VituixCAD的主程序-分频器选项卡

小鲤鱼电声
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摘要音箱分频器仿真软件VituixCAD中文用户手册 - 主程序--分频器选项卡(滤波器原理图、扬声器布局、创建库块)的相关解释说明。

Crossover(分频器)选项卡

滤波器原理图

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片1

通过Crossover元件菜单可以添加无限数量的元件。菜单包括通用有源块(9)、有源传递函数文件、运算放大器、无源元件L C R T、库块(LIB)、注释文本(T)、导线、接地和扬声器。

分频器应包含一个信号发生器(信号源)。参数是源电压Eg和输出阻抗Rg。电压会影响SPL、CTA-2034和指向图中的声压级,但不会影响具有独立信号的功耗窗口。当扬声器选项卡中的频率响应缩放到dBSPL/2.83V和Ug=2.83V时,SPL图中的声压级等于USPL。

滤波器块类型

有源低通和高通滤波器(f),形式和阶数从列表框中选择:

  • 1阶
  • 2阶(Q)
  • Linkwitz-Riley 12...48 dB/oct
  • Bessel 12...48 dB/oct
  • Butterworth 12...48 dB/oct
  • Chebyshev 0.5dB 12...48 dB/oct
  • 1阶线性相位
  • 2阶线性相位(Q)
  • Linkwitz-Riley线性相位12…48 dB/oct
  • Bessel线性相位12…48 dB/倍频程
  • Butterworth线性相位12…48 dB/oct
  • Horbach-Keele线性相位(R)
  • Horbach-Keele "MTM"线性相位(R)
  • Brickwall线性相位

有源搁架低通和高通滤波器(f,增益)。从列表框中选择形式:

  • 1阶
  • 2阶(Q)
  • 1阶线性相位
  • 2阶线性相位(Q)

有源Linkwitz变换(fo、Qo、fp、Qp)

有源全通滤波器(f)。形式和阶数从列表框中选择:

  • 1阶
  • 2阶(Q)
  • 1阶相位线性化
  • 2阶相位线性化(Q)
  • Linkwitz-Riley相位线性化12…48 dB/oct
  • Bessel HP相位线性化12…48 dB/oct
  • Butterworth HP相位线性化12…48 dB/oct

有源峰值/陷波滤波器。从形式列表框中选择类型:

  • 参数均衡器(f,增益,Q)
  • 带通(f,Q)
  • 带阻(f,Q)
  • 增益EQ(f,增益,Q)
  • 相位EQ(f,相位,Q)

有源斜率滤波器(f,S)。

数字双象限(b0,b1,b2,a0=1,a1,a2)

有源多路的有源缓冲器/功率放大器(增益dB、延迟µs、极性反转)

运算放大器(开环增益AOL,增益带宽乘积GBP)

传输函数文件,任何支持的频率响应文件类型

无源R(最大功率Pow W)

无源C(串联电阻ESR Ohms)

无源L(串联电阻DCR Ohms,线径mm,并联电阻Rpar Ohms,并联电容Cpar uF)。

如果值<1 MOhms,则Rpar包含在计算中。忽略Rpar的功耗。 如果值>100 pF,则Cpar包含在计算中。

无源理想变压器(N=Vs/Vp)

扬声器(X、Y、Z mm、R、T deg)。请参阅下面的“扬声器实例”

信号发生器(Eg-Vrms,Rg-Ohm)

注意!蓝色有源滤波器不是最小相位。原理图中的块有“FIR”文本作为信息。卷积器插件或具有FIR功能的DSP设备是现实应用所必需的。每个扬声器的有源滤波器的传递函数可以导出为wav或txt文件格式的脉冲响应。见“脉冲响应”一节。

通过单击菜单按钮来添加元件,单击左键可将其移动到正确的位置。Esc键、右键单击或单击菜单按钮X取消添加。

在单击菜单按钮的同时按Ctrl键可以替换选定的元件。有源块可以用另一个有源块替换,无源元件(LCR)可以用另一个无源元件替换。具有相同名称和单位的参数值将复制到替换元件。扬声器、接地、库块和导线不能直接替换,除非删除->添加。

扬声器实例

在分频器中添加的每个扬声器实例都可以提供相对于“设计原点”的位置。位置输入到参数网格中。设计原点通常是前障板表面上监听轴的垂直端点。X[mm]为中心点的水平坐标;向左为负,向右为正(麦克风/监听者视图)。Y[mm]为垂直坐标;向下为负和向上为正(麦克风/监听者视图)。Z[mm]为水平距离坐标;靠近麦克风的是负数,远离麦克风的是正数。

还支持扬声器的水平旋转R[deg]和垂直倾斜T[deg]。从俯视图来看,旋转R[deg]逆时针为正,倾斜T[deg]向上为正。

扬声器选项卡中的测量数据通过位于分频器原理图下方的列表框链接到分频网络中的扬声器实例。在分频器中选择扬声器时,列表框可见。

如果在原型音箱中作为一个整体进行测量,则应将多个扬声器作为一个扬声器输入;所有这些都同时连接到功率放大器。位置作为测量和设计原点之间的差异输入。

示例1:如果在设计(监听)轴上测量多个扬声器作为整体,则位置(X,Y,Z)=(0,0,0)。

示例2:如果在设计(听音)轴下方400mm处测量多个扬声器作为整体,则位置(X,Y,Z)=(0,-400,0)。

库块菜单

通过“滤波器”组中的复选框,可以缩短库块菜单的过滤时间。从每个复选框的工具提示中查看搜索关键字。通过双击或使用“打开”按钮将块插入到分频器中。块(vxl文件)也可以通过文件系统从VituixCAD\Library文件夹拖放到分频器。

另请参见VCLLabs opamp filter blocks(VCLLabs运算放大器滤波器块)

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片2

库块(Library block)可以具有用于通过用户参数和数学表达式计算元件值的属性。插入块或Tune块时,Tune块窗口打开。..从上下文菜单中选择。在调整参数时,值会更新到分频器。通过勾选Opt,可以使用Optimizer(优化器)求解属性值。

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片3

“Purge”(清除)命令断开块和元件之间的链接,并从元件参数中清除表达式,从而可以修改以前计算的参数。保存项目文件时,已清除的块将消失。

通过左键单击端点、左键单击端点等方式添加导线。空格键或Enter键或右键单击接受/终止连线。Esc键逐节点倒退连线,直到删除所有节点。当光标位于有效的端点(即元件的端点、现有节点或另一条导线的端点)时,导线将以石灰色突出显示。如果导线开始或结束到现有导线的中间点,或者在拖动(添加或移动)结束时将元件的端子放入现有导线的中点,则会创建新节点。

可以从现有的导线节点或元件端点启动导线,而无需单击元件菜单中的导线按钮或W快捷键。在现有导线的中间点创建新节点需要布线命令。

元件的红色端子点表示连接缺失。程序可以处理未连接的终端,但计算速度会降低。

快捷字母键可用于添加最常见的无源元件:

C代表电容,L代表电感,R代表电阻,M代表变压器,W代表导线,G代表接地,T代表注释文本,D代表扬声器。

如果在单击元件菜单或快捷字母键时按下Shift键,则无源元件和文本将被旋转(到垂直方向)的方式添加。

选择

可以通过单击或窗口选择来选择要修改的元件。按住Ctrl或Shift键多选可用于单击和窗口选择。通过单击空白区域重置选择集。所谓的“顶部元件”是所选元件之一,其参数显示在原理图下方的参数网格中。顶部元件以醒目的高亮颜色强调,通常是蓝色。其他选定的元件(顶部元件除外)用半透明的高光颜色强调,通常是浅蓝色。所有选定的元件都是使用右键菜单或快捷键来移动或修改的目标。

移动

可以通过鼠标或箭头键拖动来移动选定的元件。如果通过拖动移动元件并选中Stretch(拉伸),则连接到移动元件端子的导线将沿其拉伸。如果使用箭头键移动元件,或者在拖动时未选中Stretch(拉伸),则元件将断开与网络的连接,而不会拉伸导线。拖动时按Alt或Shift键可快速反转设置。

修改

右键菜单显示所选元件的可能(和几个不可能)操作。另请参见快捷键。

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片4

Tune block... 打开窗口以调整所选块的用户参数。

Pan to center 鼠标光标滚动到图片区域的中心点(尽可能居中)。

Undo 撤销最多二十个最近的更改和状态,然后才能恢复参数调整。

Redo “反向撤消”的命令。

Select all 选择分频器中的所有元件。

Cut 将选定的元件剪切到剪贴板。

Copy 将所选元件复制到剪贴板。

Copy Biquad coeffs 打开复制Biquad滤波器系数-窗口。请参阅下面的Biquad滤波器系数(biquad coefficients)。

Paste 从剪贴板粘贴到光标位置。

Paste Biquad coeffs 将剪贴板文本中的第一个系数粘贴到选定的Biquad(双二阶滤波器)块。

注意!格式应与miniDSP兼容,即应检查块类型、Biquad数量、a0、参数名称、作为解码的值和结束逗号。

Delete 删除选定的元件。删除最后一个生成器需要再次确认,因为网络必须包含一个信号发生器(信号源)。

Open 断开选定元件与网络的连接。

通过将增益设置为1E-10来断开有源块。

打开的元件以透明颜色显示。

Short 选定的元件短路(用导线通过)。

通过将增益设置为1,有源块短路。

短路元件在元件主体上用粗黑线显示。

Invert 反转选定元件的极性。

适用于有源缓冲器和扬声器。

在原理图中用+/-符号可视化。

Mute 将选定的扬声器静音。

扬声器在网络中是通电的,但声音输出是静音的。

Rotate 选定的(无源)元件,注释文本将变为垂直。

拖动时,可以通过右键单击来旋转单个元件。

Hide traces 选定扬声器的曲线提取被隐藏。

Raw response 显示扬声器在没有分频器的情况下的原始响应。

Optimize On 选择所选元件的主要参数*进行优化。

优化后的参数在原理图中以半透明的淡绿色背景显示。

*无源元件的主要参数为L、C、R。

除运算放大器的AOL和GBP外,有源块的所有参数都是主要参数。

扬声器的主要参数为X、Y、Z(位置单位为毫米)。

应通过参数网格的Opt列选择其他参数进行优化。

Optimize Toggle 反转所选元件的优化状态。

这允许在不更改选择集的情况下交换两个元件组。

Optimize Off 重置所选元件的优化状态。

Part numbers >Number blanks 从下一个自由数字开始,用空元件号对元件进行重新编号。

编号模式打开时,元件号文本框为绿色。

通过按所需顺序单击元件来进行编号。

通过单击空白区域或右键单击或Esc结束编号模式。

Renumber all 123... 从1开始重新编号所有元件。

通过按所需顺序单击元件来进行编号。

Clear selected 清除选定元件的零件号。在数字空白命令之前有用。

Clear all 清除所有元件的零件号。在全部重新编号时帮助检测未编号。

Driver layout... 打开表视图以修改扬声器位置或创建线性阵列。

Copy image 将分频器原理图复制到剪贴板

Export image 将分频器原理图导出到文件。

位于分频器原理图下方的按钮:

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片5

Open 与右键菜单中的“Open”(断开)命令相同。快捷键是Ctrl+O。

Short 与右键菜单中的“Short”(短接)命令相同。快捷键是Ctrl+S。

Invert 与右键菜单中的“Invert”(反相)命令相同。快捷键是Ctrl+I。

Mute 与右键菜单中的“Mute”(静音)命令相同。快捷键是Ctrl+M。

Rotate 与右键菜单中的“Rotate”(旋转)命令相同。快捷键是Ctrl+R。

Hide 与右键菜单中的“Hide”(隐藏提取)命令相同。快捷键是Ctrl+H。

元件状态可视化:

