사운드 이퀄라이저. 구성표, 설명

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다양한 유형의 이퀄라이저에 대한 정보를 요약하는 것과 함께 저자는 새로 가져온 특수 마이크로 회로를 기반으로 하는 다중 대역 장치의 여러 다이어그램을 제공하고 장치 자체 설정 및 이퀄라이저 장치를 사용하여 오디오 시스템 설정에 대한 권장 사항을 제공합니다.

최신 오디오 장비와 스피커 시스템은 음악 감상을 위해 특별히 설계된 공간에서만 고품질 사운드 재생을 완벽하게 제공합니다. 대부분의 주거용 건물, 특히 소규모 건물은 이러한 목적에 적합하지 않습니다. 이러한 건물의 어느 지점에서나 음향 시스템에서 직접 나오고 벽, 천장, 바닥, 가구에서 반사되는 음파의 간섭(다른 위상에 따른 추가)과 같은 현상이 있습니다. 동시에 정재파는 일부 주파수에서 나타납니다. 즉, 최대 20dB의 불균일성을 갖는 소리 강도의 반대 노드 및 딥이 나타납니다. 이로 인해 특정 주파수 대역에서 오디오 시스템의 주파수 응답을 조정해야 합니다.

방의 방음이 충분하지 않으면 사운드 프로그램이 형성된 레벨(약 90 배경)에 비해 상당히 감소된 레벨에서 사운드 프로그램을 들어야 한다는 사실로 이어집니다. 결과적으로 사운드 음색을 유지하려면 200Hz 미만 및 5000Hz 이상의 주파수에서 볼륨 레벨을 높여야 합니다. 볼륨 컨트롤에 도입된 해당 보상은 일반적으로 불완전합니다.

다른 문제를 해결하려면 주파수 응답을 조절하는 것도 필요합니다. 저품질 음반의 사운드 및 장비의 주파수 응답 오류 수정, 연령 관련 청력 변화 보상, 청취자의 취향에 맞는 음색 선택 등이 있습니다.

주파수 응답을 조정하기 위해 톤 컨트롤과 이퀄라이저가 사용됩니다.

패시브 및 액티브 톤 컨트롤은 비교적 간단합니다. 계산 공식을 포함한 회로에 대한 자세한 정보는 [1]에 나와 있습니다. 이를 통해 범위 가장자리에서 최대 ±14...18dB까지 저주파 및 고주파수에서 주파수 응답을 부드럽게 변경할 수 있습니다. 실제 조정기의 주파수 응답의 최대 기울기는 옥타브당 4~5dB에 도달할 수 있습니다.

많나요, 적나요? 작은 방에서는 40Hz 미만의 주파수를 갖는 소리 진동이 크게 약해지고, 반대로 80~200Hz 범위에서는 약간 증폭됩니다. 더 낮은 주파수에서의 롤오프는 10dB 이상에 도달할 수 있습니다. 톤 컨트롤에는 이러한 감소를 보상할 수 있는 충분한 기능이 있는 것 같습니다. 하지만 이 영역의 주파수 응답을 간단한 톤 컨트롤로 평준화하는 것은 근본적으로 불가능합니다. 가장 낮은 주파수의 레벨을 높이면 이미 80~200Hz 대역에서 증폭된 신호가 동시에 증폭됩니다. 상황은 좁은 주파수 대역에서 필요한 전송 계수를 설정할 수 있는 다중 대역 조정기인 이퀄라이저를 통해서만 수정할 수 있습니다.

수동 및 전자 이퀄라이저가 있습니다. 첫 번째는 그래픽, 파라메트릭 및 단락으로 구분됩니다.

최근까지는 그래픽 이퀄라이저(GE)가 가장 널리 사용되었습니다. 여기에서 오디오 주파수 범위는 대역(Technics SH-24 이퀄라이저의 경우 최대 8020개 대역)으로 나뉩니다. 개별 대역의 전송 계수는 SPZ-23 유형과 같은 가변 저항을 사용하여 조정됩니다. 선형 레귤레이터를 사용하면 조정 패널의 슬라이더 위치가 주파수 응답의 모양을 명확하게 반영하므로 이름-그래픽이 결정됩니다. (2)에서는 40, 90, 250, 2000, 6000, 15Hz의 주파수를 갖는 000개 또는 XNUMX개의 제어 대역을 갖는 진공관 및 트랜지스터 증폭기에 대해 이러한 여러 장치가 고려됩니다.

LC 회로가 있는 대역통과 필터는 부피가 크고 차폐가 필요하기 때문에 널리 사용되지 않습니다. 최신 이퀄라이저는 패시브 및 액티브 RC 필터만 사용합니다.

능동 대역통과 필터를 갖춘 GE의 설계는 [3]에서 자세히 고려됩니다. 4밴드 이퀄라이저가 제공됩니다. 이러한 이퀄라이저를 구축한 후 저는 레귤레이터에 의한 보정 도입으로 인해 사운드 영상의 스테레오 밸런스가 눈에 띄게 위반된다는 사실에 직면했습니다. 이 현상의 원인은 [5]에 나와 있습니다. 컨트롤의 모든 위치에서 스테레오 밸런스를 유지하려면 왼쪽 및 오른쪽 채널 필터의 공진 주파수 및 품질 계수 값이 서로 3% 이하로 달라야 합니다. 계산된 값과의 차이는 덜 중요합니다. 이를 달성하기 위해 장치는 허용 오차가 ±XNUMX% 이하인 수동 부품을 사용합니다. 아마추어 상황에서는 이를 수행하기가 어렵습니다.

이 문제는 그림 1에 표시된 회로에 따라 조립된 필터를 사용하여 해결됩니다. XNUMX.

오디오 이퀄라이저

각각의 주파수 설정 회로는 저항 R2 - R5와 커패시터 C1, C2로 구성됩니다. 트리머 저항 R1 및 R2를 사용하면 품질 계수(대역폭) 및 필터의 중심 주파수에 필요한 값을 정확하게 설정할 수 있습니다. [4]에서는 ±10%의 허용 오차를 갖는 부품을 사용하여 이 회로에 따라 조립된 30밴드 옥타브 이퀄라이저에 대한 설명이 제공됩니다. 필터 설정은 60, 120, 240, 480, 960, 1920, 3840, 7080, 15360, 11Hz입니다. 이퀄라이저는 부피가 큰 것으로 나타났습니다. 스테레오 버전에는 K157UD2 유형의 연산 증폭기 250개, XNUMX개 이상의 저항기 및 커패시터가 포함되어 있습니다. 그러나 이는 선택 없이 부품으로 장치를 제작할 수 있는 가능성에 대해 지불해야 하는 대가입니다.

이러한 대역통과 필터 사용의 타당성은 필터 계산에 대한 자세한 작업에서 확인되었습니다(5). 구성 요소 값의 확산에 대한 민감도가 이전에 사용된 필터보다 XNUMX~XNUMX배 낮다고 나와 있습니다.

그래픽 이퀄라이저는 오디오 장비에 널리 사용됩니다. Las-pi-005-스테레오 증폭기의 40밴드 이퀄라이저는 250, 100, 0*5000, 15, 000Hz의 주파수에서 주파수 응답 조정을 제공합니다. 국내 튜너 "Corvette-004-stereo"는 31,5밴드 GE를 사용하고, 같은 브랜드의 고정 이퀄라이저에는 63 주파수의 125밴드가 있습니다. 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16; 000; XNUMXHz.

최신 라디오 수신기 및 오디오 주파수 증폭기에서 GE는 이러한 제품을 단순화하는 특수 마이크로 회로로 제작됩니다. 이러한 GE의 긍정적인 측면은 일반적으로 1달러를 초과하지 않는 저렴한 비용입니다.

그림에서. 그림 2와 3은 ROHM의 BA3822LS 마이크로 회로와 SGS-Thomson의 LS2009를 연결하여 XNUMX밴드 및 XNUMX밴드 이퀄라이저를 형성하는 회로도를 보여줍니다. 이러한 구성표는 매우 간단하며 설명이 필요하지 않습니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

이제 PE(파라메트릭 이퀄라이저)에 대해 알아보겠습니다. 줄무늬와 테마 수가 적다는 점에서 그래픽과 다릅니다. 밴드의 중심 주파수와 그 폭(필터 품질 요소)은 청취자에 의해 변경될 수 있습니다.

이들 장치의 8~11대역 버전은 XNUMX~XNUMX대역의 GE에서 달성할 수 있는 결과로 주파수 응답의 효과적인 조정을 제공하는 간단한 수단을 제공합니다. 그러나 각 PE 스트립에는 두 가지 규제 요소와 두 가지 컨트롤이 필요합니다.

주파수 응답 변곡점의 가변 주파수를 갖는 패시브 톤 제어를 기반으로 하는 파라메트릭 장치를 구현하는 방법이 [1]에 나와 있습니다. 이러한 6대역 조정기의 첫 번째 예는 [XNUMX]에 설명되어 있습니다.

7방향 PE를 계산하기 위한 공식이 포함된 다이어그램과 자세한 설명은 (19)에 나와 있습니다. 저자에 따르면 광범위한 기능을 가지고 있습니다. 대역 통과 필터의 주파수 튜닝은 60...185...62 간격으로 제공됩니다. 190...600...190: 600...1850...620; 1900...6000...1900; 6000...18...500 5Hz. 저것들. 주파수 0,5년당 필터 2,5개, 각 필터도 XNUMX년을 포괄합니다. 고정 저항기와 커패시터의 허용 오차는 최소 ±XNUMX%여야 합니다. 이 회로의 단점은 필터 주파수를 설정하기 위해 XNUMX중 가변 저항을 사용해야 한다는 점입니다. 필터의 품질 계수는 XNUMX~XNUMX 범위에서 다양합니다.

파라그래픽 이퀄라이저는 회로 설계에서 파라메트릭 이퀄라이저와 다르지 않습니다. 그들은 GE의 외부 측면, 즉 주파수 응답의 시각적 표현만을 사용합니다.

또 다른 종류의 이퀄라이저, 즉 전자식 이퀄라이저가 있는데, 이를 통해 미리 형성된 여러 주파수 응답 중 하나를 설정할 수 있습니다. 다양한 유형과 음악 장르의 사운드 프로그램을 청취하기 위한 이러한 특성의 형태는 이미 개발되었습니다. 예를 들어 Sony는 자사 제품에 다음과 같은 고정 주파수 응답 설정을 사용합니다.

CLASSIC - 선형 주파수 응답;
JAZZ - 고주파수가 부드럽게 상승하는 4000Hz 미만 영역의 선형 주파수 응답;
POP - 500~1000Hz 범위의 중간 주파수가 추가로 상승한다는 점에서 JAZZ와 다릅니다.
ROCK - 200Hz 미만 및 4kHz 초과 주파수 부스트.
Philips는 약간 다른 세트에 중점을 둡니다.
CLASSIC - 선형이지만 수평 주파수 응답은 아니며 저주파를 약화시키고 고주파수를 높입니다.
JAZZ - 저주파 및 고주파 상승;
POP - 100...200Hz 대역 및 5kHz 이상에서의 주파수 상승;
VOCAL - 500 미만 및 5kHz 초과 주파수 감쇠;
ROCK - 200Hz 미만의 부스트 주파수.

실습에 따르면 대부분의 오디오 장비 소유자는 톤 컨트롤 및 그래픽 이퀄라이저에 대해 이러한 설정을 정확하게 선택합니다. 이러한 고정 주파수 응답 설정 세트를 구현하기 위해 다수의 특수 마이크로 회로가 생산되었습니다. 특히 Mitsubishi의 M62412P와 ROHM의 BA3842F SMD가 있습니다. 주파수 응답 옵션의 전환은 마이크로 회로의 입력에 다양한 레벨의 전압을 적용하여 수행됩니다. M62412R의 각 스테레오 채널에서 주파수 응답 형태는 개별적으로 조정될 수 있습니다. BA3842F SMD 칩(그림 4는 연결 다이어그램 표시)에는 저주파 부스트 장치가 있습니다. 특수 필터로 분리되며 추가 증폭 후 처리된 신호에 추가됩니다. 이러한 조정에는 세 단계가 가능합니다. 다이어그램에 표시된 전압을 얻으려면 저항 R9, R10을 선택해야 합니다.

오디오 이퀄라이저

Sony MHC RX15AV 뮤직 센터에서와 같이 최대 110개의 고정 주파수 응답 설정을 선택할 수 있는 보다 복잡한 마이크로 회로도 생산됩니다. 이러한 장치의 다른 유형은 청취자가 마이크로회로를 설계할 때 선택한 고정된 설정과 함께 6360~6360개의 사용자 정의 주파수 응답 설정을 생성할 수 있는 기회를 제공합니다. 그러나 이러한 모든 장치는 특수 마이크로 컨트롤러로 제어됩니다. 예를 들어 Philips의 TEA5 칩이 있습니다. 외부 구성 요소의 수는 최소화되며 가변 저항이 없습니다. 엄밀히 말하면 이러한 미세 회로가 있는 이퀄라이저는 조정할 때 주파수 응답 모양이 디스플레이에 표시되는 경우에만 그래픽이라고 부를 수 있습니다. 해당 마이크로컨트롤러 소프트웨어와 새로운 인체공학적 표시기가 이러한 기회를 제공합니다. 일부 간행물에서 TEAXNUMX 초소형 회로의 연결 다이어그램이 그림 XNUMX에 오류와 함께 표시되어 있다는 사실로 인해. XNUMX는 올바른 버전을 보여줍니다.

오디오 이퀄라이저

이퀄라이저의 다른 기술적 특성을 고려하십시오.

그 안에 있는 대역폭. 일반적으로 20~20Hz와 같습니다. 오디오 장비에 대한 이 매개변수는 일반적으로 특정 대역의 전송 계수 불균일 크기와 동시에 표시되지만 이퀄라이저와 관련하여 이러한 특성은 불필요해 보입니다. 입력 신호 레벨은 000...0,2V이며 표준 0,5V를 거의 초과하지 않습니다. 비선형 왜곡 계수는 0,8% 미만입니다.

조정기의 평균 위치에서의 전송 계수는 11에 가깝습니다. 조정 범위는 일반적으로 ±15dB입니다. 문헌에는 조정 한계가 ±24~40dB인 이퀄라이저 설계에 대한 설명이 있지만(그 중 하나는 이 범위를 ±XNUMXdB까지 확장할 수 있음을 나타냄) 모든 주파수 대역에서 게인이 변경되면 이퀄라이저는 입력 신호의 에너지를 새로운 방식으로 재분배하여 조정 가능한 대역 내 주파수의 구성 고조파 강도를 강화하거나 약화시킵니다. 이는 출력이 입력과 다른 고조파 구성의 신호를 생성한다는 것을 의미합니다. 조정기가 평균 위치에서 벗어나면 위상 왜곡이 나타나게 되며, 이는 전송 계수의 보정 깊이와 조정 주파수 범위의 증가에 따라 눈에 띄게 증가합니다. 이퀄라이저를 통과한 신호에 이러한 왜곡이 나타나는 것은 주파수 응답을 더 깊이 조정할 수 있는 가능성에 대한 대가입니다.

밴드의 게인이 ±4...6dB 이하로 변경되면 결과적인 왜곡은 상당히 허용 가능하며 음악에 귀가 있는 사람에게도 실제로 눈에 띄지 않는다는 것이 일반적인 의견입니다. 10~12밴드 이퀄라이저 중 하나 또는 두 개의 밴드를 크게 변경하는 것도 허용됩니다. 그러나 해당 기능을 더 많이 사용하면 바스락거리는 소리, 울리는 소리, 갑작스러운 배음이 눈에 띄게 나타납니다.

휴대용 및 품질이 낮은 고정식 장비에서는 주파수 응답의 고정 변곡점이 있는 패시브 1밴드 톤 컨트롤이 이제 가장 흔히 발견됩니다. [XNUMX]에 설명된 XNUMX방향 및 XNUMX방향 GE. 이러한 장치의 기능은 비슷하지만 주파수 응답 형태가 더 명확하기 때문에 이퀄라이저가 더 좋습니다. 이 클래스 장비의 특성이 낮기 때문에 사운드 재생 품질을 크게 손상시키지 않고 대역에서 전체 전송 레벨 조정 범위를 사용할 수 있습니다.

고급 장비는 4개 이상의 조정 밴드가 있는 이퀄라이저를 사용합니다. 위 사항을 고려하여 조정 작동 범위는 ±6~XNUMXdB를 초과해서는 안 됩니다. 이러한 이퀄라이저에 없어서는 안될 추가 기능은 출력 신호 스펙트럼 분석기입니다. 하이엔드(Hi-End) 시스템에서 이퀄라이저를 사용하는 것이 타당한지에 대해서는 많은 출처에서 의문이 제기됩니다.

상대적으로 복잡하지만 실제로 문헌에서 다루지 않는 주파수 응답을 설정하는 방법에 대해 살펴 보겠습니다.

이퀄라이저는 영구적인 결함(볼륨 레벨 감소, 장비, 음향 시스템 및 실내의 주파수 응답 결함)과 빠르게 발생하는 결함(저품질 음반 수정, 원하는 사운드 선택)의 두 가지 유형의 결함을 수정해야 합니다. 색상. 문제를 해결하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

실내에 오디오 시스템을 설치할 때, 수리 후 또는 실내를 변경할 때 주파수 응답 오류 수정이 거의 필요하지 않습니다. 스테레오 효과 영역의 크기를 방해하지 않고 저주파수에서 음장의 불균일로 나타나는 실내 정재파의 강도를 최소화하려면 스피커 시스템의 설치 위치를 지정하는 것부터 시작하는 것이 좋습니다. . 이렇게 하려면 스피커를 다른 위치로 이동하거나 청취자 쪽으로 돌려야 합니다. 가구 배치, 움직이는 거울, 그림, 사진의 작은 변화는 음장의 분포에 큰 변화를 가져올 수 있습니다. 이 단계의 이퀄라이저 컨트롤은 중간 위치에 있습니다.

음장(특히 가장 낮은 주파수의 경우)은 확산되어야 합니다. 실내의 모든 지점에서의 음장 강도는 동일하거나 사운드 방출기로부터의 거리에 따라 균등하게 감소해야 합니다. 실제로는 스테레오 효과가 관찰되고 청취자가 위치한 영역 내에서만 이러한 이상에 근접할 수 있습니다. 추가 사운드 이미터를 사용해야 할 수도 있습니다.

그런 다음 음장 균일성이 달성되지 않는 주파수에서는 이퀄라이저를 조정하여 보정합니다.

이 보정을 수행하려면 소음 발생기, 음압에 대한 주파수 응답이 알려진 마이크, 스펙트럼 분석기 등 측정 장비가 필요합니다. 외국의 유수 기업이 생산하는 고급 이퀄라이저에는 이러한 장비가 장착되어 구성됩니다. 지정된 장비 세트를 사용할 수 없는 경우 사운드 발생기와 밀리볼트계가 있는 마이크로 교체됩니다. 마지막으로 측정용 자기 테이프가 있는 카세트를 사용하여 귀로 최대(최소) 음압 지점의 위치를 확인할 수 있습니다.

이퀄라이저 컨트롤(슬라이더는 부드러운 곡선 형태로 위치해야 함)의 결과 위치는 특정 공간의 특정 오디오 시스템에 대해 XNUMX으로 간주되어야 합니다. 조정패널에 어떻게든 표시해 놓으면 좋을 것 같습니다. 이렇게 하면 주파수 응답이 변경된 후 쉽게 돌아갈 수 있습니다. 작동 조정은 특정 음악의 특별한 사운드를 얻기 위해 잠시 동안만 이루어져야 하며, 완료되면 컨트롤의 원래 위치로 돌아갑니다.

이런 점에서 소리의 음색을 조정하는 문제에 대한 최선의 해결책은 오디오 시스템에 두 개의 이퀄라이저가 있는 상황인 것 같습니다. 하나는 장비와 실내의 음향 특성을 개선하기 위한 것이고, 다른 하나는 신속한 음색 조정을 위한 것입니다. 듣고 있는 음악 작품의 색칠하기. 첫째로 10~12밴드 옥타브 GE나 XNUMX밴드 PE를 설치하는 것이 합리적이다. 제어 요소가 많다는 것은 주파수 응답을 정밀하게 조정할 수 있다는 점에서 축복입니다. 두 번째 옵션으로 더 간단한 장치(설정이 고정된 전자 장치 또는 XNUMX방향 GE)를 선택하는 것이 좋습니다.

이 문제를 해결하는 보다 우아한 방법은 다양한 맞춤형 주파수 응답 설정을 생성하는 전자 이퀄라이저를 사용하는 것입니다. 각각은 장비와 공간의 음향 특성을 조정해야 하며, 이 조정에 앞서 언급한 음향 효과 중 하나를 적용해야 합니다.

대부분의 경우 GE 조정은 조정기의 설정을 무작위로 선택하여 맹목적으로 수행되며 일반적으로 최상의 위치에 도달하지 못한다는 것이 일반적으로 인정됩니다. 이는 PE에 훨씬 더 많이 적용됩니다. 이 작업은 여러 주파수 대역의 신호 레벨을 측정하고 표시하는 장치인 내장 스펙트럼 분석기를 통해서만 촉진되고 인식될 수 있습니다. 오디오 경로에 포함되어 있어 입력 신호 에너지의 주파수 분포를 제어하고 이 프로세스를 객관적으로 제어하여 최적의 사운드를 얻을 수 있습니다.

문학

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저자: V.Brylov, 모스크바

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