Разработка и применение акустической системы с линейным массивом

За последние годы,акустические системы с линейным массивомшироко используются в крупных звукоусилительных объектах с их уникальными преимуществами. Акустическая система с линейным массивом производится в ответ на рыночный спрос, а также является продуктом высоких технологий, поэтому привлекла внимание людей.

Производство акустических систем линейного массива

В 1960-1970-е годы рок-музыка в лице \"Битлз \" появилась в Европе и США. Сотни тысяч зрителей выходили на площадь, чтобы посмотреть рок-концерты, и усиление звука было большой проблемой. Например, 600 000 человек приняли участие в рок-концерте, состоявшемся в Нью-Джерси 3 сентября 1977 года. Система звукоусиления использует «звуковую башню», состоящую из нескольких громкоговорителей, собранных вместе, что очень сложно установить и отладить. После тщательного проектирования и отладки было потрачено много энергии, а эффект звукоусиления всегда неудовлетворительный. Это явление дает рыночную информацию. Для масштабных гастрольных выступлений требуются системы звукоусиления с высокой мощностью, простотой установки и отладки.

Некоторые крупные компании ориентируются на рыночный спрос и стремятся разрабатывать мощные системы усиления дальнего проецирования звука. С точки зрения акустики, есть два способа получить эффект большой мощности и дальнего проецирования.

• Один из них - рупор, который заставляет звуковую энергию излучаться в одном направлении через рупор для управления направленностью, повышения эффективности излучения и достижения эффекта дальнего проецирования. Например, в 1950-х годах мы использовали большие рожки для радиовещательных систем Kinmen и Matsu. Рупор имеет длину более десяти метров и дальность передачи в несколько километров.

• Другой - массив громкоговорителей, предложенный в 1930-х годах, в котором для управления направленностью используется принцип помех. Фактически, уже существовала популярная акустическая колонка колонного типа. Звуковая колонка имеет относительно узкую вертикальную направленность, но мощность недостаточна, выступ недалеко, и есть еще некоторые проблемы, которые необходимо преодолеть, такие как динамика и ширина полосы звука. У некоторых крупных компаний есть свои приоритеты в зависимости от обстоятельств.

В результате исследования рупоров были успешно разработаны рупорные громкоговорители постоянной направленности, рупорные громкоговорители с несколькими динамиками и т. Д. Французская компания L-Acoustics впервые представила систему V-DOSC в 1993 году. Это массив, состоящий из ряда отдельных громкоговорителей. Принцип работы аналогичен принципу работы звуковой колонки. Его вертикальная направленность регулируется, определяется количеством ящиков, а горизонтальный угол излучения составляет 120 °. Частотная характеристика каждого блока составляет 50 Гц ～ 18 кГц ± 3 дБ, мощность - 1500 Вт, а чувствительность - 134 дБ. Высокочастотный блок излучает наружу через волновод. Это первый выпущенный линейный массив, и он с самого начала привлекал внимание людей.

Спрос на рынке, развитие и применение высоких технологий делают систему громкоговорителей с линейным массивом культовым продуктом каждой компании, демонстрируя свою силу. Теперь линейный массив представляет собой сочетание роговой технологии и технологии массива, что делает производительность излучения более совершенной.

Особенности акустической системы концертного линейного массива

1. Регулярное расположение блочных ящиков

Акустическая система с линейным массивом состоит из ряда блоков, которые расположены в соответствии с определенным правилом и могут быть расположены по прямой линии и в форме буквы «J» в соответствии с потребностями звукового поля. Количество единичных блоков определяется требованиями звукового поля, но должно соответствовать основным требованиям формирования линейного массива, то есть длина линейного массива должна быть не менее половины длины волны излучаемого звука. волна. К радиационным характеристикам каждой коробки предъявляются строгие требования. Например, излучаемая звуковая мощность, частотные характеристики, горизонтальная направленность, искажения и линейная фаза должны соответствовать требованиям линейного массива.

2. Высокая мощность и большое расстояние проецирования

Например, низкочастотный блок в блоке блока SanwayУличный линейный массив Vera36имеет мощность 1000 Вт и чувствительность 98 дБ; блок промежуточной частоты имеет мощность 800 Вт и чувствительность 110 дБ; высокочастотный блок имеет мощность 150 Вт и чувствительность 112 дБ. После того, как единичные коробки сформированы в массив, из-за взаимодействия между единичными коробками улучшается сопротивление излучения громкоговорителя и повышается эффективность излучения. Таким образом, можно легко использовать акустическую систему с линейным массивом в качестве источника звука для получения уровня звукового давления 100 дБ или более за пределами 100 м.

3. Охватываемое звуковое поле относительно однородное, зона помех мала, а разрешение воспроизведения высокое.

Вертикальная направленность линейного массива очень резкая, обычно около 10 °, а самая узкая может достигать 3 °. Излучаемый звуковой луч узкий, прямой звук, достигающий соответствующей зоны аудитории, относительно сильный, излучаемое расстояние относительно велико, а изменение уровня звукового давления на большой площади относительно невелико. Из-за управления боковыми лепестками линейного массива площадь перекрытия излучаемого звукового поля относительно мала, а поверхность помех мала. Область, в которой преобладает прямой звук, имеет хороший слух, чистый звук и высокое разрешение.

Как работает динамик линейного массива?

Как работают массивы линий электропередач, можно довольно подробно обсудить. Здесь мы не будем слишком подробно объяснять детали всей теории. Далее будет использован простой язык и математические вычисления, чтобы каждый сначала понял, как звук из типичного динамика распространяется по мере увеличения расстояния.

1. Закон обратных квадратов

Суть закона обратных квадратов в акустике состоит в том, что величина интенсивности звука и расстояние между местом слушателя и источником звука обратно пропорциональны квадрату. В результате каждый раз, когда расстояние между слушателем и точечным источником удваивается, звуковое давление уменьшается на 6 дБ. Это характеристики динамиков, которые мы обычно используем, хотя есть много тонких различий между фактическими и теоретическими.

2. Точечный источник

Предпосылка закона обратных квадратов заключается в том, что говорящий может излучать всенаправленно. Для физических динамиков такая ситуация редка, если только динамики не излучают очень низкие частоты (вот почему мы всегда подчеркивали басы или причину, по которой супербас не имеет направленности). Однако по мере увеличения расстояния распространения звука даже типичные направленные динамики (например, рупорные динамики с горизонтальным углом охвата 90 ° и углом охвата по вертикали 90 °) будут подчиняться закону обратных квадратов, действуя как теоретический точечный источник. Распространение звука (т. Е. , Всенаправленное излучение).

3. Линейный источник звука

Охват звуковым давлением пассивных динамиков с линейным массивом близок к так называемой теории линейных источников звука. При удвоении расстояния прослушивания уровень не упадет на 6 дБ. Теоретически она упадет всего на 3 дБ, но в практических приложениях результат не так идеален. Что касается причин этих различий, в этой статье мы не будем подробно останавливаться на достигнутом. Но даже в этом случае по сравнению с точечными источниками громкоговорители с линейным массивом имеют уникальные преимущества с точки зрения вертикального покрытия.

Акустические системы с линейными характеристиками излучения источника звука могут достигать следующих эффектов: Вы можете почувствовать относительно большой уровень звукового давления в задней части зала или на открытом воздухе, и для этого вам не нужно использовать обычный точечный источник звука компьютерные колонки. Точно так же мощность намеренно увеличена, чтобы люди, находящиеся ближе к системе громкой связи впереди, могли слышать слишком громкие звуки. Его преимущество заключается в сложной и переменной управляемости вертикального угла распространения звука.

Так как же добиться линейного излучения источника звука? Ответ - отмена фазы.

Подавление фазы обычно является одной из вещей, которых инженеры стараются избегать в аудиосистемах, но она играет центральную роль в обеспечении узкого вертикального угла покрытия, когда громкоговорители линейного массива работают вместе. Даже если для формирования вертикального покрытия используется конструкция корпуса громкоговорителей высокого уровня, между громкоговорителями в линейном массиве все равно остается много фактического перекрытия. Другими словами, вертикальный угол покрытия громкоговорителя с линейным массивом не может быть сформирован одним громкоговорителем, это результат эффективных помех нескольких громкоговорителей на выходе. Однако в действительности расстояние между каждым динамиком линейного массива и аудиторией будет немного отличаться, что вызовет небольшую степень подавления фазы. Конечно, вы также можете вручную вмешаться и точно настроить угол вертикального покрытия динамиков линейного массива, введя электронные задержки (эту технологию используют системы EAW Anya и Anna).

Меры предосторожности при использовании систем линейных массивов

Хотя применение фазового подавления может вызвать эффект сужения вертикального угла охвата динамиков в линейном массиве, на их горизонтальный угол охвата не влияет. Следовательно, один динамик в реальном линейном массиве может иметь горизонтальный угол охвата 90 ° и только вертикальный угол 20 ° или меньше. Кроме того, даже если подавление фазы может обеспечить распределение линейных источников и значительно улучшить покрытие на большие расстояния, по мере увеличения расстояния линейный массив начнет показывать характеристики точечного источника и будет подчиняться закону обратных квадратов, который ослабляет 6 дБ при каждом удвоении расстояние. .