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片6

注释文本

除了普通文本外,注释还可以包含指向本地文件的单个链接或用空格或新行分隔的多个URL地址。带有URL的注释文本可以在链接之前、之间或之后包含普通文本。双击一次即可打开所有URL。如果链接文本以应用程序的名称开头,则会使用桌面应用程序打开链接:例如onenote:https://,双击时按下Shift键。

带有“miniDSP”、“Platin SM”和“Generic-a12”的Biquad滤波器系数

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片7

系数a1和a2的符号为负,a0被归一化为1。

例如,3阶Butterworth LP 1000 Hz:

biquad1,
b0=0.004015505022858,
b1=0.008031010045716,
b2=0.004015505022858,
a1=1.86140844453211,
a2=-0.877470464623539,
biquad2,
b0=0.061511768503622,
b1=0.061511768503622,
b2=0,
a1=0.876976462992757,
a2=0,

 与其他DSP系统的Biquad滤波器系数

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片8

系数与Robert Bristow Johnson的“音频EQ biquad 滤波器系数的Cookbook公式”兼容。

例外情况:使用通用DSP将系数归一化为a0=1。

例如,3阶Butterworth LP 1000 Hz:

biquad1,
b0=0.001070538380698,
b1=0.002141076761397,
b2=0.001070538380698,
a0=1.03270156461507,
a1=-1.99571784647721,
a2=0.967298435384928,
biquad2,
b0=0.031698896003969,
b1=0.031698896003969,
b2=0,
a0=1,
a1=-0.936602207992062,
a2=0,

 Copy biquad coefficients 窗口

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片9

选定的IIR块可以复制或导出为数字biquad滤波器系数b0…a2。还可以复制/导出有源缓冲器的参数。

选中“Block type”会在系数/参数行之前添加“biquad”或“buffer”文本。

“Biquad number”为每个biquad加上连续的数字。

“Buffers”显示了有源缓冲器的增益、采样延迟、反转和取消静音参数。

“a0”表示系数a0,无论其是否归一化为1。

“Parameter name”显示每个系数(b0=,b1=,b2=,a0=,a1=,a2=)或参数的名称。

“Value as decimal”或“Value as 8.24 hex”或两者都选中显示系数/参数的值。

“'End comma”在所有行的末尾添加逗号。

Copy(复制)按钮将整个内容复制到剪贴板。Export(导出)按钮允许直接保存为文本文件,以便加载到AD SigmaStudio等其他应用程序。可以使用Ctrl+C或右键单击“Copy”(复制)将文本的选定部分复制到剪贴板。

如果DSP系统是miniDSP,并且在复制/导出命令时按下Shift键,则至少会创建8个biquad块。

注意!在复制biquad前,从“选项”窗口中选择正确的DSP系统。忽略FIR、传递函数文件、无源和开路/短接块。未检查biquad滤波器的稳定性。

EQ设置模板

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片10

选中“Replace variables”可以从模板(默认为.vxt)创建EQ设置文本文件。模板文件包含静态文本和变量,这些文本和变量将被文本框中的系数/参数值替换。值可以是十进制或8.24十六进制,具体取决于目标系统。变量的格式为'$(' + name + ')'。名称由零件 # + 冒号 (:) +系数/参数名称生成。例如:

$(U11:b0), $(U11:b1), ..., $(U12.1:a2) is 2nd order IIR block, Part #=U11.

$(A11:gain), $(A11:delay), $(A11:unmute), $(A11:invert) is buffer block, Part #=A11.

注意!缓冲器的增益绝对值为10^(dB/20),延迟四舍五入为采样,静音=0,反相=1。

如果 LP/HP 滤波器块的阶数高于2,则需要在元件号后添加周期(.)+连续编号1-4。例如:

$(U12.1:b0), $(U12.1:b1), ..., $(U12.1:a2) is 1st stage of Part #=U12.

