Поясни тельная записка (стр. 2 )

2.  Микширование

3.  Устройства обработки звукового сигнала

4.  Усиление

5.  Громкоговорители

Рассмотрев выше источники и все, что с ними связано, обратимся к микшерному пульту.

4.1 Микшерный пульт

Микшерный пульт является своеобразной «распределительной коробкой», центральным блоком любой системы звукоусиления. При выборе пульта следует учесть несколько факторов:

Место действия: количество слушателей; размеры зала; необходимость в микшировании дополнительных сигналов для озвучивания мест на балконе, мониторинга.

Исполнители: количество музыкантов и вокалистов, входящих в состав группы. Что необходимо им для работы и что может потребоваться в дальнейшем?

Бюджет. Естественно желание купить лучший микшерный пульт на имеющиеся деньги, но ограниченный бюджет может поставить вас пред проблемой выбора приоритетных функциональных особенностей. Органы управления должны быть доступны, важно оценить «корректность» взаимного расположения модулей и цветной маркировки ручек. Работа с

микшерным пультом в условиях хорошей освещенности — большая редкость, поэтому, зачастую приходится интуитивно находить нужные регуляторы.

Следует учесть связана ли ваша деятельность с частыми. переездами? Можете ли вы рассчитывать на чью-либо помощь? Имеет ли выбранный пульт ручки для переноски? Сможете ли вы приобрести специальный кейс для перевозок?

Имя и репутация фирмы-производителя имеют очень большое значение. Недорогие микшерные пульты собираются, как правило, из дешевых компонентов, что зачастую приводит к увеличению шума. Собираясь приобрести заинтересовавшее вас оборудование, необходимо тщательно изучить его технические характеристики, чтобы убедиться в отсутствии слабых звеньев [10, стр. 86-89].

4.2 Устройства обработки сигнала

К типовым устройствам обработки сигнала (процессорам) относятся компрессоры, лимитеры, гейты и эквалайзеры. Принципиальное отличие устройств обработки от блока эффектов заключается в том, что последние лишь добавляют тот или иной эффект к исходному сигналу. Процессоры же реально изменяют сам звук, проходящий по тракту сигнал. Как правило, процессоры внедряются во входную цепь пульта таким образом, чтобы обрабатывать только определенные сигналы. По этой причине в большинстве микшерных пультов предусмотрены гнезда «инсертов» (разрывов). Они выполняются, в большинстве случаев, на симметричных Джеках таким образом, что при их коммутации входная цепь обрывается, и сигнал по «горячему» проводу посылается на процессор, а по холодному возвращается обратно. Таким образом, цепь замыкается через процессор. В больших консолях такую коммутацию часто осуществляют посредством двух гнезд, так же выполненных на Джеках (несимметричных), которые соответственно называются «посыл» и «возврат» («send», «return»).

4.2.1 Нойз-гейты

Основным назначением нойз-гейта является уменьшение шума. Эта задача решается путем полного приглушения сигнала, когда его уровень падает ниже определенного порога. Порог задается звукоинженером и находиться примерно между науменьшим входным уровнем полезного сигнала и уровнем фонового шума. Большинство гейтов обладают регулировкой крутизны затухания сигнала, в этом случае они называются экспандер/гейтами, т. к. сочетают в себе функции гейта и экспандера. Некоторые модели позволяют изменять частотную характеристику канала управления (так называемые частотно-зависимые гейты), которая определяет на сигналы какой частоты будет реагировать гейт. Это имеет большое значение при гейтировании барабанной установки. Например, чтобы гейт малого барабана не открывался на звук хай-хета или бас-барабана. Гейты практически никогда не используются в трактах вокала, т. к., если исполнитель поет тихо, меньше всего вам понравятся провалы в звучании голоса.

