, начитавшись о влиянии сетевых кабелей на звук системы, начинает задумываться: а почему бы не попробовать? И покупает один единственный сетевой кабель. Конечно, в таком эксперименте может быть множество переменных. Но, так или иначе, с теми или иными компонентами, такой опыт вполне может состояться (а у многих уже состоялся, судя по отзывам к предыдущей статье).

На данный момент я выступлю в роли экспериментатора, так как подобного опыта у меня не было.

Итак, в состав «стоковой» системы включается единственный не стоковый компонент, имеющий отношение к питанию — сетевой кабель для усилителя, подключенный в обычную розетку.

Это сложная задача. Снова, как и в случае с кабелем USB (кстати, к нему мы еще вернемся), понадобилось около 5–6 переключений кабелей (переключение занимало максимум 10 секунд), чтобы подтвердить или опровергнуть тот или иной аспект в звуке.

Поначалу кажется, что кaбель из меди Furukawa «звучит» более выгодно, задорнее что ли. При более внимательном прослушивании стало понятно, в чем кроется «задор»: Furukawa каким-то способом, о котором могут знать наверняка лишь электроны, на выходе дает более динамичный звук. Бас и высокие частоты становятся чуть более акцентированы и лучше проработаны.

То есть в прямом сравнении слышно, что при подключении стандартным кабелем мы имеем этакую аналогию «ровного» звука. Кастомный же кабель создает впечатление, что края АЧХ чуть вздернуты — вот он, задор! Такой прием часто используется производителями аудиотехники для придания эффектности звучанию. Но чтобы кабель…

Стоит учесть, что изменения эти не столь значительны, как может показаться из моего описания. Думаю, что для фиксации этой разницы слушателю может понадобится некоторая сноровка (тренируем слух, господа!) и отсутствие опыта в отрасли радиоприборостроения.

Расчет фильтра высоких частот

Итак, как же мы можем провести расчет? Чтобы выполнить все действия на дому, нужно сделать одну из самых простых таблиц автоматического расчета в Microsoft Excel, но для этого нужно уметь пользоваться формулами в этой программе.

Можно пользоваться такой формулой:

Где f – это частота среза; R – это сопротивление резистора, Ом; С – это емкость конденсатора, Ф (фарады).

NON-OVERSAMPLING (NOS) ЦАП

Недавно я делал обзор на замечательную новинку — плеер iBasso DX300. Там я случайно обнаружил среди стандартного набора фильтров ЦАП режим NOS. То есть режим работы без передискретизации. Если о матричной структуре ЦАП в DX300 производитель позаботился оповестить общественность, то про наличие режима NOS — нет. И поделом. Ведь интересная и полезная фишка плеера попросту могла быть проигнорирована не особо любопытными аудиофилами.

Так вот, что такое NOS ЦАП мы немного поговорили в этом обзоре. Возможно, именно тогда, когда писался этот раздел, и пришла мысль о серии статей “о сложном простыми словами”. Так вот, повторюсь: NOS ЦАП — это ЦАП, который работает без оверсемплинга (передискретизации). А иногда и без цифрового и/или аналогового фильтра. Бывают и такие. Конечно, реализации ЦАП вовсе без фильтра требует ряда манипуляций, чтобы не засорить воспроизведение шумами. Например, предварительный или потоковый апсемплинг.

Ключевая задача, которую ставят разработчики, создавая NOS ЦАП, — это избавиться от импульсных переходных характеристик, по пятам преследующих процесс фильтрации. Убрать звон — это хорошо. Но тогда в “распоряжении” ЦАП остается только аналоговый фильтр, обладающий некоторыми недостатками, о которых мы уже поговорили. Более того, аналоговый фильтр, выполненный на дискретных элементах, может привносить и свои фазовые и нелинейные искажения.

