.jpg/1280px-Rock_am_Ring_2006_(cropped).jpg)
.jpg/1280px-JBL_VerTec_line_arrays_(4889_x_9_&_4880a_subs_x_4).jpg)
Линейный массив — это акустическая система, состоящая из ряда обычно идентичных громкоговорителей , установленных в линию и питаемых в фазе, для создания источника звука, близкого к линии . Расстояние между соседними динамиками достаточно близко, чтобы они конструктивно мешали друг другу, посылая звуковые волны дальше, чем традиционные громкоговорители с рупорной нагрузкой , и с более равномерно распределенной картиной выходного звука.
Линейные массивы могут быть ориентированы в любом направлении, но их основное применение в публичных выступлениях — вертикальные массивы, которые обеспечивают очень узкую вертикальную выходную диаграмму, полезную для фокусировки звука на аудиторию, не тратя выходную энергию на потолки или пустой воздух над аудиторией. Вертикальный линейный массив обычно демонстрирует широкую горизонтальную диаграмму, полезную для подачи звука большинству концертной аудитории. Напротив, горизонтальные линейные массивы имеют очень узкую выходную диаграмму по горизонтали, но высокую диаграмму по вертикали. Ряд сабвуферов вдоль переднего края концертной сцены может вести себя как горизонтальный линейный массив, если только подаваемый на них сигнал не отрегулирован (задержан, поляризован, выровнен) для формирования диаграммы иным образом. Громкоговорители могут быть спроектированы для горизонтального расположения, не ведя себя как горизонтальный линейный источник. [1]
Современные линейные массивы используют отдельные драйверы для высокочастотных, среднечастотных и низкочастотных полос пропускания . Для работы линейного источника драйверы в каждой полосе пропускания должны быть расположены на одной линии. Поэтому каждый корпус должен быть спроектирован так, чтобы они располагались близко друг к другу, образуя колонны, состоящие из высокочастотных, среднечастотных и низкочастотных динамиков . Увеличение количества драйверов в каждом корпусе увеличивает частотный диапазон и максимальный уровень звукового давления, в то время как добавление дополнительных коробок к массиву также снизит частоту, на которой массив достигает направленной диаграммы рассеивания.
Линейный массив большого формата стал стандартом для больших концертных площадок и фестивалей на открытом воздухе, где такие системы могут быть подвешены (установлены, подвешены) к структурной балке, опорной башне [2] или к высокой ферменной башне А-образной формы. [3] Поскольку корпуса устанавливаются вместе и подвешиваются к одной точке, их удобнее собирать и подключать кабелями, чем другие методы размещения громкоговорителей в массиве. Нижняя часть линейного массива, как правило, изогнута назад, чтобы увеличить рассеивание в нижней части массива и позволить звуку достичь большего количества зрителей. Обычно кабинеты, используемые в линейных массивах, имеют трапециевидную форму и соединены специализированным такелажным оборудованием. [4]
Эффект линейного массива сужения луча с ростом частоты был впервые продемонстрирован пионером акустики Гарри Олсоном . [5] Он опубликовал свои выводы в своей работе 1957 года «Акустическая инженерия» . [6] Олсон использовал концепции линейного массива для разработки колонки, в которой вертикально выровненные драйверы в одном корпусе производили среднечастотный выход в широкой горизонтальной и узкой вертикальной диаграмме направленности. Линейные массивы существуют уже более полувека, но до недавнего времени большинство из них были только голосового диапазона. Они применялись в помещениях с высокой реверберацией, где узкая вертикальная конструкция не позволяла возбуждать реверберирующее поле. [7] Многополосные элементы линейного массива в горизонтально ориентированном корпусе были предложены Джозефом Д'Апполито в 1983 году. [8] Однако этот продукт был популяризирован в основном линейным массивом V-DOSC компании L-Acoustics, представленным в 1992 году. [9] Это привело к открытию того, что более ровная и плавная частотная характеристика может быть получена из меньшего количества ящиков в линейном массиве. Вскоре отрасль также обнаружила, что в горизонтальной плоскости не наблюдается деструктивной интерференции, а в вертикальной плоскости волны в основном объединяются в фазе, что заставило многих производителей громкоговорителей быстро разработать собственную подобную продукцию. [7]
Теория чистого линейного массива основана на чистой геометрии и мысленном эксперименте « свободного поля », в котором звук может свободно распространяться независимо от факторов окружающей среды, таких как отражения в помещении или температурная рефракция.
В свободном поле звук, который имеет свое начало в точке ( точечный источник ), будет распространяться одинаково во всех направлениях как сфера. Поскольку площадь поверхности сферы = 4π r 2 , где r - радиус, каждое удвоение радиуса приводит к четырехкратному увеличению площади поверхности сферы. Результатом этого является то, что интенсивность звука уменьшается вчетверо при каждом удвоении расстояния от точечного источника. Интенсивность звука - это акустическая мощность на единицу площади, и она уменьшается с увеличением площади поверхности, поскольку акустическая мощность распространяется на большую площадь. Соотношение между двумя акустическими давлениями в децибелах выражается уравнением дБ = 20log(p1/p2), поэтому при каждом удвоении расстояния от точечного источника p1 = 1 и p2 = 2, таким образом, происходит уменьшение звукового давления примерно на 6 дБ.
Линейный источник — это гипотетический одномерный источник звука, в отличие от безразмерного точечного источника. Поскольку линейный источник распространяет звук одинаково во всех направлениях в свободном поле, звук распространяется в форме цилиндра, а не сферы. Поскольку площадь поверхности изогнутой поверхности цилиндра = 2π rh, где r — радиус, а h — высота, каждое удвоение радиуса приводит к удвоению площади поверхности, таким образом, интенсивность звука уменьшается вдвое с каждым удвоением расстояния от линейного источника. Поскольку p1 = 1 и p2 = 4 для каждого удвоенного расстояния, это приводит к уменьшению звукового давления примерно на 3 дБ. [10] [11]
В реальности безразмерные точечные источники и одномерные линейные источники не могут существовать; однако, для простоты, расчеты можно делать на основе этих теоретических моделей. Таким образом, существует только определенное расстояние, где линейный источник конечной длины будет производить звуковое давление выше, чем такой же громкий точечный источник.
Интерференционная картина — это термин, применяемый к картине дисперсии линейного массива. Это означает, что когда вы устанавливаете несколько громкоговорителей вертикально, вертикальный угол дисперсии уменьшается, поскольку отдельные драйверы не совпадают по фазе друг с другом в позициях прослушивания вне оси в вертикальной плоскости. Чем выше стек, тем уже будет вертикальная дисперсия и тем выше будет чувствительность на оси. Вертикальный массив драйверов будет иметь ту же горизонтальную полярную диаграмму, что и один драйвер.
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. [7] На частотах ниже 100 Гц (длина волны 11,3 фута (3,4 м)) линейный массив, который составляет менее примерно 3 метров в длину, начнет становиться всенаправленным, поэтому система не будет соответствовать теории линейных массивов на всех частотах. [12] Выше примерно 400 Гц сами конусы драйверов становятся направленными, снова нарушая предположения теории, и на высоких частотах многие практические системы используют направленные волноводы, поведение которых невозможно описать с помощью классической теории линейных массивов. Короче говоря, геометрия реальных линейных массивов аудио, используемых в системах оповещения, может быть смоделирована только приблизительно с помощью теории линейных массивов и только в диапазоне 100–400 Гц. [12]
Практические системы линейных массивов действуют как линейные источники только на низких и средних частотах. Для высоких частот необходимо использовать какой-то другой метод, чтобы достичь направленных характеристик, соответствующих характеристикам низких и средних частот. Наиболее практичным методом для систем усиления является использование волноводов (рупоров), соединенных с компрессионными драйверами. Каждый рупор должен иметь очень узкую вертикальную и очень широкую горизонтальную дисперсию.
Вместо использования конструктивной и деструктивной интерференции, рупоры достигают направленности, отражая звук в указанную схему покрытия. В правильно спроектированной системе линейного массива эта схема должна точно соответствовать низкочастотной направленной характеристике массива. Если вертикальная дисперсия массива составляет 60 градусов и имеется 12 коробок, то каждый рупор должен иметь вертикальное покрытие 5 градусов. (Узкое вертикальное покрытие имеет то преимущество, что оно минимизирует множественные прибытия, которые могут повредить разборчивости.) Если это достигнуто, то элементы волновода могут быть интегрированы в линейный массив, и с надлежащим выравниванием и кроссоверами луч от высоких частот и конструктивная интерференция низких частот могут быть выровнены так, чтобы полученная система массива обеспечивала постоянное покрытие. [13]
Две конфигурации, которые используются редко, это прямой и изогнутый массив. Проблема с изогнутыми массивами заключается в том, что они не очень хорошо подходят для среднестатистического места проведения мероприятия. В то время как нижняя половина будет наклонена вниз, чтобы обеспечить дополнительное покрытие в местах, близких к передней части сцены, верхняя половина будет наклонена вверх к потолку. Кроме того, проблема с прямыми линейными массивами заключается в том, что луч слишком узкий на высоких частотах. Решением для использования лучших характеристик обоих массивов является использование криволинейного или «J»-массива. Он состоит из прямой части и изогнутой части, обычно в нижней части. Это обеспечивает дальний прямой компонент линии для людей, находящихся относительно далеко, в то время как кривая в нижней части действует как заполнение для области под массивом, которая в противном случае была бы проигнорирована
Спиральные решетки являются следующим развитием J-решеток и имеют превосходную частотную характеристику из-за их похожей полярной диаграммы на смещающихся частотах, при этом сохраняя преимущества длинного хода и заполнения, которые обеспечивают J-решетки. Концепция заключается в том, что спиральные решетки изогнуты по всей длине решетки, но кривизна прогрессивная. Это означает, что верхняя часть решетки почти прямая с углами 1° между ящиками и увеличивается внизу до 6° и примерно 10°. Хорошо спроектированная спиральная решетка может иметь почти постоянную диаграмму направленности с частотой, с некоторыми небольшими лепестками, проявляющимися на низких частотах. [14]
Линейные массивы большого формата предназначены для туров по аренам и амфитеатрам, больших площадок и фестивалей на открытом воздухе. Эти корпуса обычно включают несколько вертикально выровненных высокочастотных компрессионных драйверов и несколько среднечастотных и низкочастотных драйверов, расположенных симметрично вокруг компрессионного драйвера. Низкочастотный драйвер обычно имеет диаметр 15 или 18 дюймов. Линейные массивы среднего формата обычно двух- или трехполосные и используют низкочастотные драйверы диаметром 10 или 12 дюймов. Горизонтальное покрытие обычно составляет 90 градусов, но некоторые системы используют более узкие коробки в верхней части или более широкие коробки в нижней части массива. Используя переходную раму (которая выравнивает такелаж в разнородных системах), системные инженеры иногда могут подвешивать коробку среднего формата под коробкой большого формата, чтобы охватить ближайших членов аудитории. Корпуса колонок от разных производителей не смешиваются, потому что каждая система имеет определенное «звучание», которое может быть общим для одного производителя.
Производители обычно предоставляют электронную таблицу или пользовательскую программу для проектирования массивов. Примерами являются L-Acoustics SOUNDVISION, [15] Adamson Blueprint, [16] Electro-Voice LAPS (Line Array Prediction Software), [17] d&b audiotechnik ArrayCalc и JBL Vertec Line Array Calculator. [18] Renkus Heinz предлагает программу под названием EaseFocus. Она похожа на EASE, но имеет только функции и расчеты, специфичные для линейных массивов. EaseFocus содержит данные для большого количества производителей, что позволяет сравнивать несколько акустических систем. Другие бренды линейных массивов, которые используют 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. [19] Nexo предлагает свое программное обеспечение для 3D-моделирования NS1. EAW также предлагает собственное программное обеспечение под названием Resolution.
Процесс проектирования начинается с ввода размеров помещения и требуемого уровня звукового давления. Затем программа предлагает количество и расположение коробок. В качестве альтернативы, некоторые программы требуют ввода количества коробок, и она спрогнозирует итоговые уровни звукового давления в разных частях помещения.
После проектирования точки крепления подвешиваются к конструкции, затем следуют цепные двигатели (или блоки), летающая рама и затем динамики. Отдельные коробки могут быть соединены по одной или смонтированы вместе на земле, а затем подняты. По мере подъема массива углы отдельных коробок корректируются в соответствии с программой прогнозирования массива. Верхняя рама может иметь инклинометр для подтверждения угла рамы или прикрепленный лазер, который указывает верхнюю точку прицеливания массива.
Если высота или отсутствие точек крепления не позволяет подвесить динамики, динамики обычно устанавливаются на сцене или на сабвуферах [20] с использованием специальной рамы для укладки. Укладка линейных массивов распространена на небольших площадках и во временных инсталляциях. По сравнению с подвесными динамиками, им требуется меньше вертикальной дисперсии для покрытия спереди назад, и полученный массив будет иметь меньшую кривизну.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )