Что такое линейный массив

Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео

ЗВУКОМАНИЯ

Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео

Линейный массив акустика

Линейный массив акустика

Привет всем любителям хорошего высококачественного звука! Уже неделю готовлю статью про акустику линейного массива, информации – ноль. Ну ничего будем по крупицам собирать именно здесь на нашем с вами сайте «Звукомания» информацию по линейным массивам.

Линейный массив акустика

Я сам собирал из широкополосных динамиков СССР и не раз слышал всевозможные линейные массивы других людей и всякий раз поражался сногшибательно-объемному звуку данной конструкции. Давайте же разберемся для начала, что же такое линейный массив, а точнее акустика линейного массива!?

Почему линейный массив?

Линейные массивы: Теория, факт и миф

Линейный массив — это высокая направленность в широком диапазоне частот, которая позволяет звуку быть сосредоточены на большой площади прослушивающей аудитории, сохраняя звук от потолка до стены позади аудитории и выше, позади и ниже массива. Из-за своей высокой направленности, линейный массив возбуждает поле реверберации меньше и в целом шум уменьшается в пространстве.

Поскольку, существует меньше общего уровень шума в пространстве, то реверберации снижаются, кстати линейные массивы имеют тенденцию быть очень хороши в сложных пространствах помещений.

Линейные массивы ослабляют лишь на 3 дБ расстояния в дальнем поле, по сравнению с точечным источником при типичном ослаблении на 6 дБ расстояния. Следовательно, массивы имеют равномерное звуковое покрытие из передней части комнаты к задней части комнаты. Линейные массивы могут распространять звук на большие расстояния с низким уровнем искажений. Это означает, что исходный динамик точка, 110 дБ у источника будет 86 дБ на 16 метров, а линейный массив будет 98 дБ. В 16 метрах есть разница в 12 дБ т.к. воспринимается примерно в два раза громко.

Линейный массив(акустика)

это достижения фактической ликвидации рассеченности в вертикальной плоскости из-за расположения динамиков которые плотно размещены в акустике. Причем, уменьшаются искажения вдвое каждый раз когда количество динамиков может быть размещено в два раза — это приводит к снижению искажений и высокой разборчивости звука. Собственно проектирование, монтаж и внедрение акустических системы линейного массива это большие преимущества.

Линейные массивы пользуются всплеском популярности в последние годы. Это оживило подход к к прослушиваниям звука в высоком качестве (ранее воплощенные в привычных колонках).

Сейчас доминируют так называемые профессиональные линейные массивы, которые массово используют гастролирующие рок и поп певцы, а также наблюдается быстрый рост для небольших объектов, таких как здания для богослужений.

Наряду с потоком нововведений этого продукта, тенденция к линейным массивам породила некоторые вводящие в заблуждение предположения — часто этот результат просто сомнительный маркетинговый обман.

Попробую изложить основы теории и разъяснения по некоторым пункты из всей этой возможной путаницы.

Что такое линейный массив?

Линейный массив в акустике — это группа ненаправленных излучающих элементов, которые выстроенные в прямую линию, близко расположенные и действующие в фазе с одинаковой амплитудой.

Как описывает Олсон в своем классическом учебнике 1957 текст, «Акустическое Проектирование», линейные массивы полезны в помещениях, где звук должен быть спроецирован на дальние расстояния. Это потому, что линейные массивы могут позволить очень большой вертикальный охват и, таким образом, проект акустики линейный массив будет звучать эффектно.
Обратите внимание на низкие частоты: все стандартные линейные массивы будут показывать четкий артикулированный бас, потому что они являются всенаправленными в этом диапазоне.

Горизонтальная структура этой системы не зависит от вертикальной, она многоплоскостная на всех частотах — хотя практическая система будет показывать горизонтальную направленность в середине и на высоких частот.

Как работают линейные массивы?

Линейные массивы достигают своего звука на основе конструктивной и деструктивной интерференции.