4.2.2 Компрессоры

Стандартное описание компрессора в звукотехнической литературе - прибор, который сжимает динамический диапазон сигнала. Безусловно, это так. Однако, мало кто упоминает о том, что это прибор, которым можно пользоваться и для изменения тембра сигнала. Наличие регулировок времени срабатывания, времени восстановления и величины сжатия позволяет в широких пределах менять временные характеристики сигнала, которые, как известно, оказывают не меньшее влияние на тембр звука, нежели спектральные. Тем не менее, использование компрессора даже по прямому назначению существенно облегчает работу концертного звукорежиссера. Ограничив с помощью компрессора пиковые выбросы сигнала, можно поднять его уровень, не опасаясь перегрузить систему. Обычно, при работе по классической схеме звукоусиления компрессоры включают в разрыв каждого входного канала. Иногда, исключение составляют тарелки ударной

установки и клавишные. Скомпрессировав сигнал каждого инструмента, становится легче выстроить баланс уровней и обеспечить прозрачность звучания. Необходимо помнить, что компрессор является одним из наиболее шумящих элементов в тракте прохождения звукового сигнала, что обуславливается его схемотехникой.

4.2.3 Лимитеры

В технологии звукоусиления лимитер функционирует как «защитное» устройство, предохраняющее усилители мощности от перегрузок по входу (а следовательно и акустические системы). Чаще всего они включаются в тракт между ' микшерным пультом и усилителем или кроссовером.

4.2.4 Эквалайзеры

Эквалайзеры при работе с живым звуком применяются в двух

случаях: когда требуется скорректировать электроакустическую характеристику зала и для частотной коррекции источников сигнала, проводимой с целью создания так-называемого частотного баланса, когда каждый источник занимает свое место в спектре и не пересекается с другим. Иначе, происходит маскирование одного сигнала другим, что приводит к неразборчивости звучания и уменьшению коэффициента прозрачности.

Эквалайзеры подразделяются на графические и параметрические.

Для коррекции электроакустической характеристики обычно используют 31-полосные треть-октавные графические эквалайзеры. Коррекция происходит следующим образом. В точку прослушивания (обычно - место расположения пульта) устанавливается специальный измерительный микрофон, подключенный к спектроанализатору. С микшерного пульта на системы звукоусиления подается сигнал розового шума. Системы звукоусиления редко обладают плоской характеристикой во всем рабочем диапазоне частот; кроме того, их эффективность существенно зависит от акустики помещения или сценической площадки; по этой причине частотная характеристика системы подстраивается таким образом, чтобы

скомпенсировать недостатки громкоговорителей и реальной акустики помещения. Однако, подстроенная характеристика не должна иметь "идеальную" плоскую огибающую, так как человеческое ухо по-разному реагирует на громкие звуки; поэтому чаще всего с помощью графических эквалайзеров формируют небольшой подъем в области низких частот с постепенным спадом к верхней границе слышимого диапазона. Анализатор спектра отображает относительные уровни сигнала в каждой полосе частот (как правило, это 10, 15 или 30-полосный анализатор). Данная методика позволяет четко зафиксировать любой резонанс системы или помещения, который появится на дисплее анализатора в виде очень узкого "пика"; его необходимо сгладить доступными средствами, чтобы не допустить возникновения обратной связи.

Если обнаружен общий дисбаланс или целая область частот имеет сильно выраженный подъем или спад, можно отрегулировать уровни с помощью кроссовера; в любом случае суть подстройки состоит в компенсации слишком явных недостатков, а не в том, чтобы ручки графического эквалайзера стали напоминать боевые порядки атакующих солдат. Для окончательной проверки послушайте хорошо знакомый Вам компакт-диск с широким диапазоном частот. В результате ни одна более или менее серьезная проблема не останется незамеченной.

Такая же операция необходима и для всех линий мониторинга, используемых в данной инсталляции.

