Аудио кроссоверы — это тип схемы электронного фильтра , который разделяет аудиосигнал на два или более частотных диапазона, так что сигналы могут быть отправлены на драйверы громкоговорителей, которые предназначены для работы в различных частотных диапазонах. Фильтры кроссовера могут быть как активными, так и пассивными . [1] Их часто описывают как двухполосные или трехполосные , что указывает, соответственно, на то, что кроссовер разделяет заданный сигнал на два частотных диапазона или три частотных диапазона. [2] Кроссоверы используются в корпусах громкоговорителей , усилителях мощности в бытовой электронике ( Hi-Fi , домашний кинотеатр и автомобильное аудио ) и профессиональных аудио и усилителях музыкальных инструментов. Для последних двух рынков кроссоверы используются в басовых усилителях , усилителях клавиатуры , корпусах басовых и клавишных динамиков и оборудовании систем звукоусиления (колонки PA, мониторные колонки, сабвуферные системы и т. д.).
Кроссоверы используются, поскольку большинство отдельных динамиков не способны охватить весь звуковой спектр от низких частот до высоких частот с приемлемой относительной громкостью и отсутствием искажений . Большинство акустических систем hi-fi и акустических систем звукоусиления используют комбинацию из нескольких динамиков, каждый из которых обслуживает свой частотный диапазон . Стандартный простой пример — это корпуса систем hi-fi и PA, которые содержат сабвуфер для низких и средних частот и твитер для высоких частот. Поскольку источник звукового сигнала, будь то записанная музыка с проигрывателя компакт-дисков или микс живой группы с аудиоконсоли , имеет все низкие, средние и высокие частоты, схема кроссовера используется для разделения аудиосигнала на отдельные частотные диапазоны, которые могут быть отдельно направлены на громкоговорители, твитеры или рупоры, оптимизированные для этих частотных диапазонов.
Пассивные кроссоверы [3] являются, вероятно, наиболее распространенным типом аудиокроссоверов. Они используют сеть пассивных электрических компонентов (например, конденсаторов, индукторов и резисторов) для разделения усиленного сигнала, поступающего от одного усилителя мощности , чтобы его можно было отправить на два или более драйверов громкоговорителей (например, вуфер и сабвуфер очень низкой частоты , или вуфер и твитер , или комбинацию вуфер-среднечастотный-твитер).
Активные кроссоверы отличаются от пассивных кроссоверов тем, что они разделяют аудиосигнал до каскада усиления мощности, чтобы его можно было отправить на два или более усилителей мощности, каждый из которых подключен к отдельному драйверу громкоговорителя. [4] [2] Домашние кинотеатры 5.1-канальные аудиосистемы объемного звучания используют кроссовер, который отделяет сигнал очень низкой частоты, чтобы его можно было отправить на сабвуфер , а затем отправить оставшиеся низкие, средние и высокие частоты на пять динамиков, которые размещаются вокруг слушателя. В типичном применении сигналы, отправляемые на корпуса объемных динамиков, далее разделяются с помощью пассивного кроссовера на низкочастотный/среднечастотный вуфер и высокочастотный твитер. Активные кроссоверы бывают как цифровыми, так и аналоговыми.
Цифровые активные кроссоверы часто включают дополнительную обработку сигнала, такую как ограничение, задержка и эквализация. Кроссоверы сигнала позволяют разделить аудиосигнал на полосы, которые обрабатываются отдельно, прежде чем они будут снова смешаны. Некоторые примеры: многополосная компрессия , ограничение , де-эссинг , многополосное искажение , усиление басов, высокочастотные возбудители и шумоподавление , такое как шумоподавление Dolby A.
Определение идеального аудиокроссовера меняется в зависимости от задачи и аудиоприложения. Если отдельные полосы должны быть снова смешаны вместе (как при многополосной обработке), то идеальный аудиокроссовер разделит входящий аудиосигнал на отдельные полосы, которые не перекрываются и не взаимодействуют и которые приводят к выходному сигналу, неизмененному по частоте , относительным уровням и фазовой характеристике . Эта идеальная производительность может быть только приближенной. Как реализовать наилучшее приближение, является предметом оживленных дебатов. С другой стороны, если аудиокроссовер разделяет аудиополосы в громкоговорителе, нет необходимости в математически идеальных характеристиках внутри самого кроссовера, поскольку частотная и фазовая характеристика динамиков громкоговорителей в их креплениях затмят результаты. Удовлетворительный выход полной системы, включающей аудиокроссовер и динамики громкоговорителей в их корпусах, является целью проектирования. Такая цель часто достигается с использованием неидеальных, асимметричных характеристик фильтра кроссовера. [5]
В аудиотехнике используется множество различных типов кроссоверов, но обычно они относятся к одному из следующих классов.
Громкоговорители часто классифицируются как «N-полосные», где N — количество динамиков в системе. Например, динамик с низкочастотным и высокочастотным динамиком является двухполосной акустической системой. N-полосный громкоговоритель обычно имеет N-полосный кроссовер для разделения сигнала между динамиками. Двухполосный кроссовер состоит из фильтра нижних частот и фильтра верхних частот . Трехполосный кроссовер сконструирован как комбинация фильтров нижних частот , полосового и высокочастотного фильтров (LPF, BPF и HPF соответственно). Секция BPF, в свою очередь, представляет собой комбинацию секций HPF и LPF. 4-полосные (или более) кроссоверы не очень распространены в конструкции динамиков, в первую очередь из-за связанной с этим сложности, которая, как правило, не оправдывается лучшими акустическими характеристиками.
В кроссовере громкоговорителя "N-way" может присутствовать дополнительная секция HPF для защиты низкочастотного динамика от частот ниже, чем он может безопасно обрабатывать. Такой кроссовер тогда будет иметь полосовой фильтр для низкочастотного динамика. Аналогично, высокочастотный динамик может иметь защитную секцию LPF для предотвращения высокочастотного повреждения, хотя это встречается гораздо реже.
В последнее время ряд производителей начали использовать то, что часто называют "N.5-way" кроссоверными технологиями для кроссоверов стереодинамиков. Обычно это означает добавление второго вуфера, который воспроизводит тот же басовый диапазон, что и основной вуфер, но спадает намного раньше основного вуфера.
Примечание: Упомянутые здесь секции фильтра не следует путать с отдельными секциями 2-полюсного фильтра, из которых состоит фильтр более высокого порядка.
Кроссоверы также можно классифицировать по типу используемых компонентов.
Пассивный кроссовер разделяет аудиосигнал после его усиления одним усилителем мощности , так что усиленный сигнал может быть отправлен на два или более типов драйверов, каждый из которых охватывает различные частотные диапазоны. Эти кроссоверы полностью состоят из пассивных компонентов и схем; термин «пассивный» означает, что для схемы не требуется дополнительный источник питания. Пассивный кроссовер просто нужно подключить проводами к сигналу усилителя мощности. Пассивные кроссоверы обычно располагаются в топологии Кауэра для достижения эффекта фильтра Баттерворта . Пассивные фильтры используют резисторы в сочетании с реактивными компонентами, такими как конденсаторы и индукторы . Пассивные кроссоверы с очень высокой производительностью, вероятно, будут дороже активных кроссоверов, поскольку отдельные компоненты, способные хорошо работать при высоких токах и напряжениях, при которых работают акустические системы, трудно изготовить.
