Персоны Show-мира:

News image

О Яне Рудковской

Яна Рудковская родилась 2 января 1975 года. Яна получила высшее образование, окончив Алтайский Государственный Медицинский Университет, по специальн...

News image

Иван Шаповалов попал в ротацию

В зале приемов лондонского отеля Дорчестер американская компания BMI, объединяющая авторов песен и звукозаписывающие компании во всем мире, провел...

News image

Куинси Джонс

Куинси Джонс (англ. Quincy Delightt Jones, р. 14 марта 1933) — американский композитор, аранжировщик и музыкальный продюсер. Лауреат более 25 премий...




Линейный и криволинейный массивы

Шоу технологии - Шоу-техника

линейный и криволинейный массивы

Можно предположить, что линейный массив излучателей одинаковой амплитуды и фазы обеспечивает желаемую диаграмму направленности, однако в реальности звуковое поле далеко от равномерного. На высоких частотах диаграмма направленности сужается настолько, что становится бесполезной для покрытия аудитории. Естественно желание исправить положение, придав массиву кривизну для расширения диаграммы направленности. Как можно видеть из рис. 6, диаграмма направленности выравнивается для разных длин волны.

В зависимости от того, какое звуковое давление нужно создать для озвучивания дальней зоны, массиву придается форма дуги малой кривизны вверху и максимальной внизу. Как правило, не применяются углы больше 5° между соседними кабинетами по причине появления провалов в распределении высоких частот.

На рис. 7 показаны диаграммы направленности J-образного массива, для условий равной амплитуды звукового давления прямолинейной части АL и криволинейной части АC линейного массива, где длина вертикального участка L = 2 м, радиус криволинейной части R = 1 м, отрезок дуги θ = 60°.

Рис. 7 Полярные диаграммы направленности J-массива, где L = 2 м, R = 1 м, θ = 60° , и АL = АC = 1

5. Ближнее и дальнее поля линейных источников

Важность исследования звукового поля линейного источника связана с тем, что форма канала распроcтранения звука одинакова для всех частот в ближнем поле, но различна в дальнем поле. Дистанция, где свойства звукового поля переходят из ближней зоны в дальнюю, зависит от частоты. В результате, мы имеем оба типа звукового поля, в зависимости от частоты, что приводит к разному частотному балансу, в зависимости от точки наблюдения. Характеристики излучения линейных массивов в дальнем поле хорошо исследованы. Однако в реальных условиях, когда длина массива значительна по сравнению с расстоянием до точки наблюдения, поведение массива становится сильно зависимым от частоты. Много было написано о дальнем и ближнем полях у линейных массивов. Подразумевается, что линейный массив создает цилиндрическую волну, и на определенном расстоянии эта волна трансформируется в сферическую. Это расстояние dв, называемое критическим, определяет границу зоны ближнего и начало дальнего поля:

Из этой формулы следуют три вещи:

1. Выражение квадратного корня показывает, что для частот меньших, чем 1/3H, не существует ближнего поля. Если взять массив высотой 4 м, то для частот ниже 80 Гц массив будет излучать сразу в дальнее поле.

2. Для частот выше, чем 1/3H, размер зоны ближнего поля почти пропорционален частоте.

3. Зависимость от размера массива H не линейная, а квадратичная.

Рис. 8. Излучаемое поле линейного источника AD высотой H. В ближнем поле звуковое давление уменьшается на 3 дБ с удвоением дистанции, в дальнем — на 6 дБ.

Рис. 8 показывает разрез излучаемого поля. Звуковое давление имеет значительную величину лишь в заштрихованной зоне (ABCD + конус за пределами BC).

Рис. 9 показывает изменения критического расстояния от частоты для плоского линейного источника высотой 5,4 м. Все это показывает, что ближнее поле может простираться очень далеко. Для линейного массива высотой 4 м точка перехода из ближнего поля в дальнее будет 100 м для 10 кГц, 10 м для 1 кГц, и 1 м для 100 Гц. При движении из дальнего поля в сторону излучателя мы обнаружим, что на высоких частотах звуковое давление растет более медленно, чем на низких, и на расстоянии 1 м разница достигает 20 дБ для частот 100 Гц и 10 кГц. Кроме этого, падение звукового давления в ближней зоне на 3 дБ с удвоением дистанции является лишь общей тенденцией, с отклонениями от этого закона, достигающими ±2 дБ.

