Quando se trata de obter um bom som, os filtros crossover são
incrivelmente útil. Mas o que é um crossover de áudio com filtro passa-alta e por que eles são tão importantes?
Vou explicar tudo aqui!
O que é um filtro passa-altas de áudio?
A resposta básica é que
um filtro passa-alta de áudio (HPF) é um tipo de cruzamento de áudio que atenua e bloqueia efetivamente todos os sinais de baixa frequência abaixo de um ponto de ajuste. Ou seja, eles eliminam o áudio de baixa frequência enquanto passam sinais de alta frequência para amplificadores, alto-falantes, caminhos de sinal ou outros componentes de áudio.
Eles são amplamente usados em uma variedade de designs de áudio para bloquear uma faixa de frequência de som indesejada por vários motivos:
- Evitando distorções
- Para proteger os drivers do alto-falante do tweeter contra danos
- Para obter mais volume e clareza de alto-falantes pequenos, bloqueando os graves do subwoofer
- Trabalhando como parte de um sistema de alto-falantes de 2 ou 3 vias
- Evitando problemas de ressonância limitando a faixa de frequência mais baixa, evitando assim que a frequência de ressonância de um alto-falante seja alcançada
Existem alguns outros aplicativos de filtro passa-alta úteis para conhecer também. Existem 3 tipos principais de tipos de design de filtro passa-alta, como você verá.
Observação: O nome “frequência de canto” às vezes também é usado para se referir ao ponto de corte.
Diferenças entre filtro passa-alta e filtro passa-baixa
Enquanto um filtro passa-alta permite a passagem de frequências mais altas,
um crossover de filtro passa-baixa (LPF) funciona para bloquear sons de alta frequência acima a frequência de corte. Estes são frequentemente usados para woofers e subwoofers, mas também podem ser usados como parte de um design de alto-falante de 2 vias. Um filtro HPF seria usado para a parte do tweeter do projeto.
O que é um filtro passa-banda?
Um filtro passa-faixa consiste em um filtro passa-baixa e um filtro passa-alta em série. Isso passa uma faixa intermediária (banda passante) de frequências de som.
Às vezes, eles são usados como parte de sistemas de alto-falante de 3 vias para fornecer uma variedade de sons aos drivers de alto-falante de médio porte.
Os três tipos de cruzamentos de alta passagem
Existem três tipos de designs de filtros passa-altas. Cada um tem seus usos particulares, prós e contras e aplicações.
1. Crossovers de alto-falante (filtros passivos)
Um crossover de alto-falante (também chamado de filtro passivo) usa componentes eletrônicos passivos em vez de eletrônicos que requerem uma fonte de alimentação. Os componentes passivos são capacitores, indutores e resistores.
Um crossover de alto-falante de alta frequência é muito comum em alto-falantes de tweeter, onde bloqueia as frequências médias e graves de alcançá-los. O tipo mais simples é um único capacitor eletrolítico montado no próprio alto-falante.
Exemplo de um capacitor usado como crossover de filtro passa-alta em linha Outros usam um capacitor e um indutor para um corte mais acentuado para bloquear com mais eficácia que sons indesejados cheguem a um alto-falante. A maioria é hardwired e tem configurações mínimas, se houver, ajustáveis, uma vez que o design é definido pelos valores fixos da peça.
2. Crossovers eletrônicos (filtros ativos)
Um filtro passa-altas eletrônico, também chamado de
filtro ativo , é um tipo de crossover que utiliza pequenos componentes eletrônicos e requer uma fonte de alimentação. Ao contrário dos filtros passivos, eles geralmente são flexíveis e podem oferecer configurações adicionais, como:
- Frequência de corte de alta frequência ajustável
- Inclinação de cruzamento selecionável
- Controle de ganho (níveis de entrada e/ou saída ajustáveis)
- Controle de fase
A maioria dos filtros passa-alta eletrônicos são projetados em torno de amplificadores operacionais (amps operacionais), que são minúsculos amplificadores de transistor embutidos em um circuito integrado (IC). Eles são muito eficientes em termos de uso de energia, tamanho e recursos.
Você encontrará designs de filtros ativos em aparelhos de som domésticos, amplificadores de carro, unidades de pré-amplificador, placas de mixagem estéreo e muitos outros produtos eletrônicos de áudio.
3. Crossovers digitais (baseados em software)
Um filtro passa-alta digital funciona em sinais de áudio convertidos em valores digitais usando funções matemáticas no software antes de convertê-los novamente em um sinal analógico. Um crossover digital pode ser encontrado em várias plataformas:
- Software de áudio para computador (mixagem, edição e muito mais)
- Chips de processamento de sinal digital (DSP) ou produtos de áudio
- Aplicativos de áudio para smartphones
Em todos os casos, um crossover de áudio com filtro passa-alta é implementado usando funções matemáticas (transformações z) que são codificadas em rotinas de software. Quando um sinal musical é aplicado, o código processa a representação digital (valor numérico binário), resultando em um sinal de saída que diminui bastante abaixo da frequência de cruzamento.
Aqui é mostrado um filtro passa-baixo digital embutido em um receptor estéreo doméstico Denon. Os crossovers digitais funcionam usando o código do programa de software para fornecer matematicamente uma função passa-alta. Os crossovers digitais também são usados junto com um equalizador gráfico ou paramétrico em unidades de cabeça de áudio de carro, receptores estéreo domésticos e software de processamento e gravação de áudio.
Aplicativos úteis de filtro passa-alta
Uso de microfone e estúdio de gravação
Os filtros passa-altas são úteis no estúdio de gravação de várias maneiras:
- Removendo plosivas (pops) da respiração do cantor ou vocalista
- Evitando a gravação de sons de manuseio ou estrondo devido ao equipamento sendo tocado e ajustado
- Isolando fontes de áudio de diferentes instrumentos durante a gravação
- Moldando a tonalidade das faixas de som durante a mixagem
- Bloqueando o ruído de fundo das faixas de gravação
Benefícios do áudio do carro com filtro passa-alta
Em sistemas de áudio de carro, a filtragem de alta frequência é encontrada em alguns itens geralmente:amplificadores de carro embutidos, crossovers de alto-falante passivos, acessórios adicionais de instalação e estéreos de carro, equalizadores (EQs) ou processadores de sinal embutidos.
Eles geralmente são muito úteis para fornecer um som melhor de várias maneiras:
- Evitando distorção ou danos potenciais nos tweeters devido a graves
- Fornecendo um som mais limpo com mais potência tanto com tweeters quanto com alto-falantes pequenos
- Como parte de um sistema de alto-falantes de 2 vias (exemplo:alto-falantes componentes)
- Para bloquear o som de graves graves dos alto-falantes principais, deixando-o para ser tratado pelos subwoofers para melhor clareza de som
Hoje em dia, algumas unidades principais possuem filtros digitais passa-altas embutidos junto com inclinações selecionáveis. Muitos amplificadores de carro têm uma função de passagem alta ou baixa selecionável, com alguns tendo uma frequência de corte ajustável. Outros têm um ponto de corte fixo que não pode ser alterado.
Tweeters e outros alto-falantes pequenos simplesmente não conseguem lidar com ondas sonoras maiores criadas por baixas frequências de graves. Mesmo um sistema de orçamento pode soar muito bem quando alimentado por um amplificador de qualidade decente com um crossover de alta frequência, impedindo que eles sejam enviados para os alto-falantes.
Você pode emparelhá-los com um subwoofer e um filtro de passagem baixa para obter um excelente som de gama completa que você apreciará.
Filtros passa-altas estéreo doméstico
Os aparelhos de som domésticos geralmente incluem opções de filtro passa-altas por vários motivos:
- Uso do subwoofer:quando um sistema de home theater ou receptor estéreo tem uma saída de subwoofer, bloquear os graves para os alto-falantes principais pode ajudar a evitar a “turvação” ou a produção de muitos graves
- Alguns sistemas estéreo incluem alto-falantes de qualidade limitada, o que significa que os graves os distorcem e têm um som ruim. Usar uma função high pass nesses casos ajuda a evitar isso.
- Construído em processamento de canal de áudio de home theater com som surround.
- Para limitar o som enviado a um alto-falante do canal central para obter vocais claros em filmes.
Assim como os sistemas de som automotivo, os filtros passa-alta estéreo doméstico geralmente não são ativados por padrão - você precisará verificar as configurações do menu e ativá-las em muitos casos.
Filtros subsônicos explicados
Um filtro subsônico é um filtro de alta frequência com uma frequência de cruzamento muito baixa (geralmente em torno de 30 ou 20 Hz, por exemplo) usado para evitar que sinais de baixa frequência que não podemos ouvir sejam enviados para um subwoofer, evitando o desperdício de energia sem motivo.>
Um filtro subsônico é opcional e nem sempre é necessário, mas pode ser útil em algumas situações. Eles são mais comuns para áudio e toca-discos vintage, embora às vezes você possa encontrá-los em equalizadores de áudio de carro ou itens de graves de subwoofer.