Недорогие потребительские электронные продукты, такие как недорогие домашние кинотеатры в коробках и недорогие бумбоксы , могут использовать пассивные кроссоверы более низкого качества, часто использующие фильтрующие сети более низкого порядка с меньшим количеством компонентов. Дорогие hi-fi акустические системы и ресиверы могут использовать более качественные пассивные кроссоверы, чтобы получить улучшенное качество звука и меньшие искажения. Тот же подход цена/качество часто используется с оборудованием системы звукоусиления и усилителями музыкальных инструментов и корпусами динамиков; недорогой сценический монитор , динамик PA или корпус басового усилителя обычно будут использовать более качественные, дешевые пассивные кроссоверы, тогда как дорогие, высококачественные корпуса обычно будут использовать кроссоверы лучшего качества. Пассивные кроссоверы могут использовать конденсаторы, изготовленные из полипропилена , металлизированной полиэфирной фольги, бумаги и технологии электролитических конденсаторов. Индукторы могут иметь воздушные сердечники, порошковые металлические сердечники, ферритовые сердечники или ламинированные кремниевые стальные сердечники, и большинство из них намотаны эмалированной медной проволокой.
Некоторые пассивные сети включают в себя такие устройства, как предохранители , устройства PTC, лампочки или автоматические выключатели для защиты динамиков громкоговорителей от случайного перенапряжения (например, от внезапных скачков или пиков). Современные пассивные кроссоверы все чаще включают в себя эквалайзерные сети (например, сети Zobel ), которые компенсируют изменения импеданса с частотой, присущей практически всем громкоговорителям. Проблема сложная, так как часть изменения импеданса обусловлена изменениями акустической нагрузки в полосе пропускания драйвера.
Два недостатка пассивных сетей заключаются в том, что они могут быть громоздкими и вызывать потерю мощности. Они не только специфичны для частоты, но и специфичны для импеданса (т. е. их реакция меняется в зависимости от электрической нагрузки, к которой они подключены). Это препятствует их взаимозаменяемости с акустическими системами с различным импедансом. Идеальные фильтры кроссовера, включая сети компенсации импеданса и эквализации, могут быть очень сложными для проектирования, поскольку компоненты взаимодействуют сложным образом. Эксперт по проектированию кроссоверов Зигфрид Линквиц сказал о них, что «единственным оправданием пассивных кроссоверов является их низкая стоимость. Их поведение меняется в зависимости от динамики драйверов, зависящей от уровня сигнала. Они не дают усилителю мощности максимально контролировать движение звуковой катушки. Они являются пустой тратой времени, если целью является точность воспроизведения». [6] В качестве альтернативы пассивные компоненты могут быть использованы для построения схем фильтров перед усилителем. Такая реализация называется пассивным кроссовером линейного уровня.
Активный кроссовер содержит активные компоненты в своих фильтрах, такие как транзисторы и операционные усилители. [1] [2] [7] В последние годы наиболее часто используемым активным устройством является операционный усилитель . В отличие от пассивных кроссоверов, которые работают после выхода усилителя мощности при высоком токе и в некоторых случаях при высоком напряжении , активные кроссоверы работают на уровнях, которые подходят для входов усилителя мощности. С другой стороны, все схемы с усилением вносят шум , и такой шум оказывает вредное воздействие, если вносится до усиления сигнала усилителями мощности.
Активные кроссоверы всегда требуют использования усилителей мощности для каждой выходной полосы. Таким образом, 2-полосный активный кроссовер нуждается в двух усилителях — один для вуфера и один для твитера . Это означает, что акустическая система, основанная на активных кроссоверах, часто будет стоить дороже, чем система на основе пассивных кроссоверов. Несмотря на недостатки, связанные со стоимостью и сложностью, активные кроссоверы обеспечивают следующие преимущества перед пассивными:
Активные кроссоверы могут быть реализованы в цифровом виде с использованием цифрового сигнального процессора или другого микропроцессора . [8] Они либо используют цифровые аппроксимации традиционных аналоговых схем, известных как фильтры IIR ( Бесселя , Баттерворта, Линквица-Райли и т. д.), либо используют фильтры с конечной импульсной характеристикой (FIR) . [9] [10] Фильтры IIR имеют много общего с аналоговыми фильтрами и относительно нетребовательны к ресурсам ЦП; фильтры FIR, с другой стороны, обычно имеют более высокий порядок и, следовательно, требуют больше ресурсов для аналогичных характеристик. Их можно спроектировать и построить так, чтобы они имели линейную фазовую характеристику, что считается желательным для многих, кто занимается воспроизведением звука. Однако есть и недостатки — для достижения линейной фазовой характеристики требуется большее время задержки, чем было бы необходимо для фильтров IIR или FIR с минимальной фазой. Фильтры IIR, которые по своей природе являются рекурсивными, имеют тот недостаток, что, если они не спроектированы тщательно, они могут войти в предельные циклы, что приводит к нелинейным искажениям.
