Projektant : inż. BOLESŁAW KUSIAK ul. Junaków 2/19 44-10

PROJEKTU SYSTEMU ELEKTROAKUSTYCZNEGO
HALI SPORTOWEJ
OPRACOWAŁ :
Projektant : inż. BOLESŁAW KUSIAK ul. Junaków 2/19
44-100 GLIWICE
Projektant : inż. MICHAŁ OLEMPA ul. Kozielska 89/7
44-121 GLIWICE
Utwór nie może być powielany i rozpowszechniony, w jakiekolwiek formie i w jakikolwiek sposób , bez
pisemnej zgody autora
-
-
Normatywy , zalecenia krajowe i zagraniczne z dziedziny akustyki wnętrz .
Akustyka Architektoniczna - J. Sadowski PWN
Teoria Fal i Układów Akustycznych - I. Malecki PWN
Urządzenia i systemy audiowizualne , wizyjne i telewizyjne .
Norma Międzynarodowa PN/CEI/IEC 574-2
Hale Sportowe . Wytyczne programowa-funkcjonalne .
W. Zabłocki W-wa 97
Audio Systemy Design and Installation - P. Giddings Sams&Co
Ease - Industry Stand for Sound Reinfcment Modeling .
Acoustic Design Ahnert . Berlin 2000
BS7827
WSTĘP:
1.Ogólne wiadomości o konieczności stosowania urządzeń nagłaśniających
Stosowanie urządzeń nagłaśniających konieczne jest we wszystkich tych przypadkach, gdy
poziom ciśnienia sygnału akustycznego przekazywanego ze źródła do odbiornika- słuchacza
jest niewystarczający dla zarejestrowania tego sygnału na wymaganym poziomie
informacyjnym. W sytuacjach takich zagubiona zostaje pewna ilość informacji zawarta w
sygnale, co powoduje, że nie jest on poprawnie rozumiany, występują przekłamania jego
treści. Rejestracja sygnałów na zbyt niskim poziomie informacyjnym uniemożliwia również
jego dalszą obróbkę, co przekreśla potencjalną możliwość odtworzenia tego sygnału w stanie
pierwotnym.
Fala akustyczna propagujaca się w przestrzeni otwartej dociera do odbiornika w postaci
bezpośredniej, której poziom ciśnienia obniża się o 6 dB przy podwojeniu odległości
odbiornika od źródła. Przy mowie normalnej, której poziom wyznaczono na przykład na
L1=65 dB w odległości 1m od mówcy, w odległości 10m wartość L10=45 dB, a w odległości
20m L20=39dB ( w obliczeniach pominięto parametr nieznacznego tłumienia fali przez
ośrodek).
Wartości poziomów tych sygnałów są już tak małe, że nawet przy małych zewnętrznych
zakłóceniach akustycznych sygnał użyteczny ginie w szumie. Głośne wołanie lub krzyk tylko
w niewielkim stopniu powiększa zakres odległości od źródła, w którym sygnał jest w pełni
zrozumiały.
Uogólniając należy stwierdzić, że poprawny odbiór sygnału akustycznego zarówno przez
człowieka oraz urządzenie rejestrujące wymaga określonej dynamiki tego sygnału ( minimum
20 dB) w stosunku do poziomu zakłóceń. Jeżeli nie ma możliwości obniżenia poziomu
zakłóceń, przy wymaganiu zachowania pełnej treści informacji sygnału, to zwiększenie jego
zasięgu możliwie jest jedynie przez znaczny wzrost mocy promieniowania źródła. Efekt ten
można osiągnąć tylko poprzez zastosowanie odpowiednich urządzeń nagłaśniających.
1. Uwarunkowania akustyczne źródeł dźwięku przy nagłasnianiu:
1.1 W klasycznym torze elektroakustycznym szczególną rolę odgrywa jego ostatni
element - głośnik. Wynika to przede wszystkim z faktu, że to właśnie głośnik w
największym stopniu wpływa na parametry transmitowanego sygnału. Głośnik
również może wpływać na przestrzenną percepcję sygnału i to nie tylko w wyniku
wprowadzonych zmian, na przykład w jego barwie, ale przede wszystkim w wyniku
jego tzw. parametrów kierunkowych. W środowisku sprężystym energia mechaniczna
układu drgającego zmienia się w energię akustyczną i może rozchodzić się w różnych
kierunkach. Charakterystyka kierunkowa źródła przedstawia rozkład pola
akustycznego wokół źródła dla sygnału sinusoidalnego ( tonów).
W celu otrzymania układu odniesienia należy wyznaczyć oś główną dla danego źródła.
Źródła dźwięku używane w technice w większości przypadków można sprowadzić do
obrotowej powierzchni drgającej. Osią główną jest wtedy oś symetrii źródła. Jej zwrot
wybiera się w kierunku największego promieniowania. Dla źródła niesymetrycznego oś
główna przebiega w kierunku maksymalnego jego promieniowania.
1.2 Wskaźnik kierunkowości:
W celu ilościowej oceny charakterystyki kierunkowej wprowadzono pojęcie wskaźnika
kierunkowości Q, który definiuje stosunek ciśnienia akustycznego p w danym kierunku
obszaru do ciśnienia akustycznego p0 w kierunku osi głównej, w tej samej odległości r od
źródła.
1.3 Współczynnik kierunkowości oraz zysk kierunkowy:
Charakterystyka kierunkowa w pełni opisuje przestrzenny rozkład energii akustycznej
wytworzonej przez źródła dźwięku znajdujące się w przestrzeni otwartej. Jednak
przedstawienie charakterystyki kierunkowej źródła nie zawsze jest praktyczne. Z tego
powodu konieczne staje się wprowadzenie innych wielkości, tzw. Współczynnika
kierunkowości K i związanego z nim zysku kierunkowości Gk. Współczynnik
kierunkowości K zdefiniowano jako stosunek mocy Na źródła bezkierunkowego,
wytwarzającego w odległości r0 ciśnienie p0, do mocy badanego źródła Nak, które na
swojej osi głównej w tejże odległości r0 wytwarza identyczne ciśnienie akustyczne równe
p0
Na
K= Nak
Gdzie,
Na – moc źródła bezkierunkowego
Nak – moc źródła badanego
Na, Nak { W }
Wartość współczynnika kierunkowości K wskazuje, ile razy moc źródła posiadającego
określone właściwości kierunkowe powinna być mniejsza w stosunku do mocy źródła
bezkierunkowego, aby źródła te, w danej odległości r., wytwarzały równe natężenia
dźwięku I, i jest to wyrażone wzorem:
Gk= 10 log K
Gdzie: K – współczynnik kierunkowości
1.4 Źródła kuliste:
Do najprostszych źródeł dźwięku należą źródła kuliste. Źródłem zerowego rzędu
nazywamy nieskończenie małą kulę pulsującą promieniowo. Powierzchnie jednakowych
amplitud i faz dla źródła mają kształt współśrodkowych kul. Fizycznie źródła takie
realizujemy poprzez kule pulsujące o nieskończonych wymiarach. Drgania takiej kuli
przebiegają w ten sposób, że jej promień zmienia się okresowo i jednakowo we
wszystkich kierunkach, przy czym środek kuli pozostaje nieruchomy. Charakterystyka
kierunkowości źródła punktowego oraz kuli pulsującej o skończonych wymiarach jest
jednakowa we wszystkich kierunkach, a wiec są to źródła bezkierunkowe o
Q = 1, D = 0dB, K = 1 GK = 0 dB.
1.5 Dipol Akustyczny:
Dipol akustyczny, zwany również źródłem pierwszego rzędu, składa się z dwóch źródeł
zerowego rzędu ( punktowych ) promieniujących z równym natężeniem, oddalonych od
siebie o 2d na osi głównej, a drgających w fazach przeciwnych. Podobnie jak źródłu
zerowego rzędu w układach fizycznych odpowiada jemu kula pulsująca, dipolowi
akustycznemu odpowiada kula drgająca. Z tego wynika, że w odróżnieniu od źródła
zerowego rzędu, dipol akustyczny jest źródłem emitującym falę akustyczną wyraźnie
kierunkową.
Wartość współczynnika kierunkowości dla dipola akustycznego wynosi K=3. Natomiast
zysk kierunkowy dla tego typu źródła wynosi GK = 4,8 dB.
1.6 Tłok kołowy w odgrodzie:
Tłokiem drgającym nazywamy płaszczyznę, która porusza się jako jedna całość.
Właściwości takiego źródła zależą od kształtu i wielkości powierzchni, rozkładu
prędkości drgań na określonej powierzchni oraz współdziałania ich obu powierzchni.
Membrana głośnikowa jest takim przykładem. W technice spotykane są tłoki: okrągłe,
eliptyczne, prostokątne. Przebieg charakterystyk kierunkowych drgającej płaskiej
membrany, o promieniu a, liczbie falowej k, wynosi:
- dla częstotliwości niskich źródła są bezkierunkowe – ka =0,5
- dla wzrostowych częstotliwości zwiększa się ostrość kierunkowa – ka =1,25
- przy wysokich częstotliwościach dla głównego maksimum pojawia się maksimum
boczne, ka2,0
Z tego wynika, że dla uzyskania wyraźnej kierunkowości promieniowania pojawia się
maksimum wartości bocznych.
1.7 Membrana stożkowa:
W tym przypadku element promieniujący posiada kształt stożka. Generalnie
kierunkowość membrany stożkowej jest nieco mniej ostra od drgającego tłoka. Jednak ich
postać zależy od ilości częstotliwości drgań.
1.8 Grupa źródeł:
Własności kierunkowe membrany stożkowej, tłoka wykazują, ze wąską charakterystykę
można otrzymać w przypadku, gdy wymiary źródła są porównywalne do długości
promieniowanych fal. Warunek ten w praktyce jest niewygodny. Ponieważ trzeba także
zagwarantować kierunkowosć promieniowania w zakresie niskich i średnich
częstotliwości. Dobrym rozwiązaniem jest, dla uzyskania własności kierunkowych w
całym zakresie częstotliwości, grupa źródeł ułożonych w jednej linii. Każde ze źródeł
pracuje samodzielnie i może nie posiadać żadnych własności kierunkowych.
Najprostszym przykładem jest para pracujących synfazowo źródeł kulistych,
umieszczonych względem siebie w małej odległości.
Wskaźnik kierunkowości źródła liniowego utworzonego z pary źródeł jest opisany
równaniem:
Q=cos (d/cos)
W ogólnym zastosowaniach można spotkać się z dowolną ilością n jednakowych źródeł
kulistych rozmieszczonych wzdłuż prostej w równych odległościach d od siebie.
Ponieważ wraz ze wzrostem liczby źródeł kulistych n zwiększa się kierunkowość
promieniowania źródła liniowego. W praktyce tego typu rozwiązania mają zastosowanie
w kolumnach głośnikowych o n ilości źródeł. Efektem tego typu rozwiązań jest to, że w
płaszczyźnie prostopadłej do osi kolumny charakterystyka kierunkowa jest zbliżona do
źródła dipolowego. Energia akustyczna promieniowana przez kolumnę jest skupiona w
wąskiej wiązce w płaszczyznie poziomej a szerokiej w płaszczyźnie poziomej. Jest to
dobre rozwiązanie do pracy w płaszczyźnie pionowej lub prawie pionowej dla źródeł. Kąt
promieniowania jest duży. Jednak w położeniu poziomym właściwości te przestają
odgrywać wiodącą role.
2. Uwarunkowania akustyczne przestrzeni nagłaśnianych:
2.1 Uwarunkowania- wymagania w bardzo ogólnym pojęciu, można w przybliżeniu
sprowadzić do:
- równomiernego rozkładu energii dźwiękowej w całej rozważanej przestrzeni
- eliminowanie efektów prowadzących do powstawania echa
- ustalenie w przestrzeni odpowiedniego stosunku dźwięku emitowanego przez
przetworniki do dźwięku odbitego
- zabezpieczenie przestrzeni od zewnętrznych zakłóceń akustycznych
- zapewnienie dobrej zrozumiałości tekstu słownego i muzycznego
2.2Maksymalny i minimalny poziom dźwięku:
Maksymalna ( Lmax.) i wartość minimalna ( Lmin.) poziom dźwięku odtwarzanego w
przestrzeni nagłośnionej określany jest przy nominalnej mocy układu nagłaśniającego.
Parametr Lmax i Lmin. Odnoszą się wyłącznie do dźwięku bezpośredniego, to oznacza, że
pomija się dźwięk odbity jako źródło zakłóceń. Przez powierzchnię nagłośnioną w
wyselekcjonowanej przestrzeni rozumie się powierzchnię poprowadzoną na wysokości
głów słuchaczy, dla osób siedzących wartość równa 1m, a dla stojących 1,50.
Maksymalny i minimalny poziom zależy od przeznaczenia systemu nagłaśniającego. Dla
przykładu, jeżeli ma on przekazywać nagranie orkiestry,poziom dźwięku powinien
oscylować w wartości ok.90 dB. Jednak, gdy dodatkowo będą przekazywane komunikaty
słowne należy zachować rezerwę o ok.10 dB. Przekazywanie informacji słownej wiąże się
ze zdefiniowanym pojęciem zrozumiałości mowy. W ogólnej krótkiej charakterystyce,
warunek dobrej zrozumiałości mowy uważa się za podstawowe kryterium przy ocenie
własności transmisji sygnału przeznaczonego do przekazywania sygnału mowy.
Niespełnienie tego warunku dyskwalifikuje tor nawet w sytuacji, gdy inne parametry
byłyby bardzo dobre.
2.3 Zakłócenia akustyczne:
Zakłócenia akustyczne w przestrzeni nagłaśnianej rozumie się wszelkiego rodzaju
niepotrzebne dźwięki dochodzące do wyznaczonej przestrzeni. Źródła zakłóceń mogą być
związane z układami elektrycznymi, wentylacyjnymi, komunikacyjnymi. Odbiór muzyki
w warunkach występowania zakłóceń akustycznych wymaga, aby poziom generowanej
muzyki maskował zakłócenia. W sytuacji, gdy nie jest to możliwe, należy uznać daną
przestrzeń jako nie nadającą się do słuchania muzyki.
Dla przestrzeni, w której transmitowany będzie sygnał mowy występują mniej
rygorystyczne warunki. Kryterium podstawowym jest jakość całego toru włącznie z
przestrzenią nagłaśnianą i warunkiem jest zrozumiałość transmitowanego sygnału mowy.
Zrozumiałość mowy jest określona przez wyrazistość mowy. Jest on zdefiniowany jako
stosunek poprawnie odebranych przez słuchacza elementów fonetycznych do całkowitej
liczby przekazywanych elementów. Poprzez elementy fonetyczne rozumie się zgłoski,
słowa, cyfry, zdania, logotony. Wyrazistość jest poszerzoną o elementy zdaniowe, słowne,
zgłoskowe. Tabela przedstawia zależność między zrozumiałością mowy a jej
wyrazistością
Wyrazistość w %
Zrozumiałość
Zgłoskowa
Dopuszczalna
Dostateczna
Dobra
Bardzo Dobra
25-40
40-50
50-80
 80
Słowna
75-87
87-93
93-98
≥ 98
Jednak treść przekazywanej informacji może w istotny sposób zmienić podane wartości.
Dla przykładu, przy przekazywaniu informacji słownej przez pracownika ruchu na
poziomie 40% zapewnia już dobrą lub bardzo dobrą zrozumiałość. Ten parametr zostanie
bliżej określony w dalszej części.
W niektórych przypadkach jakość transmisji sygnału mowy jest oceniana z punktu
widzenia naturalności i jakości brzmienia mowy. Oznacza to, że dodatkowym kryterium
jest możliwość rozpoznawania głosu.
Między kryterium wyrazistości W oraz czasem koniecznym do pełnego zrozumienia
mowy T, o określonej zawartości informacyjnej, w różnych warunkach jego transmisji
zachodzi zależność:
W≈ 1/t
Tak wiec wskaźnik wyrazistości jest wielkością, która określa maksymalną prędkość
przekazywania informacji za pomocą sygnału mowy. Należy zaznaczyć, że w tym ujęciu
wskaźnik wyrazistości jest wielkością oceniającą cały tor transmisji łącznie z
odbiornikiem sygnału, czyli słuchaczem.
Najbardziej znaczący wpływ na zrozumiałość mowy mają częstotliwości środkowe
pełnego zakresu dynamiki. Zmniejszenie zawartości informacyjnej sygnału poprzez
ograniczenia jego amplitudy pogarsza jakość brzmienia sygnału mowy, a w bardzo małym
stopniu wpływa na jego zrozumiałość.
Jedna z metod zwiększenia zrozumiałości transmisji mowy jest obniżenie zakłóceń oraz
kompresje zakresu dynamiki sygnału.
2.4 Nierównomierność nagłaśniania:
Nierówny poziom nagłaśniania ΔLn jest definiowany jako różnica maksymalnego Lmax i
minimalnego Lmin. poziomu dźwięku w przestrzeni nagłaśnianej. W ogólności można
wyróżnić dwie jej części, podstawową i interferencyjną. Cześć podstawowa związana jest
z rozkładem poziomu dźwięku bezpośredniego w przestrzeni nagłaśnianej, a
interferencyjna z poziomem dźwięku interferencyjnego pochodzącego od różnych źródeł.
W rezultacie całkowity poziom dźwięku zmienia się przy przejściu od punktu do punktu.
Wielkość tych zmian jest zależna od częstotliwości sygnału. Przy transmisji mużyki
podstawowa składowa nierówności przestrzeni nagłaśnianej nie powinna być większa od
4 dB. Przy transmisji mowy obliczenia do określenia zrozumiałości mowy uwzględniają
minimalny wymagany poziom dźwięku bezpośredniego w przestrzeni nagłaśnianej,
pomijając wielkości nierównomierności nagłaśniania. W praktyce nierówność ta powinna
być niewielka.
2.5 Nierównomierność charakterystyki częstotliwościowej:
Przy omawianiu zniekształceń procesu transmisji występują zniekształcenia liniowe
nazwane zniekształceniami tłumienia. Powodują one, że stosunek sygnału amplitudy
składowej na wyjściu do składowej na wejściu nie jest wielkością stałą.
Dopuszczalne zniekształcenia liniowe charakterystyki częstotliwościowej określono na
drodze eksperymentalnej. Jednak przy określaniu tych wartości należy mieć na uwadze
względy praktyczne: techniczne, eksploatacyjne, ekonomiczne. Bywa, że ingerencja w
zniekształcenia jednego rodzaju powoduje zmiany w wartościach pozostałych.
Globalizując problem dopuszczalnych zniekształceń liniowych w wyniku badań ustalono
zniekształcenia dopuszczalne dla różnych klas jakości toru.
Parametry toru
Klasa jakości
Sygnał muzyki
Pasmo
Transmisji
[ Hz ]
Bardzo dobry
Dobry
Dostateczny
Dopuszczalny
30-15000
50-10000
100- 6300
200-4000
Ni równości
na krańcach
[ dB]
6
6
16
16
Sygnał mowy
Pasmo
transmisji
[ Hz]
Nierówności
na krańcach
[ dB]
50-10000
100 -6000
300 -3400
400 -2500
+/- 3
+/- 3
+/- 3
+/- 3
W obu rozważanych przypadkach główny obszar zniekształceń jest związany z jego
częscią akustyczną to znaczy przestrzenią, w której sygnał jest nadawany, odtwarzany.
Przy nagłaśnianiu sal koncertowych wymagana jest jakość pierwsza,
Przy nagłaśnianiu przestrzeni otwartej sygnałem muzycznym – druga klasa
Przy nagłaśnianiu przestrzeni otwartej sygnałem mowy – druga lub trzecia klas toru.
2.6 Zwartość nagłośnienia:
Poprzez zwartość rozumie się nieobecność w przestrzeni nagłaśnianej szkodliwego echa,
jakim jest echo słyszalne przez odbiornik znajdujący się w danej przestrzeni. Przy
transmisji muzyki wymaga się echa niesłyszalnego tzw. Szkodliwego, natomiast przy
transmisji sygnału mowy poziom echa szkodliwego jest zdeterminowany przez stopień
zrozumiałości sygnału.
2.7 Szerokość pasma i dynamika charakterystyki częstotliwościowej:
Poprzez określenie szerokości pasma charakterystyki częstotliwościowej toru
nagłaśniającego daną przestrzeń rozumie się przede wszystkim jej zastosowania.
Najbardziej spotykanym podziałem jest transmisja mowy, muzyki, lub mowy i muzyki.
Punktem wyjściowym jest ustalenie progu słyszalności sygnałów akustycznych. Dolny
próg słyszalności ( próg czułości słuchu ) oraz jej antagonizm górny próg słyszalności
wyznaczają obszar słyszalności sygnału akustycznego w zakresie częstotliwości jak i
natężeniu. Zakres częstotliwości i poziomu natężenia dźwięku mowy pokrywa obszar
ograniczony od dołu przez częstotliwość około 100 Hz( dla głosu męskiego) i 200 Hz (
dla głosu kobiecego) a od góry przez częstotliwości 10 kHz i 12kHz. Dynamika dźwięku
mowy zawarta jest w zakresie od 20 dB ( szept) do 80 dB 9 mowa głośna). Maksimum
energii sygnału mowy jest związana z pasmem 120Hz ( męski) i 240 Hz ( kobiecy). W
tabeli poniżej zestawiono dane przedstawiające wpływ zawężenai szerokości pasma
mowy na energię sygnału mowy. Z przedstawionych danych wynika, że połowa energii
sygnału mowy przypada na pasmo 100-350 Hz, a druga połowa jest zawarta w paśmie
350-10000 Hz. Ograniczenie pasma przez dolną granice graniczną 350 Hz prowadzi do
zmniejszenia wyrazistości sygnału mowy o około 3% przy zmniejszeniu energii
transmitowanego sygnału o około 50%. W przypadku ograniczenia pasma sygnału od
dołu częstotliwością 2000 Hz następuje zmniejszenie energii transmisji sygnału o 90%, a
wyrazistości o 60%.
Dolna częstotliwość
[ Hz]
100
200
300
500
1000
2000
Wskaźnik wyrazistości
[%]
100
98
96
93
83
40
Procentowy udział energii
[%]
95
80
55
35
17
8
Pzredstawione dane wskazują ze przy wykorzystaniu transmisji tylko do sygnału mowy (
kiedy kryterium jakości toru związane jest zrozumiałoscią ), pasmo transmisji może być
wąskie 300-3400 Hz. Przy transmisji mowy naturalnej zachowując jej brzmienie wymaga się
pasma 100-8000 Hz. W sytuacji, gdy transmisja ma uwzględnić także i muzykę praktyka
wskazuje na pasmo, co najmniej w zakresie 70-15000 Hz ( pominięto dolne pasma np.
kontrabasu).
3.0 System nagłaśniania:
3.1 Układ rozmieszczenia głośników:
Zaprojektowanie odpowiedniego typu-układu głośników oraz ich rozplanowanie w
przestrzeni zależy od aplikacji dla urządzeń oraz warunków związanych z nagłaśnianą
przestrzenią. Występują tu dwa pojęcia: nagłaśnianie dźwiękiem, wzmocnienie dźwiękiem.
Pierwszy oznacza przekazywanie sygnałów akustycznych do wyspecyfikowanych obszarów,
Jednak źródło znajduje się poza wyspecyfikowanym obszarem. Drugi oznacza wzmocnienie
sygnału akustycznego ze źródła w wyspecyfikowanym obszarze. Układ wzmocnienia
dźwięku zawierają w sobie urządzenia nagłaśniające, i w układach wzmocnienia źródło
pierwotne znajduje się w przestrzeni. Z tą aplikacją jest związany termin spięcia
akustycznego, który może występować w danym układzie. Biorąc pod uwagę współzależność
między przestrzenią nagłaśnianą i pierwotnym źródłem dźwięku rozróżnia się:
- urządzenia do wzmocnienia źródła dźwięku będącego w zasięgu wzroku odbiornika i
który słyszy dźwięk pierwotny
- urządzenia do wygenerowania efektów dźwiękowych z możliwością oddzielenia
miejsca dla słuchacza od źródła
- urządzenia do transmisji sygnałów nie lokalizowanych przez odbiornik
W każdym z tych elementów projekt rozmieszczenia głośników musi zagwarantować:
- równomierne nagłaśnianie całej przestrzeni,
- niwelacje cienia akustycznego
- unikniecie odbić fal wypromieniowanych przez głośnik prowadzących do powstania
zakłóceń
Przy doborze głośników należy uwzględnić:
- miarę ostrości dla danego obszaru
- przebieg charakterystyki przenoszenia
- przebieg charakterystyki kierunkowej
- sprawność
- moc znamionowa
- wymiary
W ogólnym zarysie rozróżnia się dwie grupy głośników, kierunkowe i bezkierunkowe.
Głośniki kierunkowe są wykorzystywane w aplikacjach do wzmocnienia dźwięku są to
głośniki tubowe oraz kolumny głośnikowe. Ze względu na pasmo przenoszenia głośniki
tubowe stosuje się w sytuacji, gdy nie wymaga się transmisji sygnałów o niskich
częstotliwościach. Głośniki bezkierunkowe stosuje się w aplikacjach, gdy potrzeba
równomiernie nagłośnić dany obszar.
W praktyce stosuje się cztery typy rozmieszczenia głośników:
- Centralny
- decentralny
- strefowy
- mieszany
3.2 Układ centralny:
System ten polega na rozmieszczeniu głośników w przedniej części przestrzeni nagłośnianej.
W przypadku obszarów otwartych jest to frontowa część obszaru. Idea stosowania tego
układu powoduje spójność wrażeń optycznych i akustycznych odbieranych przez słuchaczy.
Pozytywem tego rozwiązania przy zastosowaniu głośników kierunkowych jest wzrost
odległości rk w stosunku do odległości krytycznej, co powoduje wzrost przejrzystości i
zrozumiałości. Krótki czas wewnętrznego nagłośnienia powoduje, że cała energia oddziałuje
na słuchacza jako dźwięk bezpośredni. W sytuacjach, gdy obszar nagłośnienia jest dość długi
stosuje się pojedyncze głośniki, dla których przydziela się odpowiednie fragmenty.
3.3 Układ decentralny:
Polega on na rozmieszczeniu większej liczby głośników w całym obszarze przestrzeni
nagłaśnianej. Celem uzyskania równomiernego nagłośnienia obszaru stosuje się głośniki o
małej ostrości. System decentralny może posiadać pojedynczy rząd głośników lub podwójny.
Ilość rzędów jest zależna od szerokości i wysokości pomieszczenia.
3.4 Układ strefowy:
W sytuacjach transmisji sygnałów akustycznych nie wymagających lokalizcji źródła dźwięku
od słuchacza stosuje się strefowy układ rozmieszczenia głośników. W układzie strefowym
stosuje się głośniki centralnie promieniujące wokół osi mocowania.
3.5 Układ mieszany:
Ten układ zawiera w sobie elementy układu centralnego i decentralnego. Stosowany jest w
sytuacjach, gdy żaden z wymienionuch układów nie spełnia wymagań stawianych systemowi
nagłaśniania.
-
4. Opis obiektu:
Przedmiotem doboru nagłośnienia jest wnętrze Hali Sportowej Pracowni Projektowej MP
PROJECT MIROSŁAW PACEK ul. Grabowskiego 13/6, 31-126 Kraków.
Projekt systemu nagłośnieniowego jest docelowo przewidziany dla imprez sportowych i
słowno - muzycznych jak np. akademie z udziałem muzyki mechanicznej.
PARAMETRY HALI
Długość hali : 38,94 m
Szerokość hali : 19,60 – 26,19 m śr.a –22,89 m
Wysokość hali : 8,50 – 10,00 m ( max ) śr.a – 9,25 m
Powierzchnia sportowa podłogi hali : 771,00 m²
Kubatura akustyczna hali : 8244,86 m³
4.1 Wymagania systemu nagłośnieniowego:
W punkcie tym wymagania dotyczące poziomu ciśnienia akustycznego, tzw. Indexu SPL,
Dla trybun zostały oparte na opracowaniu- wytycznych ,, BS7376.
Wyznaczenie wymaganego poziomu SPL da szczególne wytyczne do konstrukcji całego
systemu.
4.2 Rozmieszczenie źródła dźwięku:
Zgodnie z wytycznymi Biura Architektonicznego, źródła dźwięku nie należy
rozmieszczać na konstrukcji dachu. Wobec powyższego najlepszym usytuowaniem będzie
umieszczenie źródła – źródeł w centralnym punkcie tzw.,, central cluster,, na ścianie
przeciwległej do trybun. Wynika to z faktu, że zapewnienia to rozwiązanie optymalne –
najlepsze pokrycie obszaru boiska i trybun bez powstania niekorzystnych odbić. W tym
przypadku pierwszy rząd obsługiwać będzie swoim zasięgiem płytę boiska, drugi partie
trybun stacjonarnych. W takim przypadku źródło powinno mieć możliwie wąską
dyspersje do pokrycia możliwie największego obszaru przy zachowaniu wymagań
technicznych. Zwrócić należy także uwagę na fakt, że konfiguracja dodatkowych trybun
rozkładanych może mieć inne rozłożenie ( układ typowo konferencyjny).Uzupełnieniem
głośników średnio- wysokotonowych jest 21’’ aktywny głośnik basowy.
4.3 Wymagany poziom ciśnienia akustycznego w skrócie – index SPL.
Przyjęto na podstawie opracowania minimalny poziom ciśnienia tła akustycznego o
wartości 85 dB. Jednak podczas rozgrywek sportowych poziom ten może osiągną wartość
chwilową ( kiedy kibice krzykną ,,GOOL,,) rzędu 95 dB. Dla prawidłowego
funkcjonowania systemu, dokładnie w tej chwili, wartością wystarczającą jest poziom 101
dB. Wartość dodatkowa, 6 dB, jest potrzebną rezerwą do nadania komunikatu w chwili
pojawienia się ,, okrzyku radości,,. Wartość emitowanego SPL przez system jest więcej
niż wystarczająca. Istotnym elementem jest to, aby poziom SPL na obszarze trybun był
maksymalnie wyrównany dopuszczając odchylenia od wartości maksymalnej -3 dB i
liczonej w paśmie 2kHz.
4.4 Szerokość pasma dla źródła dźwięku:
Zgodnie z punktem 2.7 należy dobrać techniczne parametry źródła w zakresie min.4015000 Hz ( +/- 3 dB).
4.5 Wyznaczenie rozwiazań:
Dla spełnienia wyznaczonych wymagań sporządzono mapę bitową ( symulacje
programem EASE 4.1) dla źródła o minimalnych wymogach dla spełnia wytycznych
projektowych.
Zgodnie z wymogami stosowania systemów nagłośnieniowych z Halach sportowych
należy zastosować system dźwiękowy , który będzie zdolny do przekazu komend
słownych i słowno-muzycznych w sposób zrozumiały , wolny od zakłóceń i interferencji
innych sygnałów audio . Dla zapewnienia w/w parametrów , system głośnikowy powinien
emitować sygnał audio o współczynniku zrozumiałości mowy nie mniejszym od 0,63
Rasti , na poziomie nie mniejszym niż SPL 96 dB w miejscu odsłuchu
( zgodnie z normą BS7827 ) .
Równomierność pokrycia całego obszaru nagłośnionego powinna być wyrównana ,
dopuszczając +/- 3dB odchylenia .Dodatkowo dla zapewnienia dobrej transmisji sygnałów
muzycznych i zapowiedzi informacyjnych należy zastosować system o rozszerzonym
paśmie przenoszenia częstotliwości , co najmniej w zakresie 45 Hz - 16 kHz .
4.6.STOPIEŃ ZROZUMIAŁOŚCI MOWY INDEX – RASTI
Przedstawiona mapa bitowa – rys.1 obrazuje funkcjonowanie systemu
elektroakustycznego dla stanu zaprojektowanego na podstawie symulacji programem
EASE 4.1w paśmie 1000 Hz/ 2/3 oktawy.
Stan ten odzwierciedla materiały użyte do wykończenia wnętrza Areny. Punkty
pomiarowe znajdują 140 cm od powierzchni poziomych boiska oraz widowni.
Mapa bitowa- rys.1 przedstawia wnętrze wraz z materiałami wykończeniowymi system
elektroakustyczny znajduje się na jednej scianie przeciwległej do widowni w postaci
podziału kolumn głosnikowych na system emitujący częstotliwości średnie-wysokie oraz
niskie.
Otrzymano wyniki:
Dla widowni : 0,63 dobry/ bardzo dobry
Dla boiska : O,68 –0,65 dobry /bardzo dobry.
4.7. POZIOM CIŚNIENIA AKUSTYCZNEGO INDEX – SPL
Na rysunku Nr.2 przedstawiono symulacje programem EASE 4.1 w
paśmie : 1000 Hz , 2/3 oktawy , punkty pomiarowe 140 cm od powierzchni podłogi.
Uwzględniony wykaz materiałowy zgodny z projektem.
System znajduje się na ścianie przeciwległej. Otrzymano następujące wyniki :
dla widowni: 102 dB
dla boiska : 107 dB
5.PODSUMOWANIE :
Rozwiązanie systemu elektroakustycznego w postaci centralnego klastra zamontowanego
na przeciwległej ścianie od trybun okazuje się dobrym rozwiązaniem. System emituje
parametry RaSTI i SPL na wysokim poziomie zgodnie z założonymi wytycznymi.
6.Rozmieszczenie kolumn głośnikowych:
Centralny stelaż mocujący został umiejscowiony na ścianie przeciwległej do trybun.
Wysokość montażu stelaża to 5,00 metrów od podłogi. Odległość montażu od ścian
szczytowych wynosi dla centralnego elementu stelaża 19,47 metra. Stelaż zawiera
elementy stalowe do zamocowania kolumn głośnikowych średnio-wysoko tonowych,
basowych, wzmacniacza mocy. Poszczególne elementy są zabezpieczone siatką.
Wewnętrzna struktura okablowania kolumn głośnikowych stanowią przewody 2x2,5 mm²
oraz 1x0,22mm² zakończone konektorami Canon M i Neutrik. Przewód sygnałowy od
miksera do aktywnego wzmacniacza mocy oraz przewody głośnikowe od stacjonarnego
wzmacniacza należy poprowadzić w rurkach po zewnętrznej stronie dźwigara nad salą
sportową od stanowiska spikera do stelaża mocującego zostawiając ok.2 m kabla do
obróbki przyłącza. Schemat poprowadzonej instalacji przedstawia Rys.1
Pozostałymi elementami wyposażenie w kabinie operatora są : mikrofony
bezprzewodowe, statywy mikrofonowe, odtwarzacz CD/MP3, mikser 12 kanałowy z
korekcją barwy na każdym kanale i procesorem DSP, mikrofon przewodowy
komentatora, wzmacniacz mocy z kartami podziału częstotliwości, całość dopełnia szafa
teletechniczna.
7. ZASILANIE SIECIOWE :
Wszystkie urządzenia systemu nagłośnieniowego zasilane są z sieci energetycznej
220V/50Hz . Należy bezwzględnie zapewnić doprowadzenie z rozdzielni wartości prądu
wymaganego do zrealizowania zapotrzebowania mocy systemu , które wynosi 4000 VA .
Wszystkie urządzenia w systemie nagłośnienia powinny być zasilane z tej samej fazy w
pomieszczeniu . Wraz z siecią zasilająca należy doprowadzić do systemu również
uziemienie ochronne służące do ochrony przeciwporażeniowej . Ze względu na
minimalizacje zakłóceń niezbędne jest uziemienie wykonane zgodnie z obowiązującymi
normami ( PN-T-45000-(1,3,4) lub zmiennik BN- 76/9371-03 . Centralna szafa ze
stacjonarnym wyposażeniem znajduje się w pomieszczeniu ,, KOMENTATORA ,, poziom parter. Okablowanie sygnałowe należy poprowadzić w rurkach po ścianie
zewnętrznej dźwigara i dalej po ścianie za widownią do przejścia stanowiska komentatora.
8.Wytyczne dla wykonawcy:
Wymagane certyfikaty i dokumenty systemu nagłośnienia:
CE-EN 55103-1
CE-EN55102-2
EN 50081-1
EN 50082-2
EN60065:2003
EN61000-3-2
Dla zgodności ze standardem projektowym wykonawca ma obowiązek
skonsultować proponowane rozwiązanie z projektantem celem akceptacji
rozwiązań w fazie wykonawczej. Dla zgodności z projektem przewidziane są
pomiary powykonawcze.
9. Parametry urządzeń:
Załączniki projektowe.