BIBLIA DZWIEKOWCA

WG. ELECTRO-VOICE
1
Spis treści :
1
2
3
4
A
B
C
D
E
F
5
A
B
C
D
E
Czy BeL AQUSTIC chce wejść do przemysłu wydawniczego?.......................................................
Jak czytać niniejszą pozycję ?...........................................................................................................
O czym traktuje ten podręcznik ?......................................................................................................
Co dolega większości Systemów P.A. (nagłośniających) ?...............................................................
Systemy głośnikowe o niskiej efektywności ....................................................................................
Za mała moc wzmacniacza ...............................................................................................................
Zła charakterystyka częstotliwościowa ............................................................................................
Wysokie tony nie trafiają do wszystkich ..........................................................................................
Reguła podwójnej odległości ............................................................................................................
Akustyka sali rozmywa Twój głos ....................................................................................................
Ogólne uwagi o projektowaniu systemów ........................................................................................
Małe sale ...........................................................................................................................................
Sale średniej wielkości ......................................................................................................................
Duże sale ...........................................................................................................................................
Systemy podsłuchowe
.........................................................................................................................
Kilka uwag o stałych instalacjach nagłośnieniowych .......................................................................
Czy BeL AQUSTIC chce wejść do przemysłu
wydawniczego?
Nie. Jesteśmy natomiast przekonani, że uczynienie
naprawdę wielkiego kroku przez muzyków i osoby
obsługujące
.aparaturę
dźwiękową
będzie
wymagało
przestudiowania
niektórych
nowoczesnych rozwiązań. Przedstawiamy zatem
czytelnikom unikalne opracowanie oparte na
materiałach i wieloletnim doświadczeniu firmy
ELECTRO-VOICE.
Firma Electro-Voice rozpoczęła działalność ponad
pięćdziesiąt lat temu, kiedy kilku ludzi
niezadowolonych
z
jakości
ówczesnych
mikrofonów, zbudowało swoje o wiele lepsze. Od
tej pory E-V regularnie wprowadza innowacje mikrofony o niskim poziomie zakłóceń, mikrofony
kierunkowe o płaskiej ch-ce bez efektu
zbliżeniowego, tuba „C.D." - Constant directivity
horn o stałej kierunkowości promieniowania czyniące sztukę reprodukcji dźwięku bardziej
zaawansowaną.
W 1973 roku, E-V wyprodukował pierwszy
komercyjny zestaw głośnikowy HiFi powstały w
oparciu o teorię A. N. Thiele i wspomagane
komputerem metody projektowe. Ten przełom w
sposobie projektowania systemów głośnikowych
pozwolił prawie wszystkim firmom na ulepszenie
swoich produktów.
Nieco później E-V wprowadził jeszcze jeden
pomysł. Jest nim tuba o stałej kierunkowości
promieniowania (constant directivity horn)
1
1
1
2
2
2
3
3
5
5
7
8
10
15
16
16
przewidziana do użytku profesjonalnego (przy
nagłośnieniu).
Stale rosnąca liczba wykonawców używa systemy
E-V i niektórych można tu wymienić: Journey, Rod
Steward, Marshall Tucker Band, Bob Seger, Yes,
Ronnie Milsap -lista ciągle się powiększa.
Wielu z poważanych konsultantów w USA
regularnie wymienia systemy E-V jako jedne z
najbardziej właściwych.
Niniejszą broszurą, a także serią dalszych
publikacji pragniemy ukazać w jaki sposób można
osiągnąć najlepsze brzmienie, jakie zapewnia
współczesna technika i technologia.
Jak czytać niniejszą pozycję?
Oczywiście - jeśli to tylko możliwe - w całości!
Jeśli interesują Cię szczegóły wyposażenia
niezbędnego do zapewnienia
właściwego
dźwięku w niewielkim pomieszczeniu, to możesz
Czytelniku przejrzeć tylko rozdział „Ogólne uwagi
o projektowaniu systemów", paragraf „Małe sale".
Rozdziały l i 3 przedstawiają bliżej firmę ElectroVoice i niniejsze opracowanie, zaś rozdział 4
omawia typowe błędy spotykane w systemach P.A.
i sposoby ich naprawienia. Rozdział 5 opisuje trzy
typowe, różne co do wielkości pomieszczenia
podając wykaz i sposób podłączenia, odpowiedniej
do ich nagłośnienia, aparatury.
2
rozdział omawia pewne zagadnienia, które pojawiły
się od czasu zaistnienia dźwięku, a ściślej, od czasu
zaistnienia dźwięku w zamkniętym pomieszczeniu.
Aha, i jeszcze jedno: w dalszej części będziemy
stosować termin „poziom ciśnienia dźwięku". W
Polsce stosowany jest raczej termin „poziom
natężenia dźwięku" co z resztą dla naszych potrzeb
nie ma większego znaczenia.
O czym traktuje ten podręcznik?
Naprawdę nie przejmuj się tak mocno słabą
jakością dźwięku Twojej aparatury, my chcemy
pokazać Ci dlaczego tak jest i poradzić jak uzyskać
właściwe rezultaty w ramach Twoich możliwości
finansowych. Wskażemy Ci drogę jak przejść od
typowego małego zestawu typu pocket czyli
„wszystko w jednej obudowie" do profesjonalnego,
modułowego i elastycznego systemu, składającego
się z oddzielnych części: tub, driver'ów, obudów
basowych, zwrotnic aktywnych i całej reszty.
Uwzględniliśmy w naszych uwagach realia pracy
przeciętnego muzyka, choć niniejszy materiał
będzie pomocny również przy projektowaniu
wysokiej
jakości
stacjonarnych
instalacji
nagłośniających.
Zajmiemy się tymi podstawowymi problemami,
bolączkami i pytaniami, które trapią co jakiś czas
każdego muzyka czy operatora dźwięku live.
Weźmy na przymiarkę:
1. Nie możesz dojść, dlaczego Twój nowy
wzmacniacz wcale nie jest dużo głośniejszy, niż
poprzedni, mimo, że ma dwa razy większą moc;
2. Kręciłeś już wszystkimi gałkami we wszystkie
strony, ale Twój system jakoś nie chce grać
głośniej, bo się sprzęga i brzmi to mniej więcej jak
jazgotanie psa, któremu nadepnąłeś na ogon;
3. Twój system brzmi szorstko, zniekształca i
męczy uszy;
4. Nagrania Twojej ulubionej kapeli brzmią
świetnie na domowym sprzęcie, ale na ich
koncercie nie mogłeś zrozumieć ani słowa;
5. Uzyskujesz niezłe brzmienie swojego zespołu na
własnej sali, ale zupełnie Ci to nie wychodzi w sali
gimnastycznej;
6. Zaproszeni goście w pierwszych rzędach
trzymają się za uszy, za to publiczność z końca sali
twierdzi, że nic nie słyszy;
7. Chcesz kupić nowy wzmacniacz, ale nie wiesz
jakiej mocy;
8. Myślisz o aktywnym, dwudrożnym systemie
głośnikowym, ale nie wiesz jaka powinna być
częstotliwość podziału;
9. Włożyłeś dużo pracy w uzyskanie zrozumiałości
mowy
na Twoim sprzęcie, ale ludzie z sali twierdzą, że nic
nie
mogą zrozumieć;
Aby rozwiązać przedstawione powyżej problemy,
wpierw musisz, drogi Czytelniku wiedzieć, co
dolega większości spotykanym systemom P.A.
(Public Address). UWAGA:
w dalszej części będziemy używać określenia „P~A.
system" co jest formy określenia systemów
nagłaśniających na świecie.
W osiągnięciu naprawdę dobrego dźwięku nie ma
ani krztyny magii, po prostu - o pewnych rzeczach
trzeba wiedzieć i oswoić się z nimi po to, by
ostatecznym celem mógł być w pełni profesjonalnej
jakości dźwięk z Twojego systemu. Następny
Co
dolega
większości
systemom
P.A.
(nagłośniającym)?
Oto podstawowe przyczyny, dla których wiele
systemów P.A. brzmi źle i jednocześnie pierwsza
próba podejścia do wyjaśnienia uprzednio
wymienionych problemów.
Systemy głośnikowe o niskiej efektywności.
Pomówmy najpierw o „poziomie ciśnienia
dźwięku" (ang. SPL -Sound Pressure Level), który
subiektywnie słyszymy jako głośność. SPL
wyrażany jest najczęściej w decybelach (dB),
którymi operuje się często bez dobrego zrozumienia
ich istoty. Gdy mówimy o decybelach, to zawsze
mamy na myśli różnicę między dwiema
wielkościami (a ściślej ich stosunek). Na przykład,
100 dB oznacza poziom natężenia dźwięku 100 dB
wyższy, niż przyjęty umownie poziom O dB,
będący jednocześnie
najniższym
poziomem
słyszalności dźwięków przez przeciętne ludzkie
ucho. Takie różnice określa się także wtedy, gdy
mówi się, że jeden dźwięk jest głośniejszy o 3 dB
od drugiego. Różnica taka jest przez większość
słuchaczy dostrzegalna, niemniej jeszcze nie zwala
z nóg. Podwojenie głośności (lub obniżenie o
połowę) jest odbierane dopiero wtedy, gdy nastąpi
zmiana poziomu o 10 , dB. Jednocześnie
podwojenie mocy wzmacniacza, albo dodanie
drugiego takiego samego zestawu głośników daje
zwiększenie SPL tylko o 3 dB! Takie same efekty
uzyskuje się za pomocą dwukrotnego zwiększenia
efektywności stosowanych głośników.
Porozmawiajmy
teraz
o
„efektywności".
Efektywnością systemu głośnikowego nazywamy
„ilość" dźwięku, którą dany system jest w stanie
wytworzyć po dostarczeniu do niego sygnału
elektrycznego (audio) o pewnej wartości. Wynika
więc z tego wniosek, że wysoka efektywność
zespołu głośnikowego jest zjawiskiem pożądanym.
Oznacza to, że używając tego samego
wzmacniacza, możemy uzyskać - z głośników
bardziej
efektywnych
-więcej
dźwięku.
Efektywność wyraża się dobrze w procentach i tak
np. wysokosprawny, klasyczny, promieniujący
bezpośrednio system głośnikowy (jak np. E-V S 153 lub FE 15-3 Dynacord) posiada efektywność
rzędu 5%. Dobry zestaw driver/tuba (np. E-V
DH1506/HR60) posiada efektywność na poziomie
25%!
3
Zilustrujmy teraz problem „moc-efcktywność"
następującym przykładem: powiedzmy, że głośniki
o sprawności 2.5% dołączone są do 250 W
wzmacniacza, zaś moc średnia dostarczona do
głośników wynosi 25 W, co daje nam
wystarczająco dużo zapasu mocy na odtworzenie
szczytów sygnału. Niemniej reprodukowana
muzyka nie brzmi specjalnie głośno (SPL jest zbyt
mały). Moglibyśmy teraz wziąć 500 W wzmacniacz
i dostać 3 dB więcej, ale jest to drogie posunięcie, a
i efekt nie jest zbytnio zauważalny. Moglibyśmy też
wziąć głośniki o sprawności 5% żeby uzyskać ten
sam efekt (3 dB więcej), albo w ogóle „przesiąść
się" na głośniki o bardzo dużej sprawności (np.
25%) i osiągnąć naprawdę duży poziom ciśnienia
dźwięku
bez
wprowadzania
zniekształceń,
zostawiając wzmacniaczowi margines mocy.
Problem polega niestety na tym, że efektywność
głośników jest co najmniej tak samo ważna jak moc
wzmacniacza mocy.
Rysunek l pokazuje, w jaki sposób poziom
ciśnienia dźwięku zmierzony w pewnej konkretnej
odległości zmienia się z częstotliwością w
przypadku umieszczenia głośnika w komorze
bezechowej (idealnie wytłumionej), co podobne jest
do warunków pracy w otwartej przestrzeni - braku
sufitu, ścian i innych powierzchni odbijających
dźwięk. Najlepsze rezultaty osiągają głośniki o
„płaskiej odpowiedzi", jeśli zaś chcemy ją zmienić
do pewnych celów, to zróbmy to za pomocą
korektora graficznego - tam gdzie MY chcemy.
Wszystko to oznacza, że systemy o wysokiej
efektywności są w stanie wytworzyć duży poziom
ciśnienia dźwięku. Dobrze zaprojektowane systemy
głośnikowe niejako z założenia posiadają wysoką
efektywność. Wszystkie systemy E-V serii S12-2 i
większe są zaprojektowane tak, by posiadać
maksymalnie dużą efektywność stosownie do ich
typu i wielkości. Wysoka efektywność oznacza, że
możemy w pomieszczeniu osiągnąć wymagany
poziom ciśnienia dźwięku bez przesterowania
wzmacniacza mocy, co jest zresztą tematem
następnego rozdziału.
Za mała moc wzmacniacza. Zanim system
głośnikowy
osiągnie
maksimum
swoich
możliwości, musi zostać podłączony do właściwego
wzmacniacza, zwłaszcza takiego, który posiada
duży zapas mocy (dużą przesterowywalność).
Zapas ten wyznacza posiadaną przez ten
wzmacniacz rezerwę mocy, umożliwiającą mu
odtworzenie pewnych głośniejszych (szczytowych)
partii programu ponad jego maksymalny poziom
przeciętny, odbierany przez ludzkie ucho jako
„głośność". W muzyce mechanicznej, „na żywo",
10 dB-owe szczyty ponad poziom przeciętny (o
czasie trwania zaledwie kilku milisekund) są
powszechne i nieprzerwanie przechodzą przez cały
system. Jeśli szczyty te nie są w stanie swobodnie
przezeń przejść, to głośność muzyki pozostanie
niemal niezmieniona, natomiast zaczną być
słyszalne
zniekształcenia
w
postaci
nieprzyjemnego, jazgoczącego dźwięku. Oznacza
to, że jeśli odtwarzamy program z ciągłą mocą ok.
10 watów, to potrzebować będziemy wzmacniacza
o mocy 100 W po to, by umożliwić właśnie tym
szczytom (10 dB wyżej) bezpieczne przejście przez
cały tor elektroakustyczny, bez przesterowywania
wzmacniacza mocy. Osiągnięcie przesterowania
jest rozpoznawalne
natychmiast,
ponieważ
słychać to doskonale z głośników. Wiele osób
twierdzi, że ich głośniki brzmią źle na średnich i
wyższych poziomach nie wiedząc, że mówią o
swoim wzmacniaczu. Głośnik po postu nie ma
innego wyboru, jak tylko wiernie odtworzyć to, co
dostarczy mu wzmacniacz bez względu na
obecność (lub brak) zniekształceń.
Przesterowanie wzmacniacza mocy jest też bardzo
częstą
przyczyną
uszkodzenia
głośników.
Przesterowany sygnał wytwarza zawsze duże ilości
tonów
harmonicznych
(czyli
wyższych
częstotliwości nagrzewających dodatkowo cewki
głośników), które z reguły powodują nadmierne
obciążenie głośników średnio- i wysokotonowych,
co kończy się dużą ilością dymu i grobową ciszą
wkrótce potem. Tak więc należy się upewnić, czy
wzmacniacz, który zamierzamy użyć, posiada
wymagany zapas mocy do tego, aby wiernie
odtworzył reprodukowany dźwięk na żądanym
poziomie.
Zła charakterystyka częstotliwościowa. Załóżmy,
że używamy wysokiej klasy mikrofonu, świetnego
miksera i naprawdę niezłych wzmacniaczy mocy,
lecz do tego posiadamy zestawy głośnikowe o
nieżyt ciekawej charakterystyce częstotliwościowej.
Charakterystyka ta jest jakby odpowiedzią sposobem, w jaki głośnik (albo inne cudo) reaguje
na pobudzenie go sygnałem o stałej amplitudzie i
częstotliwości równomiernie zmieniającej się od
najniższych basów do najwyższych sopranów.
Głośniki
posiadające
nierównomierną
charakterystykę, będą ją mieć także i dla muzyki,
co objawia się „podbarwianiem" dźwięku,
brzmiącego wówczas nienaturalnie. Głośnik o
charakterystyce płaskiej w przedziale, w którym
chcemy go użyć, brzmieć będzie naturalniej niż ten,
którego charakterystyka częstotliwościowa jest
poszarpana i posiada zagłębienia, garby i szczyty.
Poza
tym,
płaskość
charakterystyki
częstotliwościowej umożliwia w dużym stopniu
redukcję sprzężeń między mikrofonem a
głośnikami. Jeśli bowiem głośniki wykazują duże
uwypuklenie charakterystyki w pewnym przedziale,
to może się okazać, że mikrofon zareaguje na ten
szczyt i na tej właśnie częstotliwości zacznie się
sprzęgać.
4
naszego głośnika. Jeśli pójdziemy w górę osi
częstotliwości, to dojdziemy do punktu, w którym
12" głośnik będzie mieć średnicę większą, niż
długość fali i wiązka promieniowanej fali
akustycznej zacznie się ukierunkowywać. Ma to
miejsce tam, gdzie wiązka zamiast być szeroką,
zacznie się zawężać. Jest to przyczyna, dla której
widzowie po bokach sali często nie są w stanie
usłyszeć wysokich częstotliwości. Dźwięk staje się
głuchy i zrozumiałość spada. Tak więc szerokość
promieniowanej wiązki (szerokość dyspersji) jest
dosyć krytyczną cechą projektowanych zespołów
głośnikowych.
Wysokie tony nie trafiają do wszystkich.
Powiedzmy, że nasz system głośnikowy składa się
tylko z jednego głośnika o średnicy 12" (30 cm),
zamocowanego w obudowie. Spójrzmy na rysunek
2.
Na
niskich
częstotliwościach
dźwięk
rozprzestrzenia się prawie równomiernie we
wszystkich kierunkach, mówimy „bezkierunkowo".
Dzieje się tak dlatego, że średnica membrany jest
mała w porównaniu z długością fali odpowiadającej
niskim częstotliwościom. Długość fali oblicza się
dzieląc prędkość dźwięku w powietrzu (340 m/s)
przez daną częstotliwość. Przykładowo, fala
akustyczna o częstotliwości 50 Hz posiada długość
6.9 metra; jest to trochę więcej, niż średnica
„PŁASKA” DAJE DOBRY
NATURALNY DŹWIĘK
„SKOKOWA/GRZEBIENIOWA”
DAJE OGRANICZONY
KLAKSONOWY DŹWIĘK
CZĘSTOTLIWOŚĆ W HERTZACH
RYSUNEK 1 – Osiowe przenoszenie częstotliwości
SZEROKA
DYSPERSJA
WĄSKA
DYSPERSJA
WYSOKIE CZĘSTOTLIWOŚCI
NISKIE CZĘSTOTLIWOŚCI
RYSUNEK 2 – Dyspersja głośnika 12” (calowego)
Dyspersja zespołu głośnikowego w zależności od
kąta, pod jakim słuchacz znajduje się w stosunku
do osi głównej promieniowania tego zespołu, jest
pokazana na
przykładowej
charakterystyce
kierunkowej na rysunku 3. Pomiary tego rodzaju
wykonywane są na ogół w obu płaszczyznach pionowej i poziomej, co pokazano na rysunku.
Typowe podejście przy wykonywaniu takich
pomiarów zakłada doprowadzanie do głośnika
sygnałów z przedziału jednej oktawy (np. 2400 do
4800 Hz) po to, by uniezależnić się od wahań
poziomu związanych z nierównomiernością
charakterystyki
częstotliwościowej.
Ponieważ
sygnał testowy zawiera wszystkie częstotliwości z
danego przedziału (oktawy), więc nie mają one
żadnej konkretnej wysokości dźwięku, czy
charakteru muzycznego, mają natomiast charakter
szumu (takiego międzystacyjnego spotykanego np.
w odbiorniku FM). Z tego powodu sygnał tego
rodzaju nazywamy „szumem stacjonarnym" o
przypadkowym charakterze. Głośność takiego
szumu (poziom ciśnienia dźwięku - SPL) zostaje
następnie zmierzona w równej odległości od
zespołu dla wszystkich kierunków i wyniki pomiaru
5
GRADACJA SKALI 5dB
GRADACJA SKALI 5 dB
POZIOME
PROMIENIOWANIE
PIONOWE
PROMIENIOWANIE
RYSUNEK 3- „Odpowiedź” biegunowa,
zakresy oktawowe szumu przypadkowego, tuba w położeniu normalnym
Często jest wygodnie posługiwać się terminem „kąt
pokrycia" w stosunku do zespołów głośnikowych,
ale jeśli się nie zna tego kąta dla każdego pasma
oktawowego, to może się to okazać bardzo mylące.
Niektórzy wytwórcy podają, że ich głośnik posiada
kąt pokrycia np. 90 stopni i że to jest to. Niestety, w
rzeczywistości tylko najlepsze z głośników ledwie
dochodzą do tego celu, a i to nie na wszystkich
częstotliwościach. W tym celu firmy ElectroVoice i BEYMA podają nie tylko charakterystyki
kierunkowe, ale również i wykresy ilustrujące
szerokość wiązki w funkcji częstotliwości tak, jak
na rysunku 4.
zostają naniesione na diagram kołowy charakterystykę kierunkową. Zauważmy - na
przykładzie z rysunku 3 - że częstotliwości
z przedziału 2400 - 4800 Hz są w obu
płaszczyznach głośniejsze o ok. 10 dB na osi
głównej, niż pod kątem 60 stopni względem tej osi.
Pamiętajmy, że spadek o 10 dB odbierany jest
przez ludzkie ucho jako „dwa razy ciszej". No i
takie „dwa razy ciszej", „dwa razy głośniej"
decydują potem o tym, że połowa sali słyszy mętny
dźwięk z głośników, które zaprojektowano bez
uwzględnienia ich charakterystyki kierunkowej.
ZAKRES KĄTA
PROMIENIOWANIA
W STOPNIACH
(-6 dB)
PIONOWO
POZIOMO
RYSUNEK 4- Wykres zależności kąta pokrycia od częstotliwości
6
głośnik o średnicy 6.5" (17 cm), zaś do reprodukcji
tonów wysokich - od 4000 Hz do 18000 Hz -użyto
driver'a z szerokokątną tubą wysokotonową o stałej
kierunkowości. (Niektóre tuby mają problemy z
utrzymaniem stałej szerokości wiązki, podobnie jak
wspomniany głośnik o średnicy 12".) Użycie
oddzielnych elementów zaprojektowanych do pracy
w konkretnym przedziale częstotliwości zamiast
używania jednego głośnika może poprawić jakość
dźwięku zwłaszcza wtedy, gdy odtwarzamy pełne
pasmo częstotliwości
Posiadanie wiedzy na temat kierunkowości może
nam znacznie ułatwić wybór głośnika do
konkretnych celów. Głośniki powinny być
skierowane tak, by promieniowaną przez nie
wiązka pokrywała całą widownię. Warto obejrzeć
widownię z miejsca, w którym stać będą głośniki,
da to bowiem informację o kącie dyspersji
potrzebnym do nagłośnienia widowni bez potrzeby
kierowania wiązki na odbijające dźwięk poziome i
pionowe płaszczyzny ścian i sufitu. Po określeniu
tych kątów możemy przystąpić do wyboru
właściwego głośnika za pomocą danych
fabrycznych dostarczanych przez producentów
głośników.
ZAMIENNIK ODLEGŁOŚCI
RYSUNEK 5 – Zmiana poziomu
w zależności od odległości
Reguła podwójnej odległości. Spotkałeś się już
pewnie Czytelniku z sytuacją, kiedy ludzie z przodu
widowni prawie spadają z krzeseł od łomotu, który
rozlega się z głośników, natomiast tył tej samej
widowni prawie nic nie słyszy. Dzieje się tak z
powodu znacznego spadku poziomu ciśnienia
dźwięku wraz z oddalaniem się od jego źródła
(Twojego systemu głośnikowego). W środowisku
bezpogłosowym (bezodbiciowym), takim jak
przestrzeń otwarta, SPL zmniejszy się o połowę (6
dB) z każdym podwojeniem się odległości od
głośnika. Rysunek 5 przedstawia spodziewany
spadek poziomu (wyrażony w dB) powstały na
skutek oddalania się od głośników poczynając od
jednego metra przyjętego jako odległość
pomiarowa dla głośników.
Aby właściwie zapobiec skutkom tego „prawa
natury", należy zaopatrzyć się w specjalne głośniki
nakierowujące dźwięk na tył widowni, jednocześnie
nie promieniujące na jej przód, by nie ogłuszyć
znajdujących się tam ludzi.
Z tego wykresu można odczytać kąt pokrycia dla
interesujących nas częstotliwości. Na rysunku 4,
przedstawiono kąt pokrycia jako kąt między
punktami, dla których dla danej częstotliwości
poziom ciśnienia dźwięku jest o 6 dB niższy, niż na
osi głównej zespołu. Aczkolwiek nie istnieją ścisłe
standardy definicji „kąta pokrycia", lub też
„szerokości wiązki", to jednak cytowany tutaj opis
dotyczy większości spotykanych.
Równomierna
dyspersja
jest
jedną
z
najważniejszych i jednocześnie
najczęściej
pomijanych
charakterystyk
zespołów
głośnikowych. Electro-Voice, BEYMA i parę
innych ogólnie szanowanych firm podają wszystkie
te charakterystyki w danych technicznych
dołączanych do , swoich wyrobów, co pozwala na
projektowanie systemów kierujących
dźwięk
tam,
gdzie
chcemy.
Aby zaprojektować
system
głośnikowy
posiadający równomierną
charakterystykę kierunkową, musimy użyć do tego
celu specjalnych komponentów. Przykładowo,
system E-V S15-3 jest trójdrożnym zespołem
szerokopasmowym,
używającym
głośnika
basowego o średnicy 15" (38 cm) przetwarzającego
tylko do 600 Hz tak, że jego charakterystyka
kierunkowa nie jest w tym przedziale zbyt wąska.
Następnie, od 600 Hz do 4000 Hz, użyty został
Akustyka sali rozmywa Twój głos. Pewnie teraz
mówisz „świetnie, mam dobry mikrofon, mikser,
wzmacniacz mocy i głośniki o dużej efektywności z
równą charakterystyką
częstotliwościową
i
kierunkową". Ale kiedy używasz tego wspaniałego
systemu w konkretnym pomieszczeniu, to ludzie w
tylnych rzędach ciągle nie mogą zrozumieć ani
słowa, nie mówiąc o dobrej słyszalności wysokich
tonów. Sprawa dotyczy niestety nie tylko
głośników, ale także i właściwości akustycznych
konkretnego pomieszczenia.
7
RYSUNEK 6 – Tłumienie wraz ze wzrostem odległości w typowej dużej sali
jest pogłosowy charakter pola, o czym przekonamy
się za chwilę.
Odległość od źródła, w której wpływ pola
pogłosowego
zaczyna
dominować
wynosi
zazwyczaj od 3 do 6 metrów i jest największa dla
pomieszczeń o małym pogłosie i w przypadku
silnie kierunkowych głośników. Odległość od
źródła, w której pole bezpośrednie i pole pogłosowe
posiadają ten sam poziom nazywamy „odległością
krytyczną". Na rysunku 6 widać dokładnie, że w
tym punkcie dwa pola cechuje ten sam poziom
ciśnienia dźwięku i suma obydwu SPL w odległości
krytycznej daje wzrost poziomu ciśnienia dźwięku
o 3 dB.
Kiedy znajdujemy się w polu pogłosowym, to
większość dźwięku dochodzącego do naszych uszu
pochodzi od odbić od ścian, sufitu, podłogi itp. i
tylko niewielka jego część dochodzi do nas
bezpośrednio od głośników. Wszystkie te odbicia
powodują, że dźwięk dociera do nas z pewnymi
opóźnieniami i to w dodatku o wyższym poziomie,
niż dźwięk pochodzący bezpośrednio ze źródła.
Efektem tego jest to, że słuchacze znajdujący się w
pogłosowej części pomieszczenia mają duże
trudności ze zrozumieniem tego, co się do nich
mówi lub śpiewa, albo z rozróżnieniem brzmienia
poszczególnych
instrumentów
muzycznych
grających na scenie. Muzyka staje się po prostu
bardzo zawiłym galimatiasem dźwięków.
Wprowadzone przed momentem pojęcie pola
pogłosowego jest jednym z najistotniejszych i
koniecznych do zrozumienia pojęć w niniejszym
opracowaniu. Gdyby można było uruchamiać jakąś
Każde pomieszczenie posiada pewną właściwość
zwaną „pogłosem". Pogłos jest tą cechą, która
sprawia, że dźwięk w takim pomieszczeniu
wybrzmiewa dłużej, niż wynikałoby to tylko z
właściwości źródła, które go wytworzyło. Na
otwartej przestrzeni, w polu swobodnym, mówimy
o istnieniu środowiska „bezpogłosowego", co
sprawia, że takie przedłużanie czasu trwania
dźwięku nie występuje. Ale jeśli ten sam dźwięk
odtworzymy w konkretnym pomieszczeniu, to
zjawisko to wystąpi. Im dalej słuchacz znajduje się
od systemów 'głośnikowych, tym większa szansa,
że znajdzie się on w „polu pogłosowym" i tym
mniejsza nadzieja, że zrozumie on to, co emitują
głośniki.
Jeśli słuchacz znajduje się blisko głośnika, to
mówimy, że znajduje się on w jego „polu
bezpośrednim". Jest to obszar, w którym dźwięk
dochodzący do jego uszu posiada znacznie wyższy
poziom, niż dźwięki odbite od ścian (pogłosowe).
Ale jeśli przemieścimy naszego słuchacza dalej od
źródła dźwięku (głośnika), to dźwięki odbite od
ścian, sufitu i podłogi staną się relatywnie
głośniejsze od dźwięku pochodzącego bezpośrednio
od źródła. I to jest ten moment, w którym zaczynają
się nasze kłopoty. W środowisku pogłosowym jest
taki punkt, w którym dźwięki odbijane (pole
pogłosowe) zaczynają dominować nad tymi, które
przychodzą bezpośrednio od źródła. Warto
wiedzieć, że poziom ciśnienia dźwięku pozostaje
stały w polu pogłosowym, bez względu na miejsce
odsłuchu. Stały poziom ciśnienia dźwięku jest miłą
rzeczą, ale nie w momencie, gdy jego przyczyną
8
hałasu, ale dźwięk pozostanie
nieczytelny w
prawie całym pomieszczeniu.
Większe pomieszczenia wymagają i większej
efektywności i węższej wiązki promieniowania, niż
posiadają najlepsze zespoły zbudowane na jednym
głośniku. Na przykład, kiedy słuchacze siedzący w
tylnej części pomieszczenia nie mogą zrozumieć
ani słowa z powodu odbić dźwięku i pogłosu, to
najlepszym rozwiązaniem jest umieszczenie w
takiej sali systemu o małym kącie pokrycia, który
nacelujemy na tył sali, kierując tam więcej fali
bezpośredniej. (Uwaga: dotyczy to także problemu
spadku SPL wraz ze zwiększeniem odległości od
głośnika.) Należy zaznaczyć, że szeroka lub wąska
dyspersja nie oznacza, że dany głośnik jest dobry
albo zły pod warunkiem jednak, że system został
zaprojektowany tak, by zapewnić właściwy kąt
promieniowania dla danej sali. Są oczywiście
sytuacje, kiedy potrzebny jest jeden albo drugi
system do zapewnienia najlepszego rozwiązania
konkretnego problemu.
Głośniki posiadające wąskie charakterystyki
kierunkowe nazywane są czasami urządzeniami
„dalekiego zasięgu" (long throw). Termin „zasięg"
jest tu użyty w luźnym znaczeniu, choć dobrze
oddaje odległość, na którą docierać będzie
bezpośrednio ich dźwięk, jest to zresztą
bezpośrednio związane z dyspersją. Aby opisać tę
zasadę, użyjemy
prostego
przykładu
węża
ogrodowego zakończonego dyszą regulującą
strumień wody. Woda dostaje się do tej dyszy pod
stałym ciśnieniem (tu: głośnik, albo driver), dysza
zaś decyduje o szerokości strumienia wody (tu:
tuba). Jeśli ustawimy dyszę tak, by rozpylała wodę
to, co prawda, nie doleci ona daleko, ale wystarczy
mały ruch, by - przekręciwszy dyszę - uzyskać
wąski i silny strumień wody, która doleci dużo
dalej (będzie mieć zatem duży ZASIĘG). I tak
dokładnie dzieje się z dźwiękiem.
Większość
głośników
promieniujących
bezpośrednio
klasyfikuje się jako średnio i szeroko-kierunkowe,
co wynika z szerokości promieniowanej przez nie
wiązki (90 stopni i szerzej). Istnieją jednakże
specjalne urządzenia głośnikowe, posiadające dużą
efektywność i bardzo wąskie charakterystyki
kierunkowe. Takimi urządzeniami są tuby nisko-,
średnio- i wysokotonowe. Na przykład driver
średniotonowy (taki jak E-V DH1012) może
współpracować z tubą szerokokątną (np. E-V
HR90, o kącie promieniowania 90 stopni) jako
zespół bliskiego zasięgu, lub z tubą o silnie
kierunkowej wiązce (np. HR40, o kącie
promieniowania 40 stopni), jako zespół dalekiego
zasięgu. Dzięki ich zasadom działania, systemy
dalekiego zasięgu zapewniają satysfakcjonujące
rezultaty w pomieszczeniach średniej wielkości.
Poprzez zwiększenie poziomu ciśnienia dźwięku
bezpośredniego w tylnej części sali, uzyskamy
zwiększenie czytelności reprodukowanej muzyki.
Głośniki dalekiego zasięgu są używane nie tylko do
syrenę alarmową kierującą Twoją, Czytelniku,
uwagę na szczególnie istotne zagadnienia, to z
pewnością ruszyłaby ona w tym momencie. Jeśli
umieścimy słuchaczy w sunie pogłosowym
pomieszczeniu, albo w takowych częściach tego
pomieszczenia, to trzeba będzie temu w jakiś
sposób zaradzić. I to im większe pomieszczenie,
tym większy problem. Niemniej nie należy się
przerażać - w końcu po to między innymi
opracowany został ten materiał, żeby problem mógł
być rozpoznany i zwalczony!
Oto kilka metod zaradzenia problemowi pola
pogłosowego:
1. Wytłumić pomieszczenie. Tak, to jest dobry
pomysł, ale jego wprowadzenie w życie jest raczej
nierealne
i
prowadziłoby
do
znacznego
modyfikowania każdego istniejącego wnętrza;
2. Przenieść wszystkich na zewnątrz, najlepiej na
duże;
pole. To też jest myśl, bowiem należy pamiętać,
że na otwartej przestrzeni nie ma zazwyczaj
ścian, czy innych powierzchni odbijających.
Niemniej jest to często niemożliwe, ot choćby
dlatego, że pada deszcz.
3. Wybrać podzespoły do konstrukcji zespołów
głośnikowych zapewniające odpowiednie charakterystyki kierunkowe dla danego pomieszczenia.
Charakterystyki takie to po prostu kąt dyspersji, lub
też kąt pokrycia konkretnych głośników.
Ostatecznie chcemy przecież, żeby dźwięk docierał
tylko na obszary wypełnione publicznością i nie
odbijał się od żadnych ścian (publiczność ma
znakomite własności tłumiące dźwięk). Może to
być osiągnięte praktycznie tylko w pewnym
stopniu, nie mniej rezultaty dbania o te właściwości
systemów
głośnikowych
potrafią
być
zdumiewające!
Jeśli
kompletujemy
system
przenośny (przewoźny), to duży nacisk powinniśmy
położyć na taką jego konstrukcję, która da
satysfakcjonujące
rezultaty
w
większości
spotykanych pomieszczeń, niezależnie od ich
właściwości pogłosowych. Twoja publiczność na
pewno to doceni.
Rozpatrzmy teraz nieco bardziej szczegółowo
naszkicowane w punkcie 3 rozwiązanie. Problem
pola pogłosowego jest podstawową przyczyną, dla
której jeden głośnik nie załatwia sprawy, nawet
jeśli
posiada
płaską
charakterystykę
częstotliwościową, dużą efektywność, równomierną
charakterystykę kierunkową i do tego duże
wzmacniacze. Jest on również powodem, dla
którego
zachodzi
potrzeba
dodania
do
pojedynczego głośnika jeszcze innych elementów
podzespołów. Jest to rozwiązanie
jednego
z
pierwszych problemów poruszonych w niniejszym
opracowaniu. Jeśli sądzisz, Czytelniku, że zebranie
kilku tych samych - używanych w mniejszych
pomieszczeniach - głośników pracować będzie
dobrze w dużej sali, to możesz się nieprzyjemnie
rozczarować. Niewątpliwie zwiększy to poziom
9
dużej sali potrzeba będzie 10 razy więcej (czyli
1000 watów) do utrzymania tego samego poziomu
ciśnienia dźwięku - 100 dB. Oczywiście w takim
przypadku jedynymi efektami będą kłęby dymu i
puste konto w banku.
Ilość potrzebnej mocy akustycznej