Акустические измерения в помещении следует проводить при высоких уровнях звукового давления, так как характеристики, полученные для слабых тест-сигналов, необъективны; в идеале во время измерений зал должен быть заполнен слушателями, однако в этом случае процедуру настройки нельзя назвать гуманной. Но помните, что мощность излучения розового шума должна быть минимальной, так как твиттеры могут не вынести долгой работы на номинальном уровне из-за перегрева катушки. В

случае отсутствия спектроанализатора той же цели можно достичь следующими способами:

Способ 1

Это очень "жестокий" тест, поскольку микрофоны не будут находиться в таких плохих условиях, как в процессе настройки. Данный метод может привести к излишней эквализации, зато он очень быстр. Необходимо установить микрофон в центре зала (на расстоянии по крайней мере вдвое большем, чем расстояние между колонками) на высоте динамиков таким образом, чтобы обеспечить сбалансированный звук ото всех колонок. Затем, постепенно поднимать уровень до тех пор, пока не возникнет самовозбуждение. После чего, эмпирическим путем определить частоту возбуждения (для этого нужно поочередно выводить в минимум фейдеры на всех полосах эквалайзера) и подавить ее до исчезновения самовозбуждения. Далее следует поднять уровень до тех пор, пока система не самовозбудится снова. Если она возбуждается на той же частоте - приберите ее снова. Следует повторять процесс, подавляя несколько частот самовозбуждения, однако особенно не увлекаясь, поскольку излишняя эквализация пагубно сказывается на качестве звука. Этот метод можно распространить и на мониторы.

Способ 2

Возьмите вокальный микрофон и с помощью традиционного "один, два, три" добейтесь максимальной ясности и четкости звука. При регулировке тонального баланса обращайте особое внимание на звенящие и трубящие звуки.

Способ 3

Поставьте хорошо знакомую вам запись и на слух отрегулируйте эквалайзер.

Параметрический эквалайзер используется для спектральной коррекции источников сигнала и в подавляющем большинстве случаев содержится во входных ячейках пульта. К слову сказать, качество такого канального эквалайзера оказывает огромное, если не доминирующее значение при расчете себестоимости консоли. Иногда используют внешний параметрический эквалайзер для подавления акустической обратной связи микрофонов. В этом случае его целесообразно включать в разрыв цепи мониторного сигнала и эквалайзер работает в качестве режекторного фильтра, подавляющего паразитные частоты в спектре [10, стр 86-89].

4.2.5 Эффекты •

При работе с живым звуком наиболее часто применяются такие эффекты, как реверберация, задержка, фэйзер, флэнжер, и хорус. Любой эффект добавляется к звуку, поэтому перед включением эффектов необходимо убедиться в чистоте основного сигнала. Реверберация и задержка используются в концертной практике в основном при работе с вокалом, создавая эффект присутствия и избавляя слушателей от ощущения сухости звучания. Хорус обычно используется когда звучание инструментов «бедное». Добавляя задержки, время которых меняется в зависимости от входного сигнала, он делает звучание источника более сочным и богатым. Фэйзер и флэнжер являются вещью в себе, эффектами ради эффекта и необходимость в них обуславливается творческими задачами конкретного коллектива.

4.3 Усилители мощности

Усилители мощности звуковой частоты являются предпоследним звеном в цепи оборудования на пути от исполнителя до слушателя. Их качество работы в значительной степени определяет успех мероприятия, где используется звукоусиление. Современные требования к качеству звучания звукового материала весьма высоки, а звуковые мощности, используемые в музыкальной индустрии просто огромны.

Среди разных схемотехнических решений в сфере профессионального театрально-концертного звукоусиления наибольшей популярностью пользуются усилители класса АВ, выполненные на биполярных транзисторах, из-за их экономичности, достаточно малого уровня нелинейных искажений и относительной простоты схемотехники.

4.3.1 Типы усилительных каскадов

Существует несколько типов усилительных каскадов.

4.3.1.1 Класс А

Самым простым и качественным является усилитель, реализованный по схеме эмиттерного повторителя. Такие схемы называются усилителями класса А. Их особенностью является то, что ток покоя (ток при отсутствии входного сигнала) должен быть, по крайней мере, таким же большим, как максимальный выходной ток при пиковых значениях сигнала. В результате, схема в состоянии покоя рассеивает значительную мощность. На рисунке 7 показана схема повторителя мощностью 10 Вт, который работает на нагрузку с сопротивлением 8 Ом.

Входной сигнал может изменяться в диапазоне ± 15В (пиковые значения) и отдавать в нагрузку мощность 10 Вт (эффективное значение 9В на сопротивлении 8Ом). В отсутствие сигнала выходной транзистор рассеивает мощность 5 5 Вт, а эмиттерный резистор - еще 110Вт!

Несмотря на такие потери мощности, схема все же находит применение из-за низкого уровня нелинейных искажений. Однако эта схема из-за своей маломощности не используется в концертных системах.

Схема повторителя

+15В

Ubx

-ЗОВ

8 0м АС

рис. 7

4.3.1.2 Класс В

На рисунке 8 показана схема двухтактного повторителя. Транзистор Т1 открыт при положительных значениях сигнала, а транзистор Т2 - при отрицательных. При нулевом входном напряжении коллекторного тока нет и мощность не рассеивается. При выходной мощности 10Вт каждый транзистор рассеивает мощность менее; 10Вт.

Схеме на рис.8 присуще следующее свойство: Выходной сигнал отслеживает входной сигнал, при положительном интервале входного сигнала выходное напряжение примерно на 0.6 В меньше, чем входное, а на отрицательном интервале - больше. Для синусоидального входного сигнала выходной сигнал будет таким, как показано на рис.9. Такое искажение называется переходным.

Для снижения переходного искажения двухтактный каскад смещают в состояние проводимости. На рис.10 показана самая простая схема смещения.

Резисторы смещения R переводят диоды в состояние проводимости, благодаря этому напряжение на базе Т1 превышает входное напряжение на величину падения напряжения на диоде. Аналогично и для Т2. Теперь, когда входной сигнал проходит через нуль, проводящим транзистором вместо Т1 становится Т2; один из выходных транзисторов всегда открыт.

Такие схемы называют усилителями класса В. Они имеют один серьезный недостаток - не обладают температурной стабильностью. По мере того, как выходные транзисторы нагреваются, ток коллектора возрастает. Это вызывает выделение дополнительного тепла и возникает вероятность возникновения неконтролируемой положительной тепловой обратной связи (саморазогрев), что ведет к выходу транзисторов из строя. Даже если этого не произойдет, необходимо обеспечить более надежную работу схемы.

Схема двухтактного повторителя +15В

 

Тг

-15В

рис. 8

Переходное искажение

и

Переходное искажение

Входной сигнал

выходной сигнал

рис. 9

Схема смещения

рис. 10

4.3.1.3. Класс АВ

В двухтактных усилителях, собранных по схеме АВ смещение используется для получения достаточно большого тока покоя в момент перехода сигнала через нуль. Подразумевается, что в течение некоторого интервала времени оба транзистора находятся в состоянии проводимости. При выборе тока покоя ищется компромисс между уменьшением искажений и рассеиваемой мощностью в состоянии покоя. Для повышения температурной стабильности используются порой весьма изощренные схемы смещения. Почти всегда для ослабления переходного искажения используется глубокая отрицательная обратная связь.

4.3.1.4 Класс D

В усилителях выполненных по схеме класса D выходные транзисторы работают в ключевом режиме. Сигнал, усиливаемый выходными транзисторами, представляет собой широтно-модулируемые высокочастотные импульсы (сотни мегагерц). Теоретически, КПД такого усилителя может приближаться к 100%, т. к. выходные транзисторы или закрыты и тока в них нет, или полностью открыты, и ток течет в нагрузку, практически не вызывая падения напряжения на транзисторах. Потери возникают в транзисторах в моменты; их переключения (кратковременный режим класса А) и, очевидно, зависят от быстродействия транзисторов и частоты следования импульсов. Между тем, увеличение частоты импульсов улучшает качество звучания усилителя. Это только один из компромиссов, которые возникают при разработке импульсных усилителей. Кроме того, этим усилителям свойственен большой уровень радиоизлучения, сложность схем и низкая ремонтопригодность (касание щупом осциллографа некоторых точек - может привести к выходу из строя большей части схемы).

4.3.2 Экономичность усилителей

КПД двухтактных усилителей без учета тока покоя и прочих тепловых потерь (как правило незначительных) составляет 0.5. Для повышения КПД в усилителях большой мощности (более 0.5 кВт) иногда применяют хитроумные схемы со ступенчатыми источниками питания. То есть, при работе на малых сигналах усилитель питается от низковольтного источника, на больших - от высоковольтного.

4.3.3. Недостатки усилителей, выполненных на транзисторах Несмотря на все ухищрения, такие, как введение глубокой отрицательной обратной связи, использование изощренных схем смещения двухтактных усилителей и т. д., усилители на биполярных транзисторах обладают жестким или (как говорят) транзисторным звучанием. Это отражается не столько в технических параметрах, которые у современных усилителей превосходны, сколько в результате экспертных оценок усилителей. Обуславливается это свойствами биполярного транзистора резко входить в состояние проводимости и давать глубокое насыщение при максимальных сигналах. В результате спектр гармонических искажений усилителей на биполярных транзисторах весьма широк (вплоть до 11-й - 15-й гармоник), богат неприятными для слухового восприятия нечетными гармониками, что и порождает характерное звучание даже при небольшом общем уровне гармонических искажений. Лучшие показатели в этом смысле имеют полевые транзисторы (MOSFET) и электронные лампы (рис.11). Поэтому, усилители, выполненные на этих приборах, занимают свою достойную нишу в общей массе звукотехнического оборудования.

Параметры полевых транзисторов

напряжение базо/мшр

8 It

напряжение жвор/шш

напряжение сетки

рис. 11

4.3.4 Устойчивость усилителей

В некоторых усилителях при определенных условиях эксплуатации возможно возникновение самовозбуждения, т. е. генерации на высокой (ультразвуковой) частоте. Этому способствует большая глубина обратной связи усилителя и комплексный характер импеданса акустических систем. Естественно, больше всего при этом достается высокочастотным компонентам акустических систем. Для предотвращения самовозбуждения в схемы усилителей вводят специальные цепи и применяют более высокочастотные компоненты.

4.3.5 Комплектующие усилителей

Пожалуй, наиболее сильно общие показатели усилителя определяют параметры выходных транзисторов. Кроме предельно допустимых (максимальные напряжение, ток, мощность, температура), важны и такие параметры, как тепловое сопротивление корпуса, напряжение насыщения и т. д. Весьма большое значение имеют динамические (скоростные) параметры. Чем «быстрее» транзисторы, тем возможна большая глубина обратной связи без опасности возникновения самовозбуждения. В

технологии производства транзисторов ряд параметров является компромиссным. Поэтому, для достижения большой мощности включают необходимое количество транзисторов параллельно, но тогда становится важным еще один параметр - разброс параметров.

Требование сочетания параметров выходных транзисторов всегда заставляло производителей искать транзисторы, изготовленные по самым совершенным для своего времени технологиям.

4.3.6 Конструкция

Усилители, предназначенные для концертной работы, должны иметь прочное рэковое исполнение. Для принудительного охлаждения используются вентиляторы. В дорогих моделях частоту вращения вентилятора делают зависимой от температуры выходных транзисторов. Это способствует меньшему накоплению пыли внутри корпуса усилителей. Важна также и организация потока охлаждающего воздуха. Лучше, когда основной поток проходит по специальным тоннелям, охлаждая выходные транзисторы и меньше охватывая остальные схемы. Приветствуется также и наличие воздушного фильтра, который можно легко почистить.

Схемные решения тоже должны быть весьма надежными. Следует иметь в виду, что ненадежные контакты (как обрывы, так и замыкания) зачастую ведут к выходу из строя усилителя, а иногда и всей акустической системы.

Вообще, следует заметить, что в концертных звукотехнических системах усилители - это самое ранимое место. Действительно, компоненты схем, работая при весьма больших напряжениях и токах, подвергаются всевозможным, порой суровым внешним воздействиям, таким как высокая температура, влажность, вибрация, агрессивные среды (ветер и брызги с моря, пепел от салюта и т. д.). Не говоря уже о таких повседневно встречающихся вещах как перегрузки по мощности и нестабильность

напряжения электрической сети. Поэтому, высокая надежность усилителей - одно из самых важных условий успешного проведения концертных мероприятий.

4.3.7 Особенности схемотехники концертных усилителей
Стандартными являются двухканальность (два усилителя в одном

корпусе), наличие симметричных (балансных) входов и возможность мостового включения.

При мостовом включении входной сигнал подается на один канал усилителя непосредственно; а на второй - через инвертор. Нагрузка включается между выходами каналов. При этом напряжение на нагрузке и, соответственно, ток в два раза больше, чем при обычном включении. Поэтому импеданс нагрузки при мостовом включении должен быть в два раза больше. То есть, если для каждого канала усилителя нормирован минимальный импеданс нагрузки как 4 Ома, то для мостового включения он нормируется значением 8 Ом (рис.12).

В качестве аксессуаров некоторые производители предлагают набор встроенных, встраиваемых или включаемых в заднюю панель модулей, в качестве которых могут выступать димиттеры, кроссоверы, балансные трансформаторы и т. д.

4.3.8 Защита усилителей

В музыкальной индустрии эксплуатация звукотехнического оборудования происходит порой в весьма тяжелых условиях. Поэтому, производители мощных усилителей принимают все возможные виды

Схема мостового включения

Увх

рис. 12 защиты. К ним относятся защиты:

-  от превышения максимального уровня сигнала (как правило,
применяется RMS-лимиттер, иногда отключаемый);

-  от превышения максимального выходного тока;

-  от перегрева;

-  от появления постоянного напряжения;

-  от пропадания одного из питающих напряжений;

-  от щелчка при включении акустических систем (задержка).

В отдельных моделях предусмотрена встроенная защита акустических систем. Это обычно симистор, закорачивающий выход

усилителя в аварийных ситуациях и тем самым спасающий акустические системы.

4.3.9 Параметры усилителей

Мощность. Нормируется при определенном уровне гармонических искажений. Иногда публикуется два значения мощности для двух разных уровней гармонических искажений.

Уровень нелинейных искажений (THD). Оценивается по коэффициенту гармоник - отношению среднеквадратической суммы напряжения (или тока) высших гармоник сигнала, появившихся в результате нелинейных искажений, к напряжению (или току) основной частоты.

Уровень интермодуляционных искажений (IMD). Искажения проявляются в виде появления суммарно-разностных (комбинационных) гармоник, возникающих в результате нелинейности при подаче двух гармонических сигналов. Обладают довольно большой заметностью на слух.

Демпинг-фактор (коэффициент демпфирования) - отношение сопротивления нагрузки к выходному сопротивлению усилителя. Большое значение демпинг-фактора способствует лучшему восприятию атаки звукового сигнала и меньшему проявлению резонансных свойств акустических систем.

Частотный диапазон - частоты, воспроизводимые усилителем при нормированном уровне спада и подъема (неравномерности), обычно в ±0.5дБ для диапазона 20 Гц....20 кГц, или +1/-3 дБ при диапазоне 5 Гц.кГц.

Отношение сигнал/шум (дБ) - это отношение максимального уровня сигнала при допустимых искажениях к уровню внутреннего теплового шума элементов усилителя в отсутствие входного сигнала.

Перекрестные помехи (дБ). Степень проникновения сигнала из канала в канал [1, стр 3-6].

4.4 Кроссоверы

Кроссовер предназначен для разделения полного спектра звукового сигнала на несколько частотных полос в многополосной системе звуковоспроизведения. Многополосная система звуковоспроизведения состоит из 2, 3, 4, или 5 отдельных усилителей мощности, каждый из которых нагружен на собственные воспроизводящие акустические системы. Конструкция и исполнение каждого частотного канала многополосной системы звуковоспроизведения рассчитываются на наиболее качественное и эффективное воспроизведение части спектра звукового сигнала соответствующей полосы.

Граничные частоты отдельных полос выбираются так, чтобы при совмещении отдельных полос получить полный диапазон спектра звукового сигнала без взаимных наложений полос или провалов между ними. Ширина полос может быть различной и определяется номинальным диапазоном частот отдельных каналов системы звуковоспроизведения. Для того, чтобы установить значения граничных частот отдельных полос можно воспользоваться графическим эквалайзером.

4.4.1 Активные кроссоверы

Активные кроссоверы нуждаются в дополнительном источнике напряжения дял питания усилительных цепей активных фильтров, из которых они состоят. Активные фильтры кроссовера позволяют разделять спектр звукового сигнала без потери первоначального уровня этого сигнала, компенсируя эти потери дополнительным усилением. Благодаря этому, активные кроссоверы могут применяться для разделения на частотные полосы маломощных сигналов, что позволяет включать их перед усилителями мощности отдельных частотных каналов.

4.4.2 Пассивные кроссоверы

Пассивный кроссовер представляет собой набор разделяющих пассивных фильтров, частоты разделения которых фиксированно согласованы между собой. Чаще всего пассивные кроссоверы встраиваются внутрь многополосной акустической системы. Такие кроссоверы рассчитываются на большой ток и включаются в выходную цепь усилителя мощности, разделяя выходной сигнал усилителя на отдельные частотные полосы внутри акустической системы.

В составе главной воспроизводящей системы концертного комплекса пассивные кроссоверы применяются сравнительно редко. Гораздо чаще они применяются в мониторных системах, когда для усиления мониторного сигнала используется один общий мониторный усилитель.

Пассивные кроссоверы в составе главной системы звуковоспроизведения применяются для дополнительного разделения отдельных полос на более узкие, что позволяет, например, превратить трехполосную систему в четырехполосную, используя только три усилителя. К такому разделению также прибегают, если в набор акустических систем системы звуковоспроизведения необходимо включить специализированные акустические системы, предназначенные для воспроизведения звука определенной относительно узкой полосы частот. Одним из таких случаев является разделение высокочастотного канала многополосной системы звуковоспроизведения при необходимости повысить эффективность звучания самых высоких частот звукового сигнала. Для этого обычно применяют специальные высокочастотные акустические системы, которые подключаются в дополнение к обычным высокочастотным системам. Такие высокочастотные акустические системы, называемые твитерами, применяются очень часто.

4.4.3 Преимущества применения кроссоверов

Все акустические системы многополосной системы звуковоспроизведения являются в той или иной степени специализированными. Они хорошо воспроизводят одни частоты и гораздо хуже или вообще не воспроизводят другие. В большинстве случаев они сконструированы так, что могут качественно воспроизводить звук только тогда, когда в поданном на них сигнале отсутствуют частоты соседних полос. Если какие либо из частот соседних полос подать на вход специализированной акустической системы они будут восприниматься с сильными искажениями и могут вызвать ее перегрузку.

Частотная полоса сигнала, подаваемая на тот или иной громкоговоритель, должна в точности соответствовать его рабочему диапазону частот. Чем точнее это соответствие, тем качественнее и чище будет звук, и тем больший общий срок службы громкоговорителя.

Нарушение соответствия между частотной полосой воспроизводимого сигнала и рабочим диапазоном частот громкоговорителя может быть чрезвычайно опасным для;громкоговорителя и приводить к его разрушению. Например, высокочастотный драйвер, подключенный к выходу усилителя полосы нижних частот, выдерживает мощность низкочастотного сигнала в течении промежутка времени от 1 до 5 секунд. После этого он перегорает. Такая ненадежность драйвера вызвана вовсе не недостатком его конструкции, а тем фактом, что он вообще не рассчитан на работу в канале низких частот.

Качественная работа любого громкоговорителя возможна только в пределах его рабочего диапазона частот. По этой причине подключение и настройку кроссовера ,а также коммутацию усилителей и акустических систем, нужно производить предельно внимательно и осторожно. Грубая

неточность, допущенная во время настройки или коммутации может привести к выходу из строя всей системы звуковоспроизведения и срыву выступления.

Правильно настроенный кроссовер позволяет получить предельно качественный звук с максимально возможным для системы уровнем громкости и минимумом искажений, так как, удаляя из сигнала систем все частоты, создающие искажения, кроссовер повышает удельную мощность основных рабочих частот этой систеиы.

4.4.4 Граничная частота и крутизна спада

При настройке кроссовера необходимо учитывать, что граничная частота любой из его полос не является границей в точном смысле этого слова, а лишь некоторой крайней частотой, с которой начинается ослабление сигнала. Например, если граничной частотой кроссовера является частота 1000 Гц, то спектральные составляющие, выделяемого кроссовером сигнала, которые имеют частоты близкие к 1000 Гц, ослабляться почти не будут. Если попытаться выделить кроссовером частоты лежащие ниже 1000 Гц, то спектральные составляющие выделяемого сигнала, имеющие частоты выше 1000 Гц, не исчезнут полностью, а будут ослабляться в определенной пропорции, называемой крутизной спада частотного канала кроссовера. Эта крутизна спада измеряется в единицах дБ на октаву. Например, крутизна спада 12, 18 или 24 дБ на октаву означает степень ослабления уровня спектральных составляющих выделяемого сигнала в каждой октаве, лежащей выше или ниже граничной частоты, соответственно на 12, 18 или 24 дБ.

Чем выше крутизна спада каналов кроссовера, тем эффективнее частотное разделение, тем чище звук, создаваемый всей системой звуковоспроизведения. Кроссовер, имеющий крутизну спада 24 дБ на октаву будет производить в 2 раза более эффективное частотное разделение, чем кроссовер с крутизной спада 12 дБ на октаву.

Крутизну частотного спада, производимого кроссовером, иногда характеризуют величиной порядка его фильтров. Фильтр первого порядка имеет крутизну спада 6 дБ на октаву и каждый следующий порядок будет добавлять в величину крутизны спада еще по 6 дБ. Таким образом, порядок фильтра, крутизна спада которого составляет 24 дБ на октаву, равен четырем.

4.4.5 Выбор кроссовера

Различные модели кроссоверов могут иметь самую разную степень сложности, обуславливающую их возможности. В простейшем случае активный кроссовер позволяет производить лишь балансировку уровней звуковых сигналов частотных каналов. Эта балансировка производится в диапазоне, как минимум ± 6 дБ и предназначается для компенсации разницы чувствительности усилителей мощности.

В отличие от активного кроссовера, пассивный кроссовер не позволяет усиливать сигнал, поэтому амплитуды выходных сигналов его частотных каналов всегда меньше амплитуды входного сигнала и составляет около 75%, так как часть энергии звукового сигнала поглощается емкостями и индуктивностями, из которых состоит пассивный кроссовер. Для того, чтобы обеспечить точную настройку мощной многополосной системы, необходим активный кроссовер, но в тех случаях, когда испытывается недостаток усилителей мощности, или можно обойтись одним усилителем, лучше применять пассивные кроссоверы.

4.4.6 Дополнительные функции кроссоверов

Иногда для воспроизведения самых низких частот звуковых сигналов применяют специальные рупорные низкочастотные акустические системы. Длина этих рупоров может превышать 2.5 метра. В таком рупоре может создаваться весьма ощутимое запаздывание сигнала, которое приводит к несовпадению фаз сигналов, излучаемых акустическими системами разных полос. Особенно сильно на качестве звучания сказывается несовпадение фаз сигналов в области границы между отдельными полосами.

Для компенсации этой разницы в некоторые кроссоверы встраиваются специальные линии задержки, задерживающие на требуемое время фазы средних и высоких частот.

Некоторые кроссоверы могут иметь встроенные лимитеры или ограничители уровня, предназначенные для предохранения усилителей и акустических систем от случайных скачков уровней входного сигнала. В кроссоверах, имеющих лимитеры, всегда предусматривается возможность подстройки уровня ограничения, благодаря чему такой кроссовер можно согласовать с усилителями разной мощности и различными наборами акустических систем. Так как кроссовер обычно используется в системе звуковоспроизведения, состав которой меняется не так часто, то подстройку уровней ограничения производят только при согласовании концертного комплекса. Поэтому регуляторы подстройки уровня ограничения обычно располагают в каком-либо труднодоступном месте кроссовера.