Этот тип кроссовера является механическим и использует свойства материалов в диафрагме драйвера для достижения необходимой фильтрации. [11] Такие кроссоверы обычно встречаются в полнодиапазонных динамиках, которые предназначены для покрытия как можно большей части звукового диапазона. Один из них сконструирован путем соединения конуса динамика с бобиной звуковой катушки через гибкую секцию и непосредственного прикрепления небольшого легкого конуса Wizzer к бобине. Эта гибкая секция служит в качестве гибких фильтров, поэтому основной конус не вибрирует на более высоких частотах. Конус Wizzer реагирует на все частоты, но из-за своего меньшего размера он дает полезный выход только на более высоких частотах, тем самым реализуя функцию механического кроссовера. Тщательный выбор материалов, используемых для конуса, Wizzer и элементов подвески, определяет частоту кроссовера и эффективность кроссовера. Такие механические кроссоверы сложны в проектировании, особенно если требуется высокая точность. Компьютерное проектирование в значительной степени заменило трудоемкий подход проб и ошибок, который использовался исторически. С течением лет податливость материалов может измениться, что отрицательно скажется на частотной характеристике динамика.
Более распространенный подход заключается в использовании пылезащитного колпачка в качестве высокочастотного излучателя. Пылезащитный колпачок излучает низкие частоты, двигаясь как часть основной сборки, но из-за малой массы и уменьшенного затухания излучает повышенную энергию на более высоких частотах. Как и в случае с конусами свистка, для обеспечения плавного, расширенного выхода требуется тщательный выбор материала, формы и положения. Высокочастотная дисперсия несколько отличается для этого подхода, чем для конусов свистка. Связанный подход заключается в формировании основного конуса с таким профилем и из таких материалов, что область шейки остается более жесткой, излучая все частоты, в то время как внешние области конуса выборочно развязаны, излучая только на более низких частотах. Профили и материалы конуса можно моделировать с помощью программного обеспечения для анализа конечных элементов , и результаты прогнозируются с отличными допусками.
Динамики, которые используют эти механические кроссоверы, имеют некоторые преимущества в качестве звука, несмотря на трудности их проектирования и производства, а также несмотря на неизбежные ограничения выходной мощности. Драйверы полного диапазона имеют один акустический центр и могут иметь относительно скромное изменение фазы по всему звуковому спектру. Для наилучшего качества на низких частотах эти драйверы требуют тщательной конструкции корпуса. Их небольшой размер (обычно от 165 до 200 мм) требует значительного хода конуса для эффективного воспроизведения басов. Однако короткие звуковые катушки, которые необходимы для приемлемого качества на высоких частотах, могут двигаться только в ограниченном диапазоне. Тем не менее, в рамках этих ограничений стоимость и сложности снижаются, поскольку кроссоверы не требуются.
Так же, как фильтры имеют разные порядки, так и кроссоверы, в зависимости от крутизны фильтра, которую они реализуют. Окончательный акустический наклон может быть полностью определен электрическим фильтром или может быть достигнут путем объединения крутизны электрического фильтра с естественными характеристиками драйвера. В первом случае единственным требованием является то, чтобы каждый драйвер имел ровную характеристику по крайней мере до точки, где его сигнал находится примерно на −10 дБ ниже полосы пропускания. Во втором случае окончательный акустический наклон обычно круче, чем у используемых электрических фильтров. Акустический кроссовер третьего или четвертого порядка часто имеет только электрический фильтр второго порядка. Это требует, чтобы драйверы динамиков хорошо себя вели на значительном расстоянии от номинальной частоты кроссовера, и, кроме того, чтобы высокочастотный драйвер мог выдерживать значительный входной сигнал в диапазоне частот ниже его точки кроссовера. Это труднодостижимо на практике. В обсуждении ниже обсуждаются характеристики порядка электрического фильтра, а затем обсуждаются кроссоверы, имеющие такой акустический наклон, и их преимущества или недостатки.
Большинство аудиокроссоверов используют электрические фильтры первого-четвертого порядка. Более высокие порядки обычно не применяются в пассивных кроссоверах для громкоговорителей, но иногда встречаются в электронном оборудовании в обстоятельствах, когда их значительная стоимость и сложность могут быть оправданы.
Фильтры первого порядка имеют наклон 20 дБ/ декада (или 6 дБ/ октава ). Все фильтры первого порядка имеют характеристику фильтра Баттерворта. Фильтры первого порядка считаются многими аудиофилами идеальными для кроссоверов. Это связано с тем, что этот тип фильтра является «идеальным для переходных процессов», что означает, что сумма выходов нижних и верхних частот пропускает как амплитуду, так и фазу без изменений во всем диапазоне интереса. [12] Он также использует наименьшее количество деталей и имеет самые низкие вносимые потери (если пассивен). Кроссовер первого порядка позволяет большему количеству сигнала, состоящего из нежелательных частот, проходить через секции LPF и HPF, чем конфигурации более высокого порядка. В то время как низкочастотные динамики могут легко справиться с этим (помимо создания искажений на частотах выше тех, которые они могут правильно воспроизводить), более мелкие высокочастотные драйверы (особенно твитеры) с большей вероятностью будут повреждены, поскольку они не способны обрабатывать большие входные мощности на частотах ниже их номинальной точки кроссовера.
На практике акустические системы с настоящими акустическими наклонами первого порядка сложно проектировать, поскольку для них требуется широкая перекрывающаяся полоса пропускания динамиков, а небольшие наклоны означают, что несовпадающие динамики создают помехи в широком диапазоне частот и вызывают большие смещения отклика вне оси.
Фильтры второго порядка имеют наклон 40 дБ/декада (или 12 дБ/октава). Фильтры второго порядка могут иметь характеристику Бесселя , Линквица-Райли или Баттерворта в зависимости от выбора конструкции и используемых компонентов. Этот порядок обычно используется в пассивных кроссоверах, поскольку он обеспечивает разумный баланс между сложностью, откликом и защитой высокочастотного драйвера. При проектировании с выровненным по времени физическим размещением эти кроссоверы имеют симметричную полярную характеристику, как и все кроссоверы четного порядка.
Обычно считается, что всегда будет разность фаз в 180° между выходами фильтра нижних частот (второго порядка) и фильтра верхних частот, имеющего ту же частоту кроссовера. Таким образом, в двухполосной системе выход секции верхних частот обычно подключается к высокочастотному динамику «инвертировано», чтобы исправить эту фазовую проблему. Для пассивных систем твитер подключается с противоположной полярностью к вуферу; для активных кроссоверов выход фильтра верхних частот инвертируется. В трехполосных системах инвертируется среднечастотный динамик или фильтр. Однако это обычно верно только тогда, когда динамики имеют широкое перекрытие отклика, а акустические центры физически выровнены.
Фильтры третьего порядка имеют наклон 60 дБ/декада (или 18 дБ/октава). Эти кроссоверы обычно имеют характеристики фильтра Баттерворта; фазовая характеристика очень хорошая, сумма уровней плоская и в фазовой квадратуре , как у кроссовера первого порядка. Полярная характеристика асимметрична. В оригинальной схеме D'Appolito MTM симметричное расположение драйверов используется для создания симметричного внеосевого отклика при использовании кроссоверов третьего порядка. Акустические кроссоверы третьего порядка часто строятся из схем фильтров первого или второго порядка.
Фильтры четвертого порядка имеют наклон 80 дБ/декада (или 24 дБ/октава). Эти фильтры относительно сложно проектировать в пассивной форме, поскольку компоненты взаимодействуют друг с другом, но современное программное обеспечение для автоматизированного проектирования кроссоверов может производить точные конструкции. [13] [14] [15] Пассивные сети с крутым наклоном менее терпимы к отклонениям или допускам значений деталей и более чувствительны к неправильному согласованию с реактивными нагрузками драйверов (хотя это также является проблемой для кроссоверов более низкого порядка). Кроссовер 4-го порядка с точкой кроссовера −6 дБ и плоским суммированием также известен как кроссовер Линквица-Райли (названный в честь его изобретателей [7] ), и может быть построен в активной форме путем каскадирования двух секций фильтра Баттерворта 2-го порядка. Низкочастотные и высокочастотные выходные сигналы кроссовера типа Линквица-Райли находятся в фазе, что позволяет избежать частичной инверсии фазы, если полосы пропускания кроссовера электрически суммируются, как это было бы в выходном каскаде многополосного компрессора . Кроссоверы, используемые в конструкции громкоговорителей, не требуют, чтобы секции фильтра были в фазе; плавные выходные характеристики часто достигаются с использованием неидеальных, асимметричных характеристик фильтра кроссовера. [5] Бессель, Баттерворт и Чебышев входят в число возможных топологий кроссовера.
Такие фильтры с крутым наклоном имеют больше проблем с перерегулированием и звоном [16], но есть несколько ключевых преимуществ, даже в их пассивной форме, таких как потенциал для более низкой точки кроссовера и увеличенная мощность для твитеров, вместе с меньшим перекрытием между драйверами, что значительно уменьшает смещение главного лепестка диаграммы направленности многополосной акустической системы с частотой, [7] или другие нежелательные внеосевые эффекты. При меньшем перекрытии частот между соседними драйверами их геометрическое расположение относительно друг друга становится менее критичным и обеспечивает большую свободу в косметике акустической системы или (автомобильной аудиосистемы) практических ограничениях по установке.
Пассивные кроссоверы, дающие акустические наклоны выше четвертого порядка, не распространены из-за стоимости и сложности. Фильтры с наклонами до 96 дБ на октаву доступны в активных кроссоверах и системах управления громкоговорителями.
Кроссоверы также могут быть построены с фильтрами смешанного порядка. Например, фильтр нижних частот второго порядка может быть объединен с фильтром верхних частот третьего порядка. Они, как правило, пассивны и используются по нескольким причинам, часто, когда значения компонентов находятся путем оптимизации компьютерной программы. Кроссовер твитера более высокого порядка иногда может помочь компенсировать смещение времени между вуфером и твитером, вызванное невыровненными акустическими центрами.
Существует класс кроссоверных фильтров, которые производят нулевые отклики в высокочастотных и низкочастотных выходах на частотах, близких к частоте кроссовера. В пределах соответствующих полос заграждения выходы имеют высокую начальную скорость затухания, в то время как сумма их выходов имеет плоскую всепроходную характеристику. Их два выхода поддерживают постоянную нулевую разность фаз на переходе, тем самым улучшая их лепестковую производительность с несовпадающими драйверами громкоговорителей. [17]
Параллельные кроссоверы являются наиболее распространенными. Электрически фильтры параллельны, и, таким образом, различные секции фильтра не взаимодействуют. Это упрощает проектирование двухполосных кроссоверов, поскольку с точки зрения электрического сопротивления секции можно считать отдельными, а также поскольку отклонения допусков компонентов будут изолированы, но, как и все кроссоверы, окончательная конструкция зависит от того, что выход драйверов должен быть акустически комплементарным, а это, в свою очередь, требует тщательного согласования амплитуды и фазы базового кроссовера. Параллельные кроссоверы также имеют преимущество, позволяя подключать драйверы динамиков по двухпроводной схеме , что является особенностью, преимущества которой горячо оспариваются.