A faixa de frequência da audição humana para a maioria das pessoas está em algum lugar abaixo de apenas cerca de 30Hz. As ondas sonoras de 20Hz podem ser sentidas, mas não ouvidas, por isso é inútil usar muita potência do amplificador para algo que você nem consegue ouvir. No caso de toca-discos, alguns ruídos podem estar presentes e um filtro subsônico pode impedir que isso seja amplificado.
A maioria das músicas é misturada com os graves mais agradáveis em torno de 40 a 50Hz ou mais para “thump”. Também é o mesmo para estrondos ou sons de ação em filmes, o que significa que 20 a 30Hz não são necessários.
Atenuação da frequência de corte (inclinações) explicada
A inclinação do filtro é a inclinação de sua capacidade de filtragem. Em outras palavras, é a eficácia na redução das frequências de som além da frequência de corte do crossover. As inclinações são categorizadas em termos de
decibéis (dB) por oitava. Um sinal negativo (-) é usado para representar uma atenuação ou redução do sinal de entrada.
Freqüências de som entre dois pontos geralmente são medidas usando uma
oitava . Uma oitava é uma duplicação ou redução pela metade de um número de frequência. (100Hz, 200Hz, 400Hz, etc.)
Quando nos referimos a um crossover com um corte de -6dB por oitava, queremos dizer que ele continuará reduzindo a saída em mais 6dB para cada duplicação da frequência anterior.
Quanto maior a inclinação do filtro, mais ele reduz as frequências mais baixas além da frequência de corte, pois um filtro de ordem mais alta é mais eficaz. As inclinações do filtro de crossover são tipicamente 6dB por oitava, 12dB/oitava, 18dB/oitava e assim por diante.
Como usar um filtro passa-altas
De um modo geral,
usar um filtro passa-altas é simples:você o configura para a frequência de corte mais adequada aos alto-falantes que está usando. No caso de sistemas de alto-falantes de 2 vias, você também o configurará para corresponder à frequência de corte de passagem baixa para evitar uma lacuna no som.
Frequências de filtro de alto-falante
Quando se trata de alto-falantes e sistemas de alto-falantes,
os fabricantes geralmente incluem especificações para ajudá-lo a saber a frequência de corte a ser usada. Às vezes, é claramente indicado como a frequência de filtro passa-alta recomendada, enquanto outras vezes você terá que basear-se nas informações de resposta de frequência de um alto-falante. Por exemplo, na imagem de especificações do alto-falante acima, o alto-falante tem uma faixa de frequência utilizável de 3,5 kiloHertz (kHz) e acima.
Se você não tiver nenhum desses disponíveis, consulte as tabelas que forneci abaixo. A boa notícia é que
geralmente há algumas informações para informar a faixa de resposta de frequência de um alto-falante para ajudá-lo a definir a frequência de corte de alta frequência. Quais são algumas boas configurações de HPF?
Tabela de frequência de cruzamento de alta passagem de áudio doméstico
| Tipo/sistema de alto-falante | Frequência de cruzamento |
|---|
| Colunas frontais do tipo principal/torre (pequenas) | Passa-alta de 60 a 80 Hz. Funciona melhor com um subwoofer para complementá-los. |
| Colunas frontais do tipo principal/torre (grandes) | Passa-alta de 60-80Hz. |
| Som central ou surround (pequeno) | Passa alta de 100-120Hz. Esses tipos de alto-falantes são muito ruins para graves e podem distorcer facilmente. |
| Som central ou surround (médio/grande) | Passagem alta de 60-80Hz. A maioria dos alto-falantes centrais não são projetados para produção de graves. |
| Colunas de parede ou mini-satélite | Passa alta de 100-120Hz. Isso ajuda a evitar distorções ruins, pois eles não conseguem lidar com graves profundos. |
| Sistemas de alto-falantes de 2 vias | 3 kHz a 3,5 kHz. Frequência de cruzamento muito comum |
| Sistemas de alto-falantes de 3 vias | Passa alta de 3,5kHz (tweeter) e 250-500Hz passa-alto (médios) |
Tabela de frequência de cruzamento de alta passagem de áudio do carro
| Tipo/sistema de alto-falante | Frequência de cruzamento |
|---|
| Coaxiais frontais ou traseiros de alcance total ou alto-falantes componentes | Passa alta de 56, 60 a 80 Hz . Bloqueia graves graves que causam distorção. |
| Tweeters | Passa alta de 3-3,5kHz |
| Altifalantes de médios ou woofer | Passa alta de 250-500Hz |
| Sistemas de alto-falantes de 2 vias | 3kHz a 3,5KHz para tweeters. O mesmo para médios/woofers |
| Sistemas de alto-falantes de 3 vias | 3,5kHz (médios/agudos) e 500Hz (médios/woofer) |
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