Линейный массив может аппроксимировать функцию линейного источника, но есть также некоторые ограничения и вопросы, требующие внимания. Во-первых, общая длина массива сверху вниз определяет самую низкую частоту с характеристиками покрытия линейного источника звука. Это связано с тем, что по мере увеличения длины волны в позиции слушателя разница между соответствующими моментами времени, когда звук достигает позиции слушателя из разных динамиков, должна быть больше, чтобы добиться эффекта линейного источника звука. Это требует большей длины массива. На другом конце спектра длина волны становится настолько короткой, что драйверы становятся слишком большими для размещения достаточно близко друг к другу, поэтому относительная разность фаз становится слишком большой для реализации функции линейного источника. В этих условиях основные производители будут использовать волноводные структуры для преобразования точечных источников звука в линейные источники звука. Хотя все волноводные конструкции служат для одной и той же цели, почти каждый производитель использует разные конструкции и имеет собственный патент для защиты своих прав интеллектуальной собственности. Это также самая сложная часть процесса разработки производителем динамиков с линейным массивом.

Линейные массивы очень полезны в акустически сложных помещениях, потому что вы можете контролировать их вертикальное распространение и уменьшать отражения звука. Хорошим началом будет поиск способа отвести зону звукового покрытия от потолка и пола, а затем выбрать динамик с определенным горизонтальным углом охвата, который поможет вам удерживать лишний звук подальше от боковых стен, чтобы лучшая четкость звукоусиления в помещении.

Lформа массива

Поскольку вертикальное излучение каждого динамика очень узкое, пространство для прослушивания можно эффективно разделить на несколько частей спереди назад. Передняя часть покрыта лишь небольшим количеством динамиков, и большее количество динамиков может покрыть заднюю часть. На основе этой идеи формируется очень популярный линейный массив J-образной формы, который часто встречается в концертных залах и на открытых площадках.

Точная форма установки линейного массива будет варьироваться в зависимости от расположения и размера покрываемой области. Как правило, для покрытия первого ряда требуется лишь небольшое их количество, чтобы соответствовать требованиям звукового давления из-за близкого расстояния, но угол установки между линейными массивами также должен быть увеличен из-за равномерного покрытия. Однако из-за относительно большого расстояния посередине и сзади большее количество динамиков необходимо устанавливать под концентрированным углом, чтобы можно было достичь эффекта покрытия на большом расстоянии. Подход, изложенный только что, помогает улучшить согласованность общего охвата. В последние годы для пользователей также был разработан способ точной настройки распределения энергии путем регулировки мощности, подаваемой на каждую акустическую коробку, - этот метод обычно называется градацией мощности.

Проблемы и ограничения линейных массивов

Хотя линейные массивы могут помочь в решении определенных пространственных задач, они имеют сложные ограничения. В дополнение к задаче требования достаточной длины для управления углом охвата более низких частот линейные массивы могут иногда страдать от странных аномалий, например, некоторые частоты могут образовывать лепестки в области непосредственно над и под решеткой. Если это произойдет в плохом акустическом пространстве, это может привести к серьезным последствиям. Например, если ваш вокальный микрофон расположен под линейным массивом, могут возникнуть проблемы с обратной связью.

Настройки линейного массива

Чтобы линейный массив хорошо играл свою роль, он должен пройти строгий механический монтаж и настроить правильное электронное деление частоты и процедуры калибровки. Все это важно из-за сложных взаимодействий. Точный угол установки каждого шкафа, точная точка подвешивания и высота, а также индивидуальный драйвер и задержка, фаза, усиление и даже настройки фильтра высоких и низких частот каждого шкафа должны быть точными для достижения наилучших характеристик. К счастью, у большинства существующих крупных производителей есть программное обеспечение для моделирования звукового покрытия на основе виртуального пространства для своих продуктов.

Качество звука

Даже в лучшем случае линейный массив не может сравниться по чистоте звука, производимого высококачественной динамикой с одним приводом или одним двухполосным или трехполосным динамиком. Это одна из причин, по которой они вряд ли появятся на небольшом пространстве. Для небольших случаев было бы более подходящим, если бы количество динамиков, которые могут воспроизводить звук, было бы меньше. Конечно, стоимость и место также важны.

Микролинейный массив

Хотя технология линейных массивов чаще всего используется в профессиональных крупномасштабных приложениях для усиления звука внутри и вне помещений, существует множество компаний, таких как Bose, Turbosound и т. Д., Которые предоставляют небольшие персональные системы PA, которые используют небольшие массивы динамиков (обычно 2 дюйма) -4 \"Размер) для получения того же эффекта покрытия линейного источника. Правильное использование этих систем может позволить им обеспечить хорошее покрытие на небольших площадках.