Закрытый ящик нравится всем, кто любит собранный бас. Но в каждом споре «ЗЯ против ФИ» звучит одно и то же: «в ЗЯ низа мало». Есть способ сделать закрытому ящику низ поглубже, не распиливая его: пересчитать резонанс системы фильтром в процессоре.
Фильтр предложил Зигфрид Линквиц, его схема описана на Linkwitz Lab. Идея простая: у ЗЯ АЧХ ведёт себя как фильтр верхних частот второго порядка с частотой Fc и добротностью Qtc. Если перед ним поставить звено, у которого нули совпадают с полюсами ящика, а свои полюса стоят там, где ты хочешь, итоговая АЧХ станет новым ФВЧ с нужными параметрами.
Считаем на НОЭМА 300ГДН30-4 в 32 л
У меня в багажнике два НОЭМА в ЗЯ по 32 л. По паспорту (Fs 20 Гц, Vas 181 л, Qes 0,24, Qms 7,52) один такой ящик даёт Fc 51,6 Гц и Qtc 0,60. Цель: Fp 30 Гц и Qp 0,707.
Передаточная функция фильтра: H(s) = (s² + s·ω0/Q0 + ω0²) / (s² + s·ωp/Qp + ωp²). На высоких частотах она равна единице, на низких стремится к (Fc/Fp)², то есть к 40·lg(51,6/30) ≈ 9,4 дБ. На 20 Гц подъём уже 9,2 дБ.
| Параметр | ЗЯ как есть | С Linkwitz Transform |
|---|---|---|
| Резонанс системы | 51,6 Гц | 30 Гц |
| Добротность | 0,60 | 0,707 |
| Подъём сигнала на 20 Гц | нет | +9,2 дБ |
| Ход диффузора на самых низах | базовый | почти ×3 |
Чем платят за Linkwitz Transform?
Девять децибел подъёма означают почти восьмикратную мощность на самых низах. Усилитель, который раньше отдавал 50 Вт на 20 Гц, теперь должен выдать около 400. И ход диффузора растёт почти втрое при том же уровне на выходе. У НОЭМА Xmax 12 мм, запас есть, но на громком басу его легко выбрать. Поэтому LT почти всегда ставят в паре с сабсоником: ниже 20 Гц всё равно ничего полезного, а ход на инфразвуке опасен.
А нужен ли LT в машине?
Вот где начинается автомобильная специфика. В легковом салоне работает усиление салона: ниже определённой частоты уровень растёт примерно на 12 дБ на октаву. По сути, салон сам делает свой Linkwitz Transform. Поэтому сначала измерь АЧХ в точке прослушивания и только потом решай, добавлять ли подъём. Часто оказывается, что низа хватает, а не хватает ровности в районе 40–80 Гц.
Где LT полезен: в больших салонах (минивэн, кроссовер с открытым багажником), при маленьком ящике с высокой Fc и в стелсах, где объём ограничен формой ниши.
Как сделать Linkwitz Transform в процессоре?
Если в процессоре есть блок пользовательского биквада, коэффициенты считаются по формуле выше через билинейное преобразование. Если нет, LT можно приблизить: низкочастотная полка на подъём плюс один-два параметрических фильтра для подгонки формы. Результат обязательно проверь микрофоном: REW покажет, совпала ли итоговая АЧХ с целью. Помни, что у LT, как и у любого минимально-фазового фильтра, меняется и ФЧХ, а значит ГВЗ на самых низах.
Где чаще всего ошибаются с LT
- Ставить LT, не посчитав запас по Xmax и мощности.
- Забыть про сабсоник.
- Брать Fc и Qtc из расчёта «на бумаге», а не из замера импеданса реального ящика.
- Добавлять LT поверх усиления салона и получать гудящий низ.
Когда LT уже стоит в процессоре, вопросы обычно сдвигаются к мощности и ящику.
Универсального ответа нет: Linkwitz Transform сохраняет закрытый ящик с его собранным басом и плавным спадом, но тратит запас по мощности и ходу. Фазоинвертор добирает низ за счёт порта, ход около частоты настройки у него меньше, зато ниже неё спад крутой и ход растёт быстро. В салоне с усилением низов ЗЯ, иногда с небольшим LT, обычно проще настроить ровно.
Мощность растёт так же, как подъём фильтра: каждые +3 дБ удваивают её, а +9 дБ требуют примерно в 8 раз больше. В примере с сабвуфером НОЭМА в 32 л перенос резонанса с 51,6 до 30 Гц даёт +9,2 дБ на 20 Гц, и усилитель вместо 50 Вт на этой частоте должен отдать около 400 Вт. Ход диффузора при этом растёт почти втрое.
Сабсоник вместе с Linkwitz Transform ставят почти всегда. Фильтр поднимает сигнал на самых низах, и ниже рабочей полосы ход диффузора продолжает расти, хотя полезного звука там уже нет. Сабсоник срезает инфразвук ниже 20 Гц и не даёт динамику выбрать Xmax на басовых пиках. Подробно о настройке в статье «Сабсоник».
Реальные Fc и Qtc закрытого ящика берут из замера импеданса готового ящика с установленным сабвуфером. Частота пика импеданса и есть Fc, а Qtc считают по высоте и ширине этого пика тем же методом, что Qts динамика. Цифры «на бумаге» по паспорту часто расходятся с реальностью, и тогда нули фильтра не совпадут с полюсами ящика, а итоговая АЧХ получит горб или ступеньку.
Классический Linkwitz Transform к фазоинвертору не применяют: он рассчитан на закрытый ящик, у которого АЧХ описывается фильтром второго порядка с одной парой Fc и Qtc. Фазоинвертор даёт систему четвёртого порядка, и простым биквадом его резонанс так не перенести. Для ФИ низ правят эквалайзером, полкой и обязательным сабсоником ниже частоты настройки порта.
Linkwitz Transform стоит на стыке двух этапов: выбора оформления и настройки процессора. Цель по низу удобно задать в калькуляторе E.BAEV.Targets, а как вписать фильтр в общую настройку, разбираем в шаге «Настройка системы». Прикинуть объём и настройку под свой динамик поможет калькулятор E.BAEV.Air.
Посчитал коэффициенты биквада и не уверен в результате? Кидай цифры и замер в чат EBAEVSQ, проверим вместе.
Источники
- Linkwitz Lab, «Active filters» (раздел Linkwitz Transform): linkwitzlab.com/filters.htm
- S. Linkwitz, «Active Crossover Networks for Noncoincident Drivers», JAES, 1976
- S. P. Lipshitz, M. Pocock, J. Vanderkooy, «On the Audibility of Midrange Phase Distortion in Audio Systems», JAES, 1982
- R. H. Small, серия статей о закрытых и фазоинверторных системах, Journal of the Audio Engineering Society, 1972–1973
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
См. также: Закрытый ящик, Qtc, Усиление салона, Сабсоник, Low Shelf.