Доработка колонок Свен-770В полочники FAQ

Фильтр-кроссовер

Родной фильтр — одна из главных проблем колонок. Он содержит (по крайней мере в моих) фильтры ВЧ и НЧ 1-го порядка. Внешний вид и схема фильтра тут:

(Клик на фото — показать крупным планом)

Недостатки родного фильтра:

• Электролитический конденсатор «портит» звук сам по себе, а если учесть, что он работает на переменном токе без смещения (конденсатор-то полярный и на нем должно быть постоянное напряжение значительно превышающее переменную составляющую) то его «дурное» влияние очень сильное;
• Катушка с сердечником вносит дополнительные искажения;
• Полупроводниковый предохранитель также вносит искажения (на большой громкости если близок к срабатыванию);
• На средних частотах довольно большой провал, но часть средних «подыгрывается» вибрациями корпуса;
• Фильтры низких порядков пропускают много «чужих» частот, которые перегружают динамики и приводят к дополнительным искажениям.

Доработка фильтра по возможностям. Первый вариант минимальный, и ждать много от него нельзя. Второй вариант звучит намного лучше.

1. 1. Убираем предохранитель и конденсатор. Вместо них ставим пленочный конденсатор К73-17 4,7 мкФ 63 В. Катушку аккуратно отпаиваем и отклеиваем (поддевается тонкой отверткой и отдирается с платы), вынимаем из нее сердечник (это нудная работа по расшатыванию, прогреванию и снова расшатыванию), и припаиваем катушку на место. Сопротивление резистора хорошо бы при этом уменьшить до 6,8 Ом.
   2. Вообще переделывается весь фильтр. Схема фильтра и вариант монтажа см. ниже (на фото показан несколько другой фильтр для других динамиков, тот вариант изготовленного фильтра не сохранился, но очень похож). Я сделал фильтр на куске ДВП и закреплял детали термоклеем (плавящимся пластиком). Это быстро, практично и не вызывает дополнительных призвуков. Катушки намотаны проводом диаметром 1,2 мм на отрезках пластиковой водопроводной трубы. В принципе, диаметр провода может быть меньше, но не менее 0,8 мм (в самом крайнем случае 0,6 мм, как у «родных» катушек).

Несколько слов по поводу деталей. Номиналы элементов могут иметь разброс до 10%, но лучше стремиться к более точным значениям. Резисторы проволочные мощностью 5 Вт. Намоточные данные катушек не указываю — их все равно все делают по-своему. Лучше всего, если при изготовлении контролировать их индуктивность по измерительному прибору, иначе можно сильно ошибиться. Конденсаторы нужной емкости набираются параллельным включением (при этом емкость суммируется). Я использовал типа К73-17 63 В. Можно ставить более «аудиофильские», но считаю, что не стОит — они крупнее, дороже, а разницу в звучании проглотят плохонькие динамики.

Цепь Цобеля у НЧ динамика нужна обязательно. А для ВЧ динамика ее (10 Ом и 1,2 мкФ) можно и не ставить. Но без нее звук несколько хуже — возникает некоторый горб в районе 8-10 кГц, и высокие звучат хоть и приподнято, но неестественно — более «тыц-тыц». А с цепью Цобеля высоких кажется несколько меньше, но они более «правильные» — мягкие и легкие/прозрачные. Правда это все малозаметно.

Теперь о проводах. Я здесь стрелочки не указываю. Те, кто в это верит, может сам выбирать любое направление. В колонке стоят достаточно приличные провода, но их длины не хватает. Я использовал недорогие аудиокабели сечением 1,5 мм2. Этого хватает выше крыши. А вот монтаж советую выполнять четко по схеме — как какие провода, элементы и соединения на ней расположены, так и воплощать «в железе». Все соединения (включая динамики) паянные. Пайка должна быть качественной. «Холодная» пайка — причина многих проблем. Все выводы перед пайкой желательно скрутить (а входящие/выходящие провода так обязательно скрутить с теми выводами к которым они припаяны). Припой самый обычный. Никакого серебра, золота, мифрила…

Фильтр получился намного больше «родного» и не влезает на его место. Поэтому «родной» снимаем, а новый аккуратно кладем на мягкое дно корпуса (про мягкое дно — в разделе «корпус»).