РИСУНОК СИГНАЛ NOS

Как вы помните, аналоговый фильтр выполняет интерполяцию аналогового сигнала по опорным точкам ступенчатой кривой. Без аналогового фильтра это будет невозможно. Мы столкнемся с нашими фантастическими тварями — алиазами — которые будут гулять без контроля и присмотра. Так ли это страшно для нас как слушателей? С одной стороны — нет. Алиазы будут находиться за порогом слышимого диапазона. Если половина частоты дискретизации выше 20 кГц, то алиазный спектр будет лежать за отметкой ½ частоты дискретизации и “отзеркаливать” спектр полезного сигнала, являя собой ультразвук. С другой — ализы “скушают” часть полезного динамического диапазона. Таким образом, отказ от аналоговой фильтрации мы избавляемся от искажений фильтра, но получаем интермодуляционные искажения и теряем часть динамического диапазона.

АПСЕМЛПИНГ И NOS ЦАП

В отдельных случаях можно получить чистый сигнал и без фильтрации. В каких? Если изначальная запись (именно исходный файл) делался на частоте дискретизации, выше 44,1 кГц. На сегодня общепринятым форматом цифровой студийной записи является 24 бит 88 кГц, реже 96 кГц. Почему-то считается, что с 88 кГц работать проще. Не суть. То есть такую запись можно без зазрения совести крутить на NOS ЦАП и не бояться получить значимые искажения.

Допустим, мы имеем стандартный CD-рип. То есть привычный формат 16/44,1. В таком случае есть выход в виде апсемплинга аудио-файлов. Помимо предварительного апсемплинга, возможен процесс налету. Благо, вычислительные мощности сегодня это позволяют даже в портативе. Речь не идет про улучшение исходного файла! Это невозможно сделать простым нажатием кнопки. Но добавление нулей в биты старших порядков позволяет увеличить частоту дискретизации воспроизводимого аудиосигнала. Следовательно, в условии отсутствия фильтра это позволит приструнить алиазы. Если с 44,1 кГц мы повысим частоту дискретизации файла до 44,1*16=705,6 кГц, то ½ частоты дискретизации будет лежать на отметке 352,8 кГц! Ализы, до свидания .

NOS ЦАП — это не приговор и не панацея. Это лишь другой вариант, другой подход. Который позволяет чуть иначе реализовать схему ЦАП. С одной стороны, такая схема будет проще и менее взыскательна к аналоговой фильтрации. Но это также потребует апсемплинга файлов для качественной реализации. Однако, отказ от оверсемплинга и цифровой фильтрации может дать наиболее натуральный саунд. У iBasso получилось — режим NOS на мой слух показался наиболее приятным. На том стою.

Условия и компоненты

Условия проведения эксперимента не изменились, состав системы уже был описан в прошлой статье. Вкратце напомню: АС — KEF LS50 + саб M&K Sound SB12; интегральный усилитель —Onix A55; ЦАП — Topping D70. Транспортом служит ноутбук на базе ОС Windows.

По поводу компонентов питания — до того, как ко мне попали кабели работы рук мастера, я использовал исключительно обычные, стандартные сетевые кабели. Сетевого фильтра или подобных устройств в системе никогда не было. Кстати, был вопрос по поводу «земли». Заземления в розетках квартиры нет.

Касаемо кастомных силовых кабелей: «плетения» и прочих изысков там нет, так как использовался заводской силовой кабель Furukawa:

Коннекторы и вилки фирмы Oyaide: P-004 и C-004 на двух кабелях, на третьем — P-037E/С-037. Здесь вопрошающие из комментариев к прошлой статье поймут, почему не был проведен тест кабелей без участия сетевого фильтра Weiduka AC8.8 — два из трех кабелей имеют вилку стандарта Япония/Америка. Кроме как в «вейдуке», таких розеток у меня нет нигде. Но даже с одним подходящим под наши розетки силовым кабелем нам открывается поле для экспериментов.

Г-образные

Г-образный фильтр – это делитель напряжения, который состоит из двух составляющих с нелинейной АЧХ (амплитудно-частотная характеристика). Для данного фильтра разрешается использовать схему и все формулы делителя напряжения.