Рис. 9. Изменение критической дистанции и угла расхождения в дальнем поле на разных частотах для линейного массива высотой 5,4 м

Такое поведение звукового давления показывает, что у прямолинейных однородных линейных массивов отмечается значительное изменение частотной характеристики при изменении расстояния от излучателя до наблюдателя. При смещении линии наблюдения, начинающейся в середине линейного массива, вверх или вниз к краю линейного массива, критическая дистанция удваивается, с соответствующим уменьшением звукового давления в ближней зоне.

6. Зоны Френеля в линейном массиве

Многое в поведении линейных массивов становится понятнее, если применить теорию Френеля к звуковым волнам. Рассмотрим прямой, линейный, непрерывный и равнофазный линейный источник. Для определения воздействия такого источника на слушателя, начертим сферические поверхности с радиусами, отличающимися на λ/2 (рис. 10 и 11).

Первый радиус равен расстоянию от слушателя до массива.

Возможны два случая.

1. Первая зона присутствует. Внешние зоны попеременно в фазе и противофазе к первой зоне. Их размеры примерно равны, и они компенсируют друг друга. Можно рассматривать только самую большую, основную, зону и не учитывать внешние. Можно считать, что звуковое давление первой зоны представляет звуковое давление всего линейного источника. Это показано на рис. 10. Пример поведения частотной характеристики по оси на разных расстояниях от массива показан на рис.12.

2. Первая зона отсутствует, и почти никакого звука не излучается на слушателя. Это проиллюстрировано на рис. 11. Пример частотной характеристики массива в положении ниже массива, на разных расстояниях, показан на рис. 13. Заметим, что рисунки 10 и 11 соответствуют лишь одной длине волны. С увеличением длины волны размер зон увеличивается, и первая зона может увеличиться до размера массива. Используя метод Френеля, можно рассчитать звуковое поле в любой точке. Очевидно, что граница между ближним и дальним полями определяется соотношением между размером первой зоны Френеля и длиной массива. Интересно, что для выпуклого массива (рис. 14) эта дистанция отодвигается, а уровень звукового давления для слушателя, находящегося на оси массива, падает. Еще одно замечание касается диаграммы направленности. Диаграмма направленности предполагает измерение в дальнем поле, откуда источник звука видится в качестве точки. Для таких протяженных источников, как линейный массив, метод Френеля позволяет более точно рассчитать звуковое давление в ближней зоне.

Рис. 10. Наблюдатель смотрит на линейный источник. Справа, боковой вид. Круги с центром в точке наблюдения О, с шагом в 1/2 длины волны. Области пересечения источника АВ показаны слева. Так определяются зоны Френеля.

Рис. 11. Наблюдатель О больше не находится перед линейным источником. Соответствующие зоны Френеля показаны на виде спереди. Доминантные зоны отсутствуют, и локальные зоны взаимно компенсируют друг друга.

Высокочастотная часть

Наиболее эффективным высокочастотным излучателем остается компрессионный драйвер в совокупности с рупором. Посмотрим, какие ограничения накладывает теория линейных массивов на возможности применения компрессионных драйверов. Размеры драйверов таковы, что условие размещения соседних излучателей на расстоянии меньшем, чем λ/2 излучаемой волны, не выполняется. Другой выход — это рассмотреть драйвер с рупором как вертикально ориентированный линейный источник. Располагая в кабинете ряд рупоров друг над другом, можно имитировать линейный источник. Важно оценить, насколько отличие радиальной волны рупора от плоской влияет на работу массива (рис. 15).

Другим аспектом применения линейных массивов являются пробелы между соседними кабинетами. Если расположить линейные источники таким образом, чтобы пробел между излучателями составлял не более 20% общей длины массива, то образующиеся по этой причине боковые лепестки диаграммы направленности будут находиться в допустимых пределах (рис. 16).

Сформировать вертикальный фронт звуковой волны можно, применяя специальные переходные камеры перед рупором. Еще в 70-х годах JBL выпустил твитер, в котором комбинация внутреннего тела и внешнего корпуса формировали переходную камеру между мембраной и прямоугольным излучающим отверстием. Этот твитер обеспечивал диаграмму направленности 22 × 120°. Как известно, типовые рупоры (Манта-Рэй) не обеспечивают вертикального фронта волны на выходе рупора. Однако можно отступить от этого правила, если погрешность волнового фронта не превышает четверти длины волны. Выполнение условий формирования почти плоского фронта волны позволяет на большом расстоянии слышать один или два драйвера. Высокая направленность драйверов на высоких частотах позволяет звуку эффективно преодолевать большие расстояния. Еще один важный фактор, который приходится учитывать в настройке системы, это необходимость компенсации затухания в воздухе, которое на частоте 10 кГц начинает сказываться уже с 10 метров.

Среднечастотная часть

Для средних частот применяются или громкоговорители с переходной камерой для выравнивания вертикального волнового фронта, или более мелкие громкоговорители, размещаемые вертикально. Такой прием позволяет выполнить условие работы линейного массива. В случае симметричного размещения высокочастотной и среднечастотной секции линейного массива возникает проблема сопряжения работы излучателей на один рупор. Для случая отдельных рупоров, размещаемых рядом друг с другом, возникает сдвиг фаз между полосами при наблюдении с разных горизонтальных углов, однако появляется больше возможностей расширить горизонтальную диаграмму направленности.

Низкочастотная часть

Низкочастотная часть всегда была элементом массива, потому что расстояние между соседними кабинетами не превышало половины длины волны. Размещение низкочастотных громкоговорителей вертикальным массивом лишь увеличивает направленность излучения в вертикальной плоскости, повышает равномерность звукового поля по длине зала и уменьшает реверберацию. Есть только одно неудобство линейных низкочастотных массивов — это слишком ненаправленные свойства акустических систем, что приводит к излучению значительной доли мощности позади них. Meyer Sound для компенсации излучения в заднюю полусферу применяет дополнительные громкоговорители, размещенные на задней плоскости акустических систем, что позволяет создать кардиоидную форму диаграммы направленности низкочастотных кабинетов.

Расходящееся затенение

Некоторые линейные массивы сконструированы таким образом, что они не нуждаются в амплитудном затенении. Эти массивы собраны так, что позволяют формировать узкую диаграмму направленности в верхней части массива и широкую диаграмму в нижней. Обычно это достигается переменным углом между соседними кабинетами. Иногда для озвучания на коротких дистанциях это достигается применением АС с широкой диаграммой направленности. У плоского излучателя площадь облучаемого пространства мало меняется с расстоянием. У криволинейного звуковая энергия растекается на быстро увеличивающуюся с удалением от излучателя площадь пространства. В результате звуковое давление быстро падает с расстоянием.

Почему важно не применять амплитудное затенение? В случае, когда сопрягаются два волновых фронта с разным звуковым давлением, на их стыках появляется неоднородность. Участки с разным давлением образуют самостоятельные зоны и ощущаются на слух как разнесенные громкоговорители, с появлением задержанного сигнала и дополнительной интерференцией. Расходящееся затенение формирует волновой фронт постоянной амплитуды и переменной кривизны, что исключает появление задержанных артефактов. На рис. 17 показано, как формируется волновой фронт постоянного давления, но разной кривизны. Обратите внимание, для дуги малой кривизны используются KF760. Для нижних секций, образующих дугу большой кривизны, используются KF761, с другими характеристиками высокочастотной секции. Если без затенения не обойтись, то рекомендуется не превышать разницы в уровнях соседних колонок более, чем на 3 дБ.

8. Заключение

В этой статье была предпринята попытка разобраться в феномене линейных массивов. Был показан способ сложения звуковых волн от множества источников, позволяющий избежать появления противофазных зон и задержанных сигналов от удаленных на разное расстояние от слушателя громкоговорителей линейного массива. Согласно теории Френеля, сигнал от удаленных громкоговорителей не исчезает, он просто вычитается при суммировании сигналов соседних громкоговорителей. В нужной точке пространства на нас смотрит первая зона Френеля, расположенная на поверхности линейного массива, ее размер и определяет, сколько звука будет послано в эту точку. Было также показано, что в чистом виде прямые массивы не применяются, потому что в этом случае стабильное звуковое поле (дальняя зона) формируется очень далеко, обычно за пределами зала. Придание линейному массиву кривизны позволяет выровнять поведение его частотной характеристики. Существует множество практических требований к линейному массиву, что привело к появлению различных конструкций акустической системы. После увлечения копланарными конструкциями начали появляться модели с несимметричным расположением высокочастотной секции, были сделаны попытки расширить горизонтальную диаграмму направленности, появились дипольные варианты низкочастотных секций с кардиоидной диаграммой направленности. Большое значение имеет компьютерное обеспечение, позволяющее моделировать поведение массива в разных условиях. Есть надежда, что, как и с персональными компьютерами, стоимость оснащения линейных массивов «интеллектом» снизится до такого уровня, что акустические системы, выполненные по принципу линейного массива, войдут в повседневную жизнь, а не будут лишь демонстрацией мастерства на высокобюджетных




Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Шоу-техника:

Vestax представляет новый виниловый проигрыватель PDX-3

Компания Vestax анонсировала новый проигрыватель с прямым приводом PDX-3000 MKII. В конструкции использованы фирменные...

Звук вокруг 5.1

Сегодня акустика формата «5.1» (5 каналов + сабвуфер) уже не является чем-то диковинным и многие геймеры, а также люби...

Что такое DMX512

Введение В старые добрые времена в сценическом освещении использовалось большое количество ручных потенциометров, к...

Прошедший Awards:

«SHOWTEX AWARDS ГОТОВИТСЯ КО ВТОРОЙ ЦЕРЕМОНИИ НАГРАЖДЕНИЯ

News image

Выставочный холдинг 'Майер Джей Групп' и дирекция Национальной профессиональной премии в области ш...

Звукорежиссеры — номинанты премии ShowTex Awards 2007

News image

В этом году в звукорежиссерских номинациях участвуют шесть человек: трое в номинации «Концертный з...

Дмитрий Кротов

News image

Родился в Москве в 1975 году. Образование — незаконченное высшее (Педагогический университет им. К...

Отчёты о событиях:

Король ганста-рэпа 50 Cent подготовил эксклюзивный концерт в Москве

News image

Американский рэппер 50 Cent выступит на сцене московского клуба Б1 Maximum 5 апреля с концертом, который станет посл...

Гэри Мур даст private concert в Летнем дворце

News image

Российский тур выдающегося блюзового музыканта, одного из лучших гитаристов планеты Гэри Мура начнется в Петербурге. 1...

Take That бьют все рекорды: концертный тур в поддержку альбома Circus

News image

Начало июля в шоу-бизнесе было ознаменовано не только истерией вокруг кончины Майкла Джексона - в первый день месяца н...

Постановкой шоу открытия и закрытия Азиады-2011 будет заниматься центр

News image

Церемония открытия и закрытия VII зимних Азиатских игр, которые пройдут в Алматы и Астане с 30 января по 6 февраля 201...

Шоу Евровидение-2009 готовит интернациональная команда

News image

МОСКВА, 30 янв - РИА Новости. Для постановки и проведения конкурса Евровидение-2009 , который состоится в Москве в ма...

Авторизация

Логин
Пароль
Запомнить меня

Настоящее ШОУ:

Концертные спецэффекты группы Rammstein

News image

Тилль в огне Коронный номер группы - пылющий Тилль. Ни один концерт не обходится без этого номера. Во время исполнения песни Ramstein Тилль поя...

Нержавеющая стать// Земфира в СК Олимпийский

News image

Финальный концерт полугодового тура в поддержку альбома Земфиры Спасибо состоялся в спорткомплексе Олимпийский . БОРИС Ъ-БАРАБАНОВ в подробностях...

А Гордон все-таки не Кихот

News image

Ток-шоу «Гордон Кихот» расписалось в искренней преданности гламуру. Репортаж со съемок Ради шума, крика и атмосферы полного хаоса ток-шоу и делае...

«Евровидение» в Москве: деньги и амбиции

News image

В этом году собрался самый сильный состав конкурсантов Особенностью именно московского «Евровидения» станет битва между Старой и Новой Европой. Н...

Топ новостей:

Как выбрать и где купить обои на флизелине

Отделка жилого помещения виниловыми обоям является лучшим вариантом. Это одно из наиболее универсальных покрытий для сте...

Шпунт vl606a размеры: что следует учитывать для быстрого строительства?

Человек практически во все времена своего существования что-то строил, и сегодня эта сфера занимает лидирующие позиции в...

Где лучше подыскать игровую мышь чтобы купить

Если вы систематично работаете на ноутбуке в общественных местах, скорее всего, уже не раз ловили себя на мысли, как мно...