Простой мысленный эксперимент показывает, как это происходит.
Рассмотрим один 12” динамик с конусом излучателем в корпусе. Мы знаем из своего опыта, что этот динамик, имеет точечную направленность, которая варьируется в зависимости от частоты: на низких частотах, он всенаправленный, но как только звуковые волны сокращаются, его направленность сужается. Выше около 2 кГц, она становится слишком искажена. Поэтому система практических конструкций используют кроссоверы и несколько элементов для достижения более или менее последовательной направленности всей
аудио группы динамиков.

Линейный массив — расположение двух динамиков и более один над другой и управляя оба с одного и того же сигнала дают результаты в разных радиациях. В точках на оси двух есть конструктивные помехи, и звуковое давление увеличивается на 6 дБ относительно единицы. В других точках вне оси, длина звука становится различной, что приводит к снижению звукового давления.
Распространенное заблуждение относительно линии массивов заключается в том, что
они каким-то волшебным образом включить звуковые волны совмещаться,
образуя единую «цилиндрическую волну» с особым распространением
характеристик. Это не так.

Теоретически возможно построить линейный массив из широкополосных динамиков таким образом, что вам не понадобится отдельный сабвуфер или НЧ динамики, а прослушивание покажет прекрасный звук в области низких частот. Однако, на такой линейный массив потребуется более 10 динамиков!

Продолжение следует…

Не бойтесь меня и добавляйтесь в ВК, Ютуб, Одноклассники, Мой мир

Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.

Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D) Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях.

Желаю удачи в поиске именно своего звука! На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.

Источник

Что такое линейный массив

123022, г.Москва, 2-я Звенигородская улица, дом 13, корпус 1, офис 303

Линейный массив в деталях. Разбираемся вместе.

Дорогие и уважаемые наши читатели! Эту статью мы решили разделить на несколько разделов, дабы упростить чтение и понимание данного материала.

Вы ведь наверняка немогли необратить внимание на то, что в последнее время в нашей стране начало появляться множество новых акустических систем звукоусиления, хотя не всегда результат оправдывает затраченные средства. И это видно не вооруженным глазом, особенно когда в нашу страну на гастроли приезжают мировые звезды шоу-бизнеса и привозят с собой дорогое звуковое оборудование, которое демонстрирует не только размах и уровень предприятния но и прекрасные характеристики и даже возможности.

Причина банально проста, т.к. у нас единичны специалисты, владеющие знаниями и опытом работы с данным оборудованием, и без которых нет возможности правильной установки, настройки и работы на оборудовании такого уровня. Всем известно и видно, что прогресс не стоит на месте, и в этой отрасли в том числе, чему стало подтверждением появление «больших» звуковых систем для «больших площадок», будь то спортивный стадион или концертный зал филармонии.

Что самое интересное, принцип согласованного и упорядоченного сложения звуковых волн от большого количества близко расположенных источников звука и сформированное и заданное ими звуковое пространство открыли совершенно новые возможности переноса звука и его энергии в окружающее поле. Об этом-то мы с Вами сегодня и поговорим, и еще разберем основные законы и правила построения и настройки данных звуковых систем, а также посмотрим на все этапы развития этих систем для разных концертных площадок.

Итак, посмотрим на хронологию событий по годам:

В далеком 1979 году, начало восхождения группы “Воскресенье», и на этой волне техники группы после изучения заграничных рекламных журналов и проспектов решают самостоятельно изготовить совершенно новые в техническом плане акустические системы, для чего приобретают два 15″громкоговорителя Selestion.

В качестве заглушки колонок был использован детский матрац, одного из участников группы, и даже снабдили систему фазоинвертором в виде трубы. Далее, одни из конкурентов и друзей группы «Воскресенье» (техники из группы «Аракс»), взяв за основу опыт «воскресенских» техников чуть позже заказали в институте НИКФИ качественно новый проект будущей акустической системы, образец которой представлял собой показательный двухметровый рупор.

Это было новое слово на нашей эстраде! Для транспортировки новинки использовали микроавтобус с открытыми задними дверями, потому что основание рупора не помещалось в салон. При первом же включении после первых нот бас-гитариста выявилось дребезжание всех деталей конструкции и явную хлипкость, после чего рупор отпилили.

А теперь вспомним 1980 год! Год олимпиады 80, появление пепси-колы, фанты, и конечное же толпы иностранцев. И в свете данного мероприятия наша страна вынужденно заказала у западных загнивающих империалистов звуковое оборудование Dynacord. Первой ласточкой стал «Самый первый в СССР» звуко-усилительный комплекс оборудования, который отвечал всем требованиям и жанрам.

И на столичную сцену спортивной арены полуголодной, но свободной страны выходит всемирноизвестный поп-король! А 1993 год стал знаковым с приездом Майкла Джексона. Его концерт проходил в Лужниках. Для короля поп-музыки была привезенатуровая звуковая система Clair Brothers S-4 series, очень внушительных размеров и заслужившая в 1985 награду за техническое совершенство.

Площадь одновременно работающих источников звука была так велика, что находясь вблизи звуковой системы любой отрывистый звук воспринимался как продолжительный и этот похожий на гейт-реверб эффект, объясняется тем, что происходит индивидуальное запаздывание в приходе звука от группы излучателей от самого ближнего до самого дальнего. И по той же причине ровная частотная характеристика отдельной акустической системы в результате суммирования (или интерференции) между соседнимигромкоговорителями для разных направлений становится неоднородной.

Классический вариант решением проблемы интерференции это созданиерадиальных кластеров, где для каждой акустической системы определен свой рабочий сектор пространства, например популярная серия акустических систем EAW KF850.

Второй раздел мы назвали «Анализ работы радиальных кластеров»

В начале 90-х открылись очевидные недостатки радиальных кластеров:

Все профессиональные звуковые системы строятся на базе мощных громкоговорителей. Диапазон частот эффективной работы отдельного громкоговорителя, к сожалению, не превышает 10 октав, что заставляет разбивать звуковой диапазон на три полосы и объединять три типа громкоговорителей в одном кабинете. В последствии акустические системы должны объединиться в кластеры для достижения необходимой акустической мощности.

Как видно на рисунке, в каждом диапазоне частот в процессе суммирования звукового давления акустических систем кластера звуковое поле искажается интерференцией между излучателями. На практике выяснилось, что сложение и вычитание звуковых волн не подчиняется стройной архитектуре кластера, а звуковое поле при перемещении по залу изменяется в зависимости от места и к месту.

Настройка звуковой системы в околомикшерной зоне не гарантирует такое же качество звучания на остальной площади. Что электромагнитные, что звуковые волны, направленные свойства излучателя зависят, прежде всего, от его габаритов и длины излучаемой волны.

Размеры акустической системы для НЧ звуковых волн намного меньше длины звуковой волны, и направленность отсутствует. А для ВЧ даже размеры отверстия драйвера создают значительную направленность, и приходится прибегать к специальным мерам для расширения диаграммы направленности. В области же СЧ направленность акустических систем растет по мере увеличения частоты.

У кластеров большой мощности приходится увеличивать количество рядов акустических систем по вертикали, а это приводит к возникновению дополнительной интерференции в вертикальной плоскости и при перемещении от кластера в сторону зала ощущаются широкие частотные зоны избыточного звукового давления в области СЧ, а на ВЧ становится заметным запаздывание прихода звука от разных акустических систем кластера.

За пределами рабочего сектора излучаемый звук достигает слушателя в виде реверберации и портит АЧХ соседних громкоговорителей интерференцией, или синфазно добавляется к акустической мощности соседних кабинетов, что повышает эффективность кластера.

Объединение акустических систем в радиальный кластер с целью покрытия широкого горизонтального сектора существенно меняет эффективность системы на разных частотах. В таблице показано, какой резерв мощности может быть сфокусирован в нужном направлении при построении кластера.

На этом простом примере видно почему появляется нехватка высоких частот, когда собирается кластер. В некогда популярных акустических системах Turbosound Flashlight эта неприятная особенность, если ее так можно назвать, доведена до предела.

Рассмотрим компактные линейные массивы с небольшой мощностью.

Данные массивы выполняются в виде вертикально вытянутого корпуса с размещенными на передней плоскости громкоговорителями. Имеется встроенный цифровой процессор для вычисления индивидуальной передаточной функции каждого громкоговорителя. Коррекция с помощью многоканального усилителя обеспечивается для каждого громкоговорителя системы.

А компания EAW не стала стоять в стороне и выпустила 2х полосную систему EAW DSA250, применяющую процессор и 16 каналов усиления для управления восемью НЧ динамиками и восемью ВЧ излучателями.

Разделение спектра на две полосы позволило разместить громкоговорители на оптимальном для каждого диапазона расстоянии. По сравнению с широкополосными излучателями диапазон углов управления диаграммой направленности увеличился в несколько раз. Акустическая система позволяет формировать вертикальную диаграмму направленности от 15 до 120°, регулируя направление излучения в диапазоне вертикальных углов ±30°.

А теперь перейдем к рассмотрению концертных линейных массивов.

На данный момент любой уважающий себя производитель акустических систем выпускает кабинеты этого типа. Состоит линейный массив из вертикальной колонны акустических систем, как правило порядком не менее четырех. Главный способ настройки звукового пространства таких массивов является придание самому массиву кривизны в вертикальной плоскости с помощью дополнительных средств, ведь коррекцией звукового поля может быть плавное изменение усиления с краев массива.

И о фазированных точечных источниках.

Компания EAW выпустила серию акустики EAW KF900 специально ориентированную на озвучивание пространства на расстоянии от 10 до 200 метров. Для реализации принципа фазированного точечного источника был создан большой слоеный радиальный кластер, где каждый слой акустических систем обслуживает свой частотный диапазон.

В процессе моделирования, измерения на месте и оптимизации формируется передаточная характеристика каждого излучателя и выстраивается точное распределение акустической мощности в пространстве. Для того чтобы на 8 кГц получить уровень 90 дБ на расстоянии 256 метров, система, с учетом затухания в воздухе, должна развивать звуковое давление 162 дБ/1 м, не превышая при этом допустимый уровень громкости на зрительских местах на расстоянии 15 метров.

И наконец рассмотрим горизонтальный арочный массив.

Американская компания L-Acoustics является первооткрывателем в технологии линейных массивов и первой представила на суд радиальный кластер из четырех кабинетов серии ARCS.

ВЧ секция выполнена с применением технологии формирования фазового фронта в виде горизонтальной дуги размером 22,5°. При установке четырех смежных кабинетов в горизонтальный кластер формируется непрерывный волновой фронт шириной 90°, исключающий интерференцию между соседними кабинетами.

Четвертый раздел мы назвали «Тонкости и особенности в работе линейных массивов»

Этот принцип использовался и ранее, однако зависимость направленности от частоты и появление интенсивных боковых лепестков диаграммы направленности ограничивали частотные свойства таких систем речевым диапазоном. Также существует распределение амплитуды и фазы сигнала на громкоговорителях в соответствии с функцией Бесселя. Основной недостаток такого линейного массива — пониженная излучаемая мощность, а для применения функции Бесселя количество излучателей должно быть равно пяти, ведь этого количества явно недостаточно для большинства случаев.

Рассмотрим поведение линейных источников.

Математические модели для предсказания диаграммы направленности бесконечной цепи излучателей существуют более 70 лет. В последние годы были созданы компьютерные модели, позволяющие предсказать частотную характеристику системы в конкретной точке пространства. Эти модели просто суммируют комплексные величины звукового давления от всех излучателей. Вот как это делается.

На данной подборке (выше) показаны диаграммы направленности линейного массива постоянной амплитуды и фазы в зависимости от отношения длины массива и длины волны. Эти диаграммы широкие для малых отношений l/?. С увеличением этого отношения растет направленность, и появляются боковые лепестки и нули. Как можно видеть, боковые лепестки имеют значительный уровень.

Бороться с ними можно, осуществляя затенение, или меняя распределение амплитуд вдоль массива таким образом, чтобы к краям массива амплитуда уменьшалась. Рассмотрим распределение амплитуды, показанное на рисунке ниже.

Мы видим, что амплитуда возбуждения линейного источника снижается на краях линейного излучателя, что сглаживает характер интерференции между крайними зонами излучателя.

Диаграммы направленности затененного массива показаны на рисунке ниже. Главный лепесток диаграммы стал шире, чем в случае одинаковой амплитуды, а боковые лепестки диаграммы значительно уменьшились.

А теперь посмотрим на 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 рисунке ниже, 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.

Далее, в следующей статье о линейных массивах мы продолжим разговор. Продолжение следует.

Источник

Большой массив формат линия стал стандартом для больших концертных площадок и на открытые фестивалях, где такие системы могут быть пролетами (фальсифицирован, приостановлен) от структурного пучка, цокольные опорной вышки или выключить высокую А-кадр фермы башни. Поскольку корпуса монтируются вместе и подвешиваются в одной точке, их сборка и прокладка кабеля более удобны, чем другие методы размещения громкоговорителей. Нижняя часть линейного массива обычно изогнута назад, чтобы увеличить дисперсию в нижней части массива и позволить звуку достичь большего количества членов аудитории. Как правило, шкафы, используемые в линейных массивах, имеют трапециевидную форму и соединяются специальным монтажным оборудованием.

Содержание

История

Многополосные элементы линейного массива в горизонтально ориентированном корпусе были предложены Джозефом Д’Апполито в 1983 году. Однако именно линейный массив V-DOSC компании L-Acoustics в середине 1990-х показал концертному миру более высокий уровень. а более плавная частотная характеристика может быть получена за счет меньшего количества ящиков в линейном массиве. Как только люди поняли, что в горизонтальной плоскости нет деструктивных помех и волны объединяются в основном синфазно в вертикальной плоскости, производители громкоговорителей начали гонку.

Теория

Теория линейных массивов основана на чистой геометрии и мысленном эксперименте « свободного поля », в котором звук может свободно распространяться без факторов окружающей среды, таких как отражения в помещении или температурное преломление.

На самом деле безразмерные точечные источники и одномерные линейные источники существовать не могут; однако для простоты расчеты могут быть выполнены на основе этих теоретических моделей. Таким образом, существует только определенное расстояние, на котором линейный источник конечной длины будет производить звуковое давление выше, чем точечный источник такой же громкости.

Помимо сужения вертикального покрытия, длина массива также играет роль в том, какие длины волн будут затронуты этим сужением дисперсии. Чем длиннее массив, тем более низкую частоту будет контролировать шаблон. На частотах ниже 100 Гц (длина волны 11,3 фута) линейный массив длиной менее примерно 3 метров начнет становиться всенаправленным, поэтому система не будет соответствовать теории линейных массивов на всех частотах. На частотах выше 400 Гц конусы драйвера сами становятся направленными, что снова нарушает предположения теории, а на высоких частотах многие практические системы используют направленные волноводы, поведение которых не может быть описано с помощью классической теории линейных массивов. Короче говоря, геометрия реальных линейных массивов аудиосигналов, используемых в системах громкой связи, может быть смоделирована только приблизительно с помощью теории линейных массивов и только в диапазоне 100–400 Гц.

Высокие частоты

Практические системы линейных массивов действуют как линейные источники только на низких и средних частотах. Для высоких частот необходимо использовать какой-то другой метод для достижения характеристик направленности, соответствующих характеристикам низких и средних частот. Наиболее практичным методом для систем усиления является использование волноводов (рупоров), соединенных с драйверами сжатия. Каждый рог должен иметь очень узкую вертикальную и очень широкую горизонтальную дисперсию.

Вместо того, чтобы использовать конструктивную и деструктивную интерференцию, рупоры достигают направленности, отражая звук в заданном шаблоне покрытия. В правильно спроектированной системе линейных массивов этот шаблон должен точно соответствовать низкочастотной характеристике направленности массива. Если вертикальная дисперсия массива составляет 60 градусов и имеется 12 ящиков, то каждый рупор должен иметь вертикальное покрытие 5 градусов. (Узкое вертикальное покрытие имеет то преимущество, что сводит к минимуму множественные приходы, которые могут ухудшить разборчивость.) Если это будет достигнуто, то волноводные элементы могут быть интегрированы в линейный массив и, при надлежащей эквализации и кроссоверах, луч высоких частот и конструктивная интерференция низких частот может быть выровнена так, чтобы результирующая матричная система обеспечивала постоянное покрытие.

Конфигурации

Спиральные решетки являются следующей разработкой J-решеток и имеют превосходную частотную характеристику из-за их аналогичной диаграммы направленности при сдвиге частот, при этом сохраняя преимущества длинного хода и заполнения, которые обеспечивают J-массивы. Идея состоит в том, что спиральные массивы изогнуты по всей длине массива, но кривая является прогрессивной. Это означает, что верх решетки почти прямой с углами в 1 ° между прямоугольниками и увеличивается внизу до 6-10 °. Хорошо спроектированная спиральная решетка может иметь почти постоянную диаграмму направленности с частотой, при этом некоторые небольшие лепестки отображаются на низких частотах.

Дизайн и оснастка

Производители обычно предоставляют электронную таблицу или специальную программу для проектирования массивов. Примеры включают L-Acoustics SOUNDVISION, Adamson Shooter, Electro-Voice LAPS (программное обеспечение для прогнозирования линейного массива), D&B Audiotechnik ArrayCalc и JBL Vertec Line Array Calculator. Ренкус Хайнц предлагает программу под названием EaseFocus. Он похож на EASE, но имеет только функции и вычисления, характерные для линейных массивов. EaseFocus имеет данные по большому количеству производителей, позволяя сравнить несколько акустических систем. Другие бренды линейных массивов, использующие EaseFocus, включают Bose Professional, Community Professional Loudspeakers, Electro-Voice, QSC, RCF и VUE Audiotechnik. Meyer Sound предлагает другое решение, предоставляя онлайн-систему под названием MAPP Online Pro. Nexo предлагает программное обеспечение для 3D-моделирования NS1.

Процесс проектирования начинается с ввода размеров помещения и необходимого уровня звукового давления. Затем программа предлагает количество и расположение ящиков. В качестве альтернативы для некоторых программ требуется ввести количество полей, что позволяет прогнозировать результирующие уровни звукового давления в различных частях комнаты.

После проектирования точки крепления подвешиваются к конструкции, за ними следуют цепные двигатели (или блоки), летающая рама и затем динамики. Отдельные коробки могут быть соединены по одному или установлены вместе на земле, а затем подняты. По мере подъема массива углы отдельных ящиков регулируются в соответствии с программой прогнозирования массива. На верхней раме может быть инклинометр для подтверждения угла наклона рамы или прикрепленный лазер, который указывает верхнюю точку прицеливания решетки.

Если высота или отсутствие точек крепления не позволяет динамикам летать, динамики обычно устанавливаются на сцене или на сабвуферах с использованием специальной рамы для штабелирования. Укладка линейных массивов обычна на небольших площадках и во временных установках. По сравнению с подвесными громкоговорителями, они требуют меньшего вертикального рассеивания для покрытия спереди назад, и результирующий массив будет иметь небольшую кривизну.

Источник