Порядок и тип фильтров и что от них зависит
Чем больше порядок фильтра, тем лучше он фильтрует. Как говорили в популярном советском кинофильме, чем мех лучше, тем он дороже. Фильтр не мех, и порядок выбирается исходя из очень многих предпосылок. Не будем углубляться в теорию, приведем несколько примеров.
Пример 1. Организация раздела «сабвуфер – мидбас». Пусть применена частота раздела, скажем, 100 Гц. Если использован низкий порядок фильтра, то:
– на сабвуферную головку проникают частоты, лежащие существенно выше 100 Гц. Сабвуфер, понятное дело, находится сзади, поэтому он начинает «петь человеческим голосом» и вызывает изъяны в формируемой стереопанораме;
– на мидбасовую головку проникают басы. Это может ее перегрузить в лучшем случае до повышенных искажений, в худшем – до откровенного треска от соударения подвижной системы и магнитопровода. Как правило, мидбас требует при таком раскладе применения фильтров не ниже 2-го порядка, при этом ниже частоты раздела независимо от расположения резонансной частоты СЧ-головки, величина смещения ее диффузора начнет падать;
– ФЧХ и ГВЗ оказываются хорошими, форма сигнала искажается мало.
Если использован высокий порядок фильтра, то:
– рассмотренных только что проблем не возникает;
– однако ФЧХ и ГВЗ оставляют желать лучшего: форма импульсных сигналов страдает. Впрочем, считается, что порядки, вплоть до четвертого включительно, при правильном подходе к расчетам оказываются приемлемыми.
Если применяется повышенная частота раздела НЧ/СЧ, положим, 400 или 800 Гц, то проблема возможной перегрузки СЧ-головки могучим басом отступает на второй план при любых порядках фильтров: все мидбасы доставляются по адресу. Вместе с тем, использование фильтров высоких порядков для организации частотного разделения посередине диапазона основных музыкальных тонов может привести к нарушениям, в первую очередь стереолокализационным, и существенно ухудшить звучание скрипки, вокала, фортепиано.
Пример 2. Организация раздела СЧ/ВЧ. Случай первый: ВЧ-головке отведен участок тонально значимого диапазона – частота раздела выбрана в районе 1800 – 2200 Гц. Здесь применение фильтров низких порядков не препятствует загрузке ВЧ-головки мощными среднечастотными составляющими и, что наиболее опасно, область резонанса ВЧ-головки (1200-1400 Гц) оказывается в недостаточной мере отгорожена фильтром. Это может привести как к исправимым (горб на АЧХ), так и более тяжелым (перегрев катушки ВЧ-головки) последствиям. Вместе с тем, применение в нашем случае фильтров высокого (3-го и выше) порядка означает создание цепи с существенными фазовыми сдвигами в той области, где ухо к ним еще достаточно чувствительно.
Если частота раздела СЧ/ВЧ выбрана более высокой (4 кГц и выше), проблем практически не возникает, однако такой вариант характерен для трехполосных систем, в которых цветут и пахнут проблемы разделения НЧ/СЧ, обсужденные нами чуть ранее.
В современной аудиотехнике используются фильтры с гладкими АЧХ и малыми колебаниями ФЧХ: Бесселя, Баттерворта, Линквица – Райли. (Не все именитые фильтры обладают этими свойствами. Взгляните, например, на характеристику фильтра Чебышева. Он тоже применяется на практике, только не для акустики. А для нас это – гибель, однозначно.) Таблица дает пример краткого сравнительного анализа случаев использования этих фильтров.
Источник: журнал Автозвук
Текст: Константин Никитин
Иллюстрации автора
