オーディオ ハイパス フィルタとは?どのように使用されますか?

良い音を得るという点では、クロスオーバー フィルターは信じられないほど優れています。 役に立った。しかし、ハイパス フィルター オーディオ クロスオーバーとは何で、なぜそれほど重要なのでしょうか?

ここで全部説明します！

オーディオ ハイパス フィルターとは?

基本的な答えは、オーディオ ハイパス フィルター (HPF) は、設定値以下のすべての低周波信号を減衰させ、効果的にブロックする一種のオーディオ クロスオーバーです。 つまり、アンプ、スピーカー、信号経路、またはその他のオーディオ コンポーネントに高周波信号を渡しながら、低周波オーディオを除去します。

これらは、さまざまなオーディオ設計で、不要な音の周波数範囲をブロックするために広く使用されています。その理由は次のとおりです。

• ゆがみの防止
• ツイーター スピーカー ドライバーを損傷から保護するため
• サブウーファーの低音をブロックして、小型スピーカーの音量と明瞭度を高める
• 2 ウェイまたは 3 ウェイ スピーカー システムの一部として機能する
• 低い周波数範囲を制限することで共振の問題を防ぎ、スピーカーの共振周波数に達するのを防ぎます

他にも、知っておくと便利なハイパス フィルター アプリケーションがいくつかあります。ご覧のとおり、ハイパス フィルターの設計タイプには 3 つの主なタイプがあります。

注: 「コーナー周波数」という名前は、カットオフポイントを指すために使用されることもあります。

ハイパス フィルターとローパス フィルターの違い

ハイパス フィルタは高周波数を通過させますが、 ローパス フィルタ (LPF) クロスオーバーは高周波数の音をブロックします 上 カットオフ周波数。

これらはウーファーやサブウーファーによく使用されますが、2 ウェイスピーカー設計の一部としても使用できます。設計のツイーター部分には HPF フィルターが使用されます。

バンドパス フィルターとは?

バンドパスフィルターは、ローパスフィルターとハイパスフィルターを直列に並べたものです。 これにより、音の周波数の中間範囲 (通過帯域) が通過します。

3 ウェイ スピーカー システムの一部として、ミッドレンジ スピーカー ドライバーにさまざまなサウンドを供給するために使用されることもあります。

3 種類のハイパス クロスオーバー

ハイパス フィルターの設計には 3 つのタイプがあります。それぞれに特定の用途、長所と短所、および用途があります。

1.スピーカー クロスオーバー (パッシブ フィルター)

スピーカー クロスオーバー (とも呼ばれる パッシブ フィルター) 電源を必要とする電子機器の代わりに受動電子部品を使用します。 受動部品は、コンデンサ、インダクタ、および抵抗器です。

ハイパス スピーカーのクロスオーバーは、ツイーター スピーカーでは非常に一般的であり、中音域と低音域の周波数が到達するのをブロックします。最も単純なタイプは、スピーカー自体に取り付けられた単一の電解コンデンサです。

インライン ハイパス フィルターのクロスオーバーとして使用されるコンデンサーの例

コンデンサーとインダクターを使用してカットオフを急峻にし、不要な音がスピーカーに到達するのをより効果的にブロックするものもあります。設計は固定部品値によって設定されるため、ほとんどは配線されており、調整可能な設定があったとしても最小限です。

2.電子クロスオーバー (アクティブフィルター)

アクティブ フィルターとも呼ばれる電子ハイパス フィルター 、小さな電子部品を使用し、電源を必要とするタイプのクロスオーバーです。パッシブ フィルターとは異なり、多くの場合柔軟で、次のような追加設定を提供する場合があります。

• 調整可能なハイパス カットオフ周波数
• 選択可能なクロスオーバー スロープ
• ゲイン コントロール (調整可能な入力および/または出力レベル)
• 位相制御

ほとんどの電子ハイパス フィルターは、集積回路 (IC) に組み込まれた小さなトランジスタ アンプであるオペアンプ (op amp) を中心に設計されています。消費電力、サイズ、機能の点で非常に効率的です。

ホーム ステレオ、カー アンプ、プリアンプ ユニット、ステレオ ミキサー ボード、その他多くのオーディオ電子製品で、アクティブ フィルターの設計が見られます。

3.デジタル (ソフトウェアベース) クロスオーバー

デジタル ハイパス フィルタは、アナログ信号に戻す前に、ソフトウェアの数学関数を使用してデジタル値に変換されたオーディオ信号に作用します。

デジタルクロスオーバーは、いくつかのプラットフォームで見つけることができます:

• コンピューター オーディオ ソフトウェア (ミキシング、編集など)
• デジタル信号処理 (DSP) チップまたはオーディオ製品
• スマートフォンのオーディオ アプリ

いずれの場合も、ハイパス フィルター オーディオ クロスオーバーは、ソフトウェア ルーチンでコード化された数学関数 (z 変換) を使用して実装されます。音楽信号が適用されると、コードはデジタル表現 (バイナリ数値) を処理し、クロスオーバー周波数以下で大幅に減少した出力信号を生成します。

ここに示されているのは、Denon ホーム ステレオ レシーバーに組み込まれたデジタル ローパス フィルターです。デジタル クロスオーバーは、ソフトウェア プログラム コードを使用して機能し、数学的にハイパス機能を提供します。

デジタル クロスオーバーは、カー オーディオ ヘッド ユニット、ホーム ステレオ レシーバー、オーディオ処理および録音ソフトウェアで、グラフィックまたはパラメトリック EQ とともに使用されます。

便利なハイパス フィルター アプリケーション

マイクとレコーディング スタジオでの使用

ハイパス フィルターは、レコーディング スタジオでいくつかの点で役立ちます。

• 歌手またはボーカリストの息から破裂音 (破裂音) を取り除く
• 機器に触れたり調整したりすることによる操作音やゴロゴロ音が録音されるのを防ぐ
• 録音中にさまざまな楽器からオーディオ ソースを分離する
• ミキシング中に音域の調性を形成する
• 録音トラックからバックグラウンド ノイズを遮断する

ハイパス フィルター カー オーディオのメリット

カー オーディオ システムでは、ハイパス フィルタリングは、通常、カー アンプ、パッシブ スピーカー クロスオーバー、インストール アドオン アクセサリ、カー ステレオ、イコライザー (EQ)、またはシグナル プロセッサに組み込まれているいくつかのアイテムで見られます。

これらは通常、さまざまな方法でより良いサウンドを提供するのに非常に役立ちます:

• 低音によるツイーターの歪みや潜在的な損傷を防ぐ
• ツイーターと小型スピーカーの両方で、よりパワフルでクリーンなサウンドを提供
• 2 ウェイ スピーカー システムの一部として (例:コンポーネント スピーカー)
• メイン スピーカーからのローエンドの低音をブロックし、サブウーファーで処理して明瞭な音にする

最近では、一部のヘッド ユニットには、選択可能なスロープと共にデジタル ハイパス フィルターが組み込まれています。多くのカーアンプには、選択可能なハイパスまたはローパスクロスオーバー機能があり、カットオフ周波数を調整できるものもあります。変更できない固定のカットオフ ポイントを持つものもあります。

ツイーターやその他の小型スピーカーは、低域周波数によって生成される大きな音波を処理できません。低予算のシステムでも、ハイパス クロスオーバーを備えた適切な品質のアンプを使用すれば、スピーカーに送られるのを防いで素晴らしいサウンドを実現できます。

サブウーファーとローパス フィルターを組み合わせて、素晴らしいフル レンジ サウンドを楽しむことができます。

ホーム ステレオ ハイパス フィルター

ホーム ステレオには、多くの場合、さまざまな理由からハイパス フィルター オプションが含まれています。

• サブウーファーの使用:ホーム シアター システムまたはステレオ レシーバーにサブウーファー出力がある場合、メイン スピーカーへの低音を遮断することで、「濁り」や過剰な低音の生成を防ぐことができます
• 一部のステレオ システムには、品質が制限されたスピーカーが含まれています。つまり、低音が歪み、音質が悪くなります。このような場合にハイパス機能を使用すると、それを防ぐことができます。
• サラウンド サウンド ホーム シアター オーディオ チャンネル処理に組み込まれています。
• 映画のクリアなボーカルのために、センター チャンネル スピーカーに送信されるサウンドを制限すること。

カー ステレオ システムと同様に、ホーム ステレオのハイパス フィルターは多くの場合、デフォルトではオンになっていません。多くの場合、メニュー設定を確認して有効にする必要があります。

サブソニック フィルターの説明

あ サブソニック フィルター は、非常に低いクロスオーバー周波数 (多くの場合、たとえば 30 または 20 Hz 前後) のハイパス フィルターであり、聞こえない低周波信号がサブウーファーに送られないようにするために使用されます。

サブソニック フィルターはオプションであり、多くの場合は必要ありませんが、状況によっては役立つ場合があります。ビンテージ オーディオやレコード プレーヤーでより一般的ですが、カー オーディオのイコライザーやサブウーファーのベース アイテムで見つかることもあります。

ほとんどの人にとって人間の可聴周波数範囲は、約 30Hz までのどこかです。 20Hzの音波は感じられるが聞こえないので、聞こえないもののためにアンプのパワーをたくさん引き出しても意味がありません。レコード プレーヤーの場合、多少のうねりが存在する可能性があり、サブソニック フィルターはこれが増幅されるのを防ぐことができます。

ほとんどの音楽は、40 から 50 Hz 程度の「ゴツン」という最も心地よいベースとミックスされます。映画のゴロゴロ音やアクション音もほぼ同じなので、20～30Hzは必要ありません。

カットオフ周波数減衰 (勾配) の説明

フィルター勾配は、そのフィルター能力の急峻さです。つまり、クロスオーバー カットオフ周波数を超える音の周波数をどれだけ効果的に低減できるかということです。

スロープは、オクターブあたりのデシベル (dB) で分類されます。 マイナス記号 (-) は、入力信号の減衰または減少を表すために使用されます。

2 点間の音の周波数は、多くの場合、オクターブを使用して測定されます .オクターブは、周波数数の 2 倍または半分です。 (100Hz、200Hz、400Hzなど)

オクターブあたり -6dB のカットオフを持つクロスオーバーについて言及する場合、前の周波数が 2 倍になるたびに、出力がさらに 6dB 減少し続けることを意味します。

フィルターのスロープが大きいほど、カットオフ周波数を超える低周波数が減少します。これは、高次のフィルターがより効果的であるためです。

クロスオーバー フィルターのスロープは通常、オクターブあたり 6dB、オクターブあたり 12dB、オクターブあたり 18dB などです。

ハイパスフィルターの使い方

一般的に、ハイパス フィルターの使用は簡単です。使用しているスピーカーに最適なカットオフ周波数に設定します。 2 ウェイ スピーカー システムの場合、音のギャップを避けるために、ローパス カットオフ周波数にも一致するように設定します。

スピーカー フィルター周波数

スピーカーやスピーカー システムに関しては、製造元は多くの場合、使用するカットオフ周波数を知るのに役立つ仕様を提供しています。

推奨されるハイパスフィルター周波数として明確に記載されている場合もあれば、スピーカーの周波数応答情報に基づいて決定する必要がある場合もあります。たとえば、上のスピーカー仕様の画像では、スピーカーの使用可能な周波数範囲は 3.5 キロヘルツ (kHz) 以上です。

利用可能なものがない場合は、以下に示す表を参照してください。 通常は 一部 ハイパス カットオフ周波数の設定に役立つスピーカーの周波数応答範囲を示す情報。

適切な HPF 設定は?

ホームオーディオのハイパスクロスオーバー周波数表

スピーカーの種類/システム	クロスオーバー頻度
メイン・タワー型フロントスピーカー（小）	60 ～ 80 Hz のハイパス。 それらを補完するサブウーファーとの併用が最適です。
メイン・タワー型フロントスピーカー（大）	60 ～ 80Hz のハイパス。
センターまたはサラウンド サウンド (小)	100 ～ 120 Hz のハイパス。 これらのタイプのスピーカーは、低音が非常に弱く、簡単に歪む可能性があります.
センターまたはサラウンド サウンド (中/大)	60-80Hz ハイパス。 ほとんどのセンター スピーカーは低音域用に設計されていません。
オンウォールまたはミニ サテライト スピーカー	100-120Hz ハイパス。 重低音を処理できないため、これにより悪い歪みを回避できます。
2 ウェイ スピーカー システム	3kHz～3.5kHz. 非常に一般的なクロスオーバー周波数
3 ウェイ スピーカー システム	3.5kHz ハイパス (ツイーター) &250-500Hz ハイパス (ミッドレンジ)

カーオーディオのハイパスクロスオーバー周波数表

スピーカーの種類/システム	クロスオーバー頻度
フロントまたはリアのフルレンジ同軸またはコンポーネント スピーカー	56、60、～80 Hz のハイパス .歪みの原因となるローエンドの低音をブロックします。
ツイーター	3～3.5kHz ハイパス
ミッドレンジまたはウーファー スピーカー	250-500Hz ハイパス
2 ウェイ スピーカー システム	ツイーターへの 3kHz から 3.5KHz。 ミッドレンジ/ウーファーも同様
3 ウェイ スピーカー システム	3.5kHz (ミッド/トレブル) &500Hz (ミッド/ウーファー)

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