Его можно представить так:

Если мы заменим сопротивление R1 на конденсатор, то у нас получится фильтр верхних частот. Фото измененной схеме вы можете наблюдать ниже:

Формулы для расчета:

U вх=U вых*(R1+R2)/R2; U вых=U вх*R2/(R1+R2); R общ=R1+R2

R1=U вх*R2/U вых – R2; R2=U вых*R общ/U вх

Сейчас давайте наглядно рассмотрим, как провести расчет.

▍ Несколько интересных фильтр-функций

Помимо уже рассмотренной кубической, можно придумать множество и других функций для фильтров, основанных на какой-нибудь математической идее. Также имеет значение, насколько легко может быть вычислена (и может ли быть вычислена вообще) обратная функция.
Параболическая, наименее вычислительно затратная. При необходимости, обратная к ней функция находится довольно элементарно:

Кубическая. Обратная к ней функция уже немного контринтуитивна (а если вам интересно, откуда здесь взялись тригонометрические функции — тогда сюда):

Используя полином 5-ой степени, с двумя нулевыми производными на границах сопряжения. Обратная функция здесь уже в элементарных функциях не выражается (потому и не приведена):

Используя полином 13-ой степени — с дополнительным «выпрямлением»:

Используя рациональный полином — даёт более гладкую характеристику и более простую обратную функцию, чем у кубической:

С заданным количеством нулевых производных в точках стыковки, частным случаем которой является предыдущая функция. Обратная к ней функция также легко находится:

Линейно спадающая в логарифмическом масштабе:

Более плавный вариант предыдущего с возможностью регулировки «жёсткости». Здесь уже обратная функция для произвольного n в элементарных функциях не выражается:

С бесконечным количеством нулевых производных в точках стыковки, что обеспечивает идеальное сопряжение. А здесь обратная функция легко находится:

С максимально быстро затухающей импульсной характеристикой — что при достаточно больших () позволяет обойтись без оконной функции вообще. Сама формула получена модуляцией аргумента кубической функции, т.е. :

Здесь — это специальная функция (функция ошибок), определяемая как интеграл от гауссианы. Вместо неё можно использовать функцию гиперболического тангенса — импульсная характеристика также будет достаточно быстро затухать, хоть и не так быстро, как в предыдущем случае. Причём при больших n визуально она будет походить на Линквитца-Рейли и это совсем не случайно —

потому что

Сделав в функции замену и сократив, получим не что иное, как

ЦАП и сетевой кабель

По аналогии с предыдущим опытом, проведем следующий эксперимент. Кастомный кабель остается в системе, но теперь он будет посредником в электрической цепи для ЦАПа. Все остальные компоненты питания — стоковые.

Здесь тоже было непросто. Выручили Queen c композицией «I Want To Break Free». И ситуация из прошлого опыта повторилась: основные моменты, где влияние кабеля более всего проявило себя — это нижние и верхние частоты. Со стоковым кабелем баса явно меньше. Хотя сейчас пришла в голову мысль, что в стоке бас может быть просто менее глубоким, нежели с японской медью в цепи питания.

Саб в таких моментах — прекрасный помощник. Отдельно выделенное низкочастотное звено без труда позволяет выявить изменения не только на слух, но и тактильно — с помощью вибраций, исходящих от саба. Так что я, скорее всего, склоняюсь ко второму варианту — бас становится глубже. В любом случае, изменение в звуке есть — и оно будет позитивным, если ваша система изначально не страдает переизбытком баса.

Кастомный кабель также показал преимущество и в части проработки высоких частот — они более «искристые» и разнообразные. Воображаемая сцена более отчетлива, позиция вокала немного точнее.

Для оценки изменений в этом эксперименте вам снова может понадобиться аудиофильская сноровка, хоть и в более ограниченном количестве, нежели в случае с усилителем.