Открыл программу процессора, а там сетка: слева входы, сверху выходы, в клетках проценты или децибелы. Поставил пару галочек, как у знакомого в машине, включил, и левый твитер играет правый канал, а сабвуфер молчит. Добро пожаловать в маршрутизацию, её в DSP недооценивают сильнее всего.
В простом случае всё очевидно: левый вход на левые динамики, правый на правые. Но как только в системе появляются сабвуфер, тыл или центральный канал, в матрице начинают смешиваться сигналы, и тут легко ошибиться.
Разбор: как устроен роутинг в моей машине
У меня в Toyota Mark X процессор Контур EX на 10 каналов, и их уже не хватает. Фронт трёхполосный: мидбас Helix 8", СЧ динамик ESB 9.4m в панели, твитер ESB 9.1T-28. Плюс тыловые коаксиалы и два сабвуфера НОЭМА 300ГДН30-4. Вот упрощённая схема, как такая система раскладывается по выходам:
| Выход | Динамик | Источник в матрице |
|---|---|---|
| 1 / 2 | Мидбас левый / правый | L / R |
| 3 / 4 | СЧ левый / правый | L / R |
| 5 / 6 | Твитер левый / правый | L / R |
| 7 / 8 | Тыл левый / правый | L / R (с задержкой и своим фильтром) |
| 9 / 10 | Сабвуферы | L + R (сумма) |
На схеме видно, что левый и правый входы расходятся по своим полосам, а сабвуферы берут общую сумму, ослабленную на входе.
Десять выходов закончились. Хочешь разделить сабы на отдельные каналы, добавить второй тыловой контур или центральный канал, и нужен процессор больше или второй. Поэтому при покупке считай каналы с запасом: система растёт быстрее, чем кажется.
Что происходит при суммировании L + R?
Сабвуферу нужен моно-сигнал, поэтому в его выход подаётся сумма левого и правого. Бас в большинстве записей одинаковый в обоих каналах, то есть коррелированный. Две одинаковые половины в сумме дают +6 дБ по напряжению (подробнее в статье про суммирование сигналов). Если в матрице стоит по 100 % от каждого входа, на громком басу канал может уйти в цифровой перегруз раньше остальных. Поэтому многие процессоры сами ставят по −6 дБ на каждый вход при суммировании, а где этого нет, делай руками.
Что ещё умеет матрица маршрутизации?
Тыл можно подать просто L и R, а можно разностным сигналом L − R. На этом построена схема Хафлера: в тыл идёт только «пространственная» часть записи, а вокал, который в обоих каналах одинаковый, вычитается. У меня тыл работает на то, чтобы поднять, расширить и отодвинуть сцену, а не тянуть её назад. В этом помогает и задержка тыла (см. Delay).
Если есть центральный динамик, в него обычно подают L + R с понижением уровня, иногда через дополнительную обработку. В SQ-машинах к центру относятся осторожно: неправильно сведённый центр делает сцену узкой. Подробнее в статье о фантомном центре.
Во многих процессорах в клетке матрицы можно выставить знак. Это удобно, когда нужно развернуть полярность динамика без перекидки проводов. Но это же источник ошибок: одна случайная инверсия в выходе мидбаса, и на стыке с СЧ получается провал. Если настраиваешь систему, запиши полярность каждого канала, чтобы потом не гадать, где она поменялась: в матрице, в выходном канале или в проводах.
Когда процессор подключён к штатной магнитоле, на входы часто приходит уже поделённый сигнал: отдельно ВЧ, отдельно НЧ, с заводской эквализацией. Тогда в матрице собирают полный сигнал из нескольких входов, а потом его «чистят» функцией De-EQ. Ошибка на этом этапе видна как провалы на АЧХ, которые не лечатся никаким эквалайзером.
Где чаще всего ошибаются в матрице
- Один и тот же вход в двух клетках одного выхода, и уровень внезапно вырастает на 6 дБ.
- Сумма L + R на сабвуфер без понижения уровня и цифровой клиппинг на басу.
- Левый и правый твитер перепутаны местами в матрице, а сцену пытаются вылечить задержками.
- Роутинг меняют после настройки эквалайзера и забывают перепроверить уровни каналов.
Проверить роутинг просто: включи трек, где инструмент звучит только в левом канале, и пройди по динамикам ухом. Каждый динамик должен играть только свою сторону и свою полосу, а фильтры HPF и кроссовера настраивать уже потом.
Когда показываю эту матрицу в чате, следом обычно прилетают вот такие вопросы.
Минимум для SQ системы с двухполосным фронтом и сабвуфером: 5 каналов, по два на мидбасы и твитеры и один на саб. Трёхполосный фронт с сабвуфером требует уже 7 каналов, а с тылом 9–10. В Mark X 10 каналов заняты полностью: трёхполосный фронт, тыл и два сабвуфера на сумме L + R. Поэтому каналы считай с запасом под будущий рост системы.
Сабвуфер подключают к сумме L + R, а не к одному каналу. Большая часть баса в записях одинакова слева и справа, но басовые партии, смещённые в панораме вправо, в одном левом канале частично пропадут. Сумму делают в матрице процессора, понижая каждый вход примерно на 6 дБ, чтобы коррелированный бас не уводил канал в цифровой клиппинг.
Маршрутизация решает, какой входной сигнал и в какой пропорции попадает на выход, а кроссовер уже на этом выходе отрезает полосу для конкретного динамика. В процессоре роутинг стоит первым, до фильтров, эквалайзеров и задержек. Ошибка в матрице ломает всё дальше по тракту, поэтому сначала проверяют роутинг, потом настраивают кроссовер.
Тыл в SQ системе не обязателен: сцена строится фронтом, и многие машины обходятся вообще без тыловых динамиков. Если тыл есть, его подают с задержкой и своим фильтром или разностным сигналом по схеме Хафлера. В Mark X тыловые коаксиалы работают на то, чтобы поднять, расширить и отодвинуть сцену. Громкий тыл без задержки, наоборот, тянет сцену назад.
Матрица маршрутизации в процессорном усилителе обычно та же, что и в отдельном DSP-процессоре, потому что внутри стоит тот же процессор. Разница в том, что выходы сразу усилены и ограничены числом каналов усилителя. Перед покупкой посчитай, хватит ли этих каналов на фронт, сабвуфер и тыл.
Роутинг лучше делать первым шагом настройки, ещё до фильтров и задержек: ошибку в матрице дальше уже не видно на слух, она просто «ломает» всё остальное. Порядок настройки разобран в шаге «Настройка системы».
Не хватает каналов или не знаешь, как развести тыл? Нарисуй свою схему и принеси в чат EBAEVSQ, там такие матрицы разбирают постоянно.
Источники
- 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
- Linkwitz Lab, Active filters: linkwitzlab.com/filters.htm
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
См. также: DSP-процессор, процессорный усилитель, взаимопроникновение каналов, LPF.