Если корпус еще не дорабатывался, то после замены фильтра может оказаться много средних — это призвуки корпуса, и их нужно лечить.

Чтобы фото не вызывало лишних вопросов, добавлю, что родные терминалы я тоже отключил, но оставил для затыкания дырки из-под них (и щедро залил их термоклеем — и герметичность, и снижение вибраций). Я включил динамики биампингом с помощью разъемов speakon. Правда до настоящего биампинга с усилителями, усиливающими каждый свою частотную полосу еще не дошло — не сделал электронный кроссовер.

Filter for acoustic system

Программа предназначена для расчётов шести вариантов кроссоверов — пассивных фильтров для акустических систем. Число динамических головок в колонке — одна, две или три.

В справке программы приведены рекомендации по расчёту кроссоверов и расчётные формулы. Статус лицензии — donationware (класс freeware), то есть программу можно использовать свободно, и оплата не обязательна. Все представленные для скачивания материалы выполнены на русском языке.

Рекомендуемые требования к оборудованию

Компьютер с процессором семейств Intel Pentium / Celeron или совместимым с ними процессором, тактовая частота которого составляет не менее 200 МГц, или более мощным.

Оперативная память: 32 Мбайт.

Свободное место на диске: 2 Мбайт.

Видеоплата и монитор с разрешением не менее 800 × 600 точек.

Клавиатура, мышь или другое указательное устройство.

Рекомендуемые требования к системному программному обеспечению

Операционная система Microsoft Windows 98 Second Edition, Microsoft Windows Millennium, Windows 2000 Professional, Windows XP Home Edition, Windows XP Professional, Windows 2003 Server, Windows Vista Starter, Windows Vista Home Basic, Windows Vista Home Premium, Windows Vista Business, Windows Vista Enterprise, Windows Vista Ultimate.

Так как программа имеет русскоязычный интерфейс, операционная система должна обеспечивать необходимую языковую поддержку.

Скриншот программы «Filter for acoustic system 3.0.0.0»

Впечатления

По мере доработок колонки начинали звучать все лучше и лучше. Иногда настолько, что просто злость брала — если такая маленькая доработка так улучшает звучание, то почему эти заразы производители изначально так не сделали! Переделанные колонки с родными динамиками уже можно сказать звучали. И звуки, исходящие из них, можно было назвать музыкой.

С тыловыми колонками произошла такая история. Я переделал одну из них (корпус и кроссовер, см. ниже), поставил рядом переделанную и нет и через переключатель подключил к усилителю — сравнивать звучание. Переключение от одной к другой продемонстрировало огромную разницу! Даже жена (и почему о женах мы всегда пишем со словом «даже»! Им памятник нужно поставить за то, что терпят в доме наши железки и деревяшки, нашу возню со всяким хламом; время, отнятое у них и отданое паяльнику!), которая была не в курсе моих поделок, спросила, что это я там делаю, что звук так портится? А это я непеределанную колонку включал.

Но даже выжав из колонки по максимуму, упираешься в низкое качество динамиков. Причем почему-то центральная колонка звучит несколько хуже тыловых, что изначально, что переделанная. И разница в звучании после переделки там менее заметна. Мне думается, что это из-за динамиков. Замена их приличными фирменными улучшила звук очень сильнно.

Поэтому окончание всей этой эпопеи было стандартным — я сделал новые центральную и тыловые колонки. В нормальных корпусах и на приличных (хоть и очень недорогих) динамиках. От фронтов остался только внешний вид, который хуже, чем у остальных.

Тыловые и центральная колонки

Параметры Тиля-Смолла НЧ динамиков:

Примечание: «размятый» центральный динамик имеет частоту резонанса = 96 Гц и полную добротность = 1,09 .

АЧХ родных фильтров

Доработка корпусов

Сводится к оклейке корпуса изнутри герленом на изолоне (толщина 4 мм). И в колонки добавляется некоторое количество распушенного синтепона. Ну и снял накладки на динамики — похоже от этого дребезг чуть уменьшился, а может это только кажется.

Доработка фильтров

В фильтре тыловой колонки использовал «родную» катушку индуктивности (0,4 мГн в ВЧ фильтре), стоявшую до этого в НЧ канале.. Конденсаторы К73-17 63 В.

Точно также подогнал фильтр центральной колонки под использование в ней «родной» катушки (0,38 мГн в ВЧ фильтре):

Единственно что тогда у меня еще не было приличного микрофона для измерения АЧХ, поэтому фильтры получились не самыми лучшими. Но:

Качество звучания тыловой и центральной колонок менее важно, чем фронтальных.
Свое дело они делают — звучание улучшают намного.
Использование «родных» катушек в фильтрах облегчит (и удешевит) работу

FAQ

А. » … хотелось бы подробнее узнать какие улучшения повлечёт за собой доработка
их родного фильтра? Больше всего интересует, поправит ли он середину?..»

Q. К сожалению, я уже не могу проверить все это вживую — я разобрал и колонки, и фильтры . Осталось только моделировать.

Ответ — «Да».

Вот АЧХ колонки с «родными» фильтрами (реально измеренная электрическая АЧХ фильтров приведена выше и полностью совпадает). Хорошо видно, что НЧ фильтр режет слишком рано — частота среза 700 Гц. Тогда как ВЧ динамик начинает работать слишком высоко — примерно с 7 кГц. И на средних возникает провал:

Если вынуть сердечник из катушки, ее индуктивность снизится с 1,28 мГн до ~0,54 мГн. Частота среза при этом повышается до примерно 1,5 кГц. НЧ динамик начинает воспроизводить более высокие частоты, отчего провал на средних должен уменьшиться. Снижать частоту среза ВЧ динамика для компенсации провала на средних нельзя — 1) ВЧ динамик будет перегружаться и может сгореть; 2) уровень сигнала на частоте механического резонанса ВЧ динамика возрастет, его диффузор выйдет из диапазона линейного перемещения и начнется заметное искажение звука.

Итак, АЧХ с катушкой без сердечника и сопротивлением резистора в цепи ВЧ динамика 6,8 Ом:

Еще лучшего результата можно достичь, если в цепи НЧ динамика использовать цепь Цобеля, компенсирующую его индуктивность:

Только конденсатор здесь должен быть неэлектролитический. Тогда АЧХ принимает вид:

21.06.2006

FIR фильтры

От Finite Impulse Response — ‘конечная отдача импульса’. Эти фильтры реализованы через процесс, называемый сверткой (convolution): есть таблица размера n, которая комбинирует (складывает) последние n точек функции в одну выходную точку, умножая каждую из них на определенное число — весовой коэффициент. Таблица свертки строится один раз в начале по требуемому частотному воздействию.
.

Эти фильтры обычно применяются в диалогах типа эквалайзера. Иногда каждому движку (регулятору усиления определенной частоты) соответствует свой фильтр, воздействующий на определенные частоты, иногда — синтезируется таблица свертки на основе всех движков сразу, то есть применяется один сложный фильтр.

FIR фильтры — то, ради чего стоило вообще придумывать цифровую фильтрацию. Это наиболее безопасный и надежный из всех процессов, имеющий лишь одно слабое место — трудно управляемые параметры фильтрации. Сделать фильтр именно до мелочей такой, какой нам нужно, особенно в области низких частот, может оказаться излишне трудоемким, что приведет к очень медленной обработке. Для этого придется использовать слишком большие размеры свертки, а это замедлит до трудно терпимой скорости даже в сотни раз ускоренный процесс. Однако сверхсильная точность не всегда нужна, а очень хорошую точность обработки за приемлемое время он всё же обеспечивает.
Кроме слабой управляемости к недостаткам можно отнести невысокую скорость работы фильтров с большой сверткой (более точных фильтров). В принципе, сделав огромную свертку, мы получим именно такой фильтр, как мы хотим, но фильтровать он будет почти вечно. В этом, а не в чем либо другом, кроется причина того, что эти фильтры используются лишь в эквалайзерах — там не нужна особая точность, важны лишь общие тенденции, которые неплохо соблюдаются и с маленькими свертками.

Исходный сигнал

После FIR фильтра

Можно убедится в том, что фильтр совершенно не затронул те сигналы, которые не должен был затрагивать. Правильно сконструированный FIR фильтр не влияет на фазу. В общем можно сказать так: эти фильтры делают именно то, что должны делать, и ничего более.

О точности FIR фильтров:

Во многих программах есть параметр ‘точность’ (accuracy), иногда она даже напрямую измеряется в точках (points) — числе элементов свертки, или convolution length (size). Этот параметр влияет только на точность фильтра. Это не качество, это то, с какой точностью фильтр выполняет ваш заказ. Если вы воздействуете на глубокий бас (около 40-50 Гц) — вам потребуются большие свертки (около 4000 точек) или самое качественное значение. Если вы работаете лишь с частотами выше 5 кГц — вам хватит свертки в 500 точек, которая будет работать значительно быстрее. Если вы хотите влиять на басы и поставите свертку 200 точек — единственное, что пойдет не так — фильтр просто не будет воздействовать на басы должным образом, вот и всё. Потери качества обработки не будет, будет лишь потеря смысла.

Для чего они нужны:

Ответ очень простой. Если вы можете сделать то, что вам нужно, с помощью FIR фильтра — делайте это. Более корректного отношения к необрабатываемым сигналам другими фильтрами не добиться.

Целесообразно действовать так: сначала с помощью любых фильтров понять, что вам нужно, а потом попытаться воплотить это с помощью FIR фильтров. Это наиболее качественная и корректная настраиваемая фильтрация из всех возможных. Именно на таких фильтрах работают качественные цифровые эквалайзеры, тогда как аналоговые — на IIR, единственных фильтрах, которые можно реализовать в аналоговой схеме.

Единственное что — не пытайтесь применить FIR фильтры для точной фильтрации. Они могут это делать, так же идеально как и обычную обработку, но слишком медленно. Для работы с конкретными заданными частотами приходится использовать FFT или IIR фильтрацию.

Что получилось в конце концов

После ряда доработок (примерно с января по май 2005 года) и экспериментов, я решил поменять динамики и отказаться от кроссовера в колонке, а включить биампингом, благо, что в ресивере есть такая возможность. Динамики долго подбирал, чтобы и параметры были хорошими, и в этих корпусах себя нормально чувствовали, и на штатные места влезли (ВЧ динамик стоИт в дырке от фазоинвертора), и не шибко дорого. И сопротивление 8 Ом — ресивер любит.

Выбрал: НЧ — Peerless CSX 176H (850122), ВЧ — Vifa D27TG-45-06.

Сначала получил ВЧ динамик (НЧ не было на складах не только у нас, но и в Европе), поставил его — какая прелесть. Вот тогда я на собственной шкуре прочувствовал всю аудиофильскую феню про глубину стереопанорамы, микродинамику, воздушность сцены и прочее-прочее. Есть это в природе! Есть!!! Естественно, пришлось делать новые фильтры.

НЧ динамик получил недавно, и замена его не дала такого бурного ликования (хотя стало намного лучше). И фильтры пока остались старыми, не оптимальными (хоть я и подкорректировал сопротивление динамика шунтирующими резисторами). Разница в НЧ динамиках проявилась позже — в процессе «жизни». Она так в глаза не бросается, но на самом деле проявляется сильно и в самых неожиданных местах. Например, как-то слушал новый диск в режиме «Стерео» (чтобы плохие центр и тылы звук не портили). Слушал и поражался хорошей глубине и прорисовке басов, их чистоте и (как ни странно) легкости. После прослушивания, получив колоссальное удовольствие, обнаружил, что сабвуфер отключен (он обычно включается вместе с ресивером), и все так хорошо играло без него! (Правда последующее прослушивание с сабвуфером показало, что с ним лучше…)

Схема активного кроссовера 3-го порядка, который я намерен сделать и вставить в ресивер (он еще по НЧ каналу режет низкие ниже ~40 Гц, чтобы не перегружать динамики по максимальному смещению диффузора на тех частотах, которые колонка воспроизводит плоховато, и которые «отданы» сабвуферу):