$(U12.2:b0), $(U12.2:b1), ..., $(U12.2:a2) is 2nd stage of Part #=U12.

通用变量:

$(filename) 是不带目录和.vxp扩展名的项目文件名。

$(description) 是“ Drivers”(扬声器)选项卡中可见的描述文本。

$(variant) 是分频器变体 1-8。

单击“Replace”(替换)按钮创建并保存EQ设置文件。默认扩展名为.txt。

缩放

单击“1:1 ”按钮将原理图缩放到标称10 px/snap 单位。

单击“Fit”按钮将元件调整到图片区域(在缩放范围内)。

图片可以通过Ctrl+鼠标滚轮放大/缩小。缩放范围为标称10 px/snap 单位的70%...300%。

参数

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片11

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片12

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片13

选择元件会打开列表中的相应参数,并显示其他列表框。元件值可以直接输入到“Value”字段。Value(值)字段接受度量前缀:p、n、u、m、k、m、G、T。此外,可以通过Alt+上/下键或右侧的箭头按钮或鼠标滚轮来增加/减少元件值。可以使用鼠标滚轮在所选元件上调整参数。增量由元件捕捉值定义。可用值为5%、E12、E24或E48。

如果勾选了Opt字段,则参数将包含在频率响应优化中。否则,参数将被排除,现有值将被锁定。请参见Optimize(优化)。

手动调整和优化时,Min(最小)和Max(最大)字段限制参数值。

Expression(表达式)字段可以包含用于计算参数值的变量名或完整表达式。计算值为灰色背景代表只读。请参见Library blocks(库块)。

变体

变体是分频器的不同开发阶段,或针对不同扬声器或DSP设备/应用程序的版本。

S#(保存)按钮将可见原理图的副本(精确克隆)创建到所选变体内存中。所有更改都会自动保存到可见变体中。无需再次单击S#按钮。

启用R#(召回)按钮表示变体存在。使用R#按钮将现有变体加载到原理图中。

其他变体可以通过单击已启用的R#按钮的S#按钮,用可见的原理图覆盖。程序要求确认 'Overwrite existing crossover variant #?'(覆盖现有的分频器变体#?)。

在单击R#按钮的同时按Ctrl键可以删除变体。程序要求确认 'Delete crossover variant #?'(删除分频器变体#?)。

分频器变体将保存到项目文件(.vxp)中,以供下一个会话使用。#1与VituixCAD 2.0的最旧项目文件版本兼容。

警告!当使用S/R按钮更改变体时,撤消(Undo)缓冲器将被清除。

Driver layout(扬声器布局)

扬声器布局窗口允许通过表格控制更改扬声器的元件号、位置(XYZ)、旋转(R)和倾斜(T),或以线性或曲线阵列的形式添加新的扬声器。

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片14

扬声器表包含分频器中的现有扬声器实例。列表可以通过筛选器组合框进行过滤。通过单击列标题,可以按元件号或Y mm对行进行排序。检查XO单元格中是否存在扬声器。

图中的绿点显示了扬声器表中的现有位置(最初在分频器中的位置)。洋红色虚线/曲线显示使用线阵列参数计算的位置(在中间),但尚未被扬声器表接受。

线阵计算器参数:

X mid 阵列中点相对于监听轴的水平位置。

Y mid 阵列中点相对于监听轴的垂直位置。

Z mid 阵列中点相对于原点的偏移距离,即障板表面上的设计/监听轴端点。

C-C dist 扬声器从中心到中心的距离。沿圆周有弯曲的阵列。

Count 阵列中的扬声器数量。添加新扬声器时启用。

阵列类型

Linear | 垂直直线。
Curved o ) 焦点位于扬声器前方的曲面阵列。
Curved o ( 曲面阵列,焦点位于扬声器的背面。

例如CBT。

曲面阵列的参数

Radius 曲线阵列的半径。

Y cent 曲线中心点相对于听音轴的垂直位置。

Cover 计算“slice”的覆盖角度。

Parameters 元件号、X、Y、Z、R和T可以手动修改到网格中。接受对分频器的更改,并用“OK”(确定)按钮关闭窗口。Cancel(取消)按钮关闭窗口,不保存对分频器的更改。

通过在顶部单元格中输入第一个元件号,选择要重新编号的单元格(包括第一个单元格)并单击D#+按钮,可以对扬声器进行重新编号。

选择带有左上角或行标题的整行,以便使用线阵列参数计算新的位置和倾斜。选择阵列类型,调整参数,直到洋红色虚线曲线正常,然后使用“Locate”(定位)按钮将更改应用于“Drivers”(扬声器)表。

使用“Filter”(筛选器)组合框选择扬声器,以便将新扬声器添加到表中。不应选择整行。选择阵列类型,调整参数,直到洋红色虚线曲线正常,然后使用“Add”(添加)按钮将扬声器添加到表中。通过选择新的扬声器作为整行,可以使用计算器修改位置。使用“ OK”(确定)按钮接受分频器的更改和新扬声器。新扬声器将以最大8x8矩阵的形式添加,从恒定位置43,9开始。

创建库块

通过从分频器中选择元件,然后选择 File->Create library block(“文件”->“创建库块”)来创建新的库块。块属性编辑器打开。程序将所选元件的所有参数列在元件参数网格中。用户的选择很少:

a) 如果元件可能因滤波器变化而具有不同的值,例如Bessel或Butterworth,请在元件的表达式字段中输入变量名称,并将具有数学表达式的变量添加到块属性列表中。

b) 如果块没有变化,并且可以直接从用户参数计算元件值,则公式可以位于元件参数的表达式字段中。

c) 之前的混合。中间结果可能值得使用块属性中的表达式进行计算,以使元件表达式更短(重复更少)。块属性的计算顺序是从上到下。

示例:块属性中的公式(左),元件参数中的公式,(右)。

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片15

VituixCAD的主程序-分频器选项卡-图片16

检查“Ask”字段以了解用户问题。行可以手动添加,也可以通过快捷按钮启动:f?(频率),Q?(Q因数),Z?(阻抗),A?(增益),t?(时间)。如果行适用于所有变体,或者块没有变体,则选项字段为空(或*)。值字段保存初始值/默认值。计算值也限制在Min...Max(最小值…最大值)范围内。单位和表达式字段在Tune块窗口中可见。

变量名称应以字母、小写或大写开头。如果名称包含数字,则必须在末尾。

支持的数学和逻辑运算符:^, +, -, /, *, %, >, <, ==, &&, !=, ||, !, >=,<=

函数:cos、sin、tan、acos、asin、atan、cosh、sinh、tanh、cotan、acotan、exp、ln、log、sqrt、round、ceil、floor、abs

常数: euler, pi, infinity, true, false

括号:(, )

注意!表达式中的小数分隔符必须是句点(.)

可以使用向上/向下箭头按钮更改行顺序。使用选项组合框选择初始/默认选项。使用“Test”(测试)按钮或更改“Option”(选项)将表达式计算为“Value”(值)单元格。

右键菜单包含:剪切、复制、粘贴、删除(行)、复制(行),追加(行)和替换。按F2键修改单元格值。

当块属性和元件参数正常时,继续单击“OK”(确定)按钮。在下面的“Save as”(另存为)对话框中选择文件名。库块菜单中可见的图像是保存块时自动创建的png文件。

可以使用“File->Edit library block parameters”(“文件”->“编辑库块参数”)命令修改现有库块的属性。使用左侧工具栏上的小打开按钮打开块。使用“Save”(保存)按钮会覆盖现有块,无需验证。

来源:

1.VituixCAD User Manual - Main program -- Crossover tab:

https://kimmosaunisto.net/Software/VituixCAD/VituixCAD_help_20.html#Crossover_tab

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