В этой топологии отдельные фильтры соединены последовательно, а драйвер или комбинация драйверов соединены параллельно с каждым фильтром. Чтобы понять путь сигнала в этом типе кроссовера, обратитесь к рисунку «Последовательный кроссовер» и рассмотрите высокочастотный сигнал, который в определенный момент имеет положительное напряжение на верхнем входном терминале по сравнению с нижним входным терминалом. Фильтр нижних частот представляет высокий импеданс для сигнала, а твитер представляет низкий импеданс; поэтому сигнал проходит через твитер. Сигнал продолжается до точки соединения между вуфером и фильтром верхних частот. Там HPF представляет низкий импеданс для сигнала, поэтому сигнал проходит через HPF и появляется на нижнем входном терминале. Низкочастотный сигнал с похожей мгновенной характеристикой напряжения сначала проходит через LPF, затем через сабвуфер и появляется на нижнем входном терминале.
Производные кроссоверы включают активные кроссоверы, в которых один из ответов кроссовера выводится из другого с помощью дифференциального усилителя. [18] [19] Например, разница между входным сигналом и выходом секции верхних частот является откликом нижних частот. Таким образом, когда дифференциальный усилитель используется для извлечения этой разницы, его выход представляет собой секцию фильтра нижних частот. Главное преимущество производных фильтров заключается в том, что они не создают никакой разности фаз между секциями верхних и нижних частот на любой частоте. [20] Недостатки:
В случае (1) выше, обычная ситуация заключается в том, что полученный низкочастотный отклик затухает гораздо медленнее, чем фиксированный отклик. Это требует, чтобы динамик, на который он направлен, продолжал реагировать на сигналы глубоко в полосе задерживания, где его физические характеристики могут быть неидеальными. В случае (2) выше, оба динамика должны работать на более высоких уровнях громкости, когда сигнал приближается к точкам кроссовера. Это использует большую мощность усилителя и может привести диффузоры динамиков к нелинейности.
Профессионалы и любители имеют доступ к ряду компьютерных инструментов, которые не были доступны ранее. Эти компьютерные инструменты измерения и моделирования позволяют моделировать и виртуально проектировать различные части акустической системы, что значительно ускоряет процесс проектирования и улучшает качество динамика. Эти инструменты варьируются от коммерческих до бесплатных предложений. Их область применения также различается. Некоторые могут быть сосредоточены на проектировании сабвуфера/корпуса и вопросах, связанных с объемом корпуса и портами (если таковые имеются), в то время как другие могут быть сосредоточены на кроссовере и частотной характеристике. Некоторые инструменты, например, имитируют только реакцию на скачок перегородки.
В период, когда компьютерное моделирование не сделало возможным и быстрым моделирование комбинированных эффектов динамиков, кроссоверов и корпусов, ряд проблем мог остаться незамеченным разработчиком динамиков. Например, упрощенные трехполосные кроссоверы были спроектированы как пара двухполосных кроссоверов: твитер/средний диапазон и другие секции среднего диапазона/низкого диапазона. Это могло создать избыточное усиление и отклик «стога сена» на выходе среднего диапазона вместе с более низким, чем ожидалось, входным импедансом. Другие проблемы, такие как неправильное согласование фаз или неполное моделирование кривых импеданса драйвера, также могли остаться незамеченными. Эти проблемы не были неразрешимыми, но требовали большего количества итераций, времени и усилий, чем сегодня.