Выбираешь усилитель на фронт, а у одного в паспорте «20–20 000 Гц», у второго «5–100 000 Гц». Второй сразу кажется круче: звук же шире! Но слышим мы от силы до 20 кГц, так за что платить? На деле эта строчка паспорта говорит совсем о другом, и мифов вокруг неё хватает.
Не путай с частотным диапазоном динамика: у динамика это про то, где он вообще играет, у усилителя про то, где он не заваливает сигнал.
Что на самом деле значат цифры диапазона
| Миф | Как на деле |
|---|---|
| «Чем шире диапазон, тем лучше звук» | правда наполовину Широкая полоса полезна, но не потому, что ты услышишь 50 кГц. Дело в фазе. Любой фильтр начинает крутить ФЧХ задолго до своей частоты среза. Если у усилителя спад по −3 дБ на 20 Гц, то на 20 Гц он уже теряет 3 дБ и сдвигает фазу на 45° (для фильтра первого порядка). Если срез на 5 Гц, на тех же 20 Гц сдвиг всего около 14°, а потеря уровня около 0,26 дБ.
|
| «20–20 000 Гц значит ровно на всех частотах» | неправда Смотри на допуск. «20–20 000 Гц ±0,5 дБ» и «20–20 000 Гц −3 дБ» означают совсем разное. Во втором случае на краях ты теряешь по 3 дБ, это заметно на слух на басу. Если допуск не указан, считай, что это −3 дБ. |
| «Диапазон одинаков на любой нагрузке» | зависит У большинства современных усилителей класса D на выходе стоит LC-фильтр, и его АЧХ на верхах зависит от нагрузки. На 2 Ом верх может завалиться, на 8 Ом или без нагрузки может появиться подъём. Сопротивление твитера тоже гуляет по частоте, см. импеданс. Поэтому честные производители указывают, на какой нагрузке мерили. |
| «Для сабвуфера диапазон не важен» | правда наполовину Сверху, да: моноблоку для саба обычно режут полосу до 200–250 Гц, и это нормально. А вот снизу важно, как и где срезает встроенный сабсоник. Если он жёстко стоит на 25–30 Гц, а твой ящик в салоне играет до 20 Гц, часть инфранизов ты просто не получишь. |
А вот 100 кГц сверху вместо 50 кГц на звук в машине уже не влияют: там работает твитер со своим спадом и входной фильтр процессора.Что это значит для машины?
В автозвуке почти всё равно режется процессором: HPF на твитер, СЧ динамик, мидбас, LPF на саб. Поэтому задача усилителя простая: не добавлять своих завалов и сдвигов фазы внутри той полосы, которую ты ему отдал. Сдвиг фазы на стыке мидбаса и саба особенно неприятен: две полосы могут сложиться с провалом.
У меня мидбасы Helix играют до ~35 Гц, а срез ниже 40 Гц сделан процессором. Если бы усилитель сам заваливал всё ниже 40 Гц, к фильтру процессора добавился бы ещё один, и итоговый наклон и фаза были бы уже не те, что я выставил.
Как проверить на своей машине?
Проще всего замером. Подай на вход процессора розовый шум или свип, сними АЧХ на выходе усилителя через делитель в звуковую карту, и увидишь реальный завал по краям на твоей нагрузке. Микрофоном в салоне это не поймать: передаточная функция салона даёт отклонения в десятки раз больше, чем любой приличный усилитель. Если на выходе усилителя ровно, а в салоне горб, лечить надо салон и настройку, а не менять железо.
Где чаще всего ошибаются с частотным диапазоном
- Сравнивать цифры, не глядя на допуск (±дБ или −3 дБ).
- Забыть про встроенный сабсоник и фильтры усилителя и настроить кроссовер процессора поверх них.
- Гнаться за 100 кГц в паспорте вместо шума и искажений в звуковой полосе.
После разговора про паспорт усилителя в чате обычно уточняют ещё пару вещей.
Уровень −3 дБ означает, что на краю диапазона усилитель отдаёт половину мощности, а напряжение падает примерно до 0,71 от номинального. Такую границу берут по умолчанию, если допуск не указан. На басу потеря 3 дБ уже слышна, поэтому для фронта и сабвуфера полезнее цифры с допуском ±0,5 или ±1 дБ.
Частотный диапазон - это две крайние частоты с допуском, а АЧХ это полная кривая уровня по всем частотам. По одному диапазону не видно, где внутри полосы есть подъём или завал и как ведёт себя усилитель на конкретной нагрузке. Поэтому для серьёзного сравнения смотрят график АЧХ на 4 и 2 Ом, если производитель его даёт.
Для Hi-Res хватает усилителя с ровной полосой до 40–50 кГц, а 100 кГц в паспорте ничего не добавят. В машине сигнал всё равно проходит через процессор: при частоте дискретизации 48 кГц полоса заканчивается около 24 кГц, при 96 кГц около 48 кГц. Подробнее в статьях про Hi-Res и частоту дискретизации.
Встроенный сабсоник и ФВЧ процессора работают последовательно, и их спады складываются. Если оба стоят на одной частоте, на ней уже не −3 дБ, а около −6 дБ, а крутизна ниже среза суммируется: 12 и 24 дБ на октаву дают 36. Поэтому сначала узнай, есть ли сабсоник в моноблоке и где он режет, и только потом настраивай фильтр процессора. Модели с отключаемым сабсоником ищи среди усилителей в каталоге.
Принято считать, что человек слышит от 20 Гц до 20 кГц, но это граница для молодого и здорового слуха. С возрастом верхняя граница опускается, и у взрослого слушателя она часто ниже 16 кГц. Ниже 20 Гц начинается инфразвук, который в машине скорее ощущается телом, чем слышится. Широкая полоса усилителя нужна ради фазы и ровной АЧХ внутри слышимого диапазона.
Полоса усилителя - это фундамент под кроссоверы. Когда стыкуешь полосы, лучше знать, не добавляет ли усилитель свой фильтр. Как собирать целевую АЧХ с кроссоверами и суммированием полос, можно прикинуть в калькуляторе E.BAEV.Targets, а сам процесс описан в шаге «Настройка системы».
Не уверен, есть ли у твоего моноблока встроенный сабсоник и где он режет? Спроси в Telegram EBAEVSQ, у кого-нибудь наверняка был такой же.
Источники
- IEC 60268-3, «Sound system equipment. Part 3: Amplifiers»
- ANSI/CTA-2006, «Testing and Measurement Methods for Mobile Audio Amplifiers»
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
См. также: АЧХ, Кроссовер и наклоны фильтров, Инфразвук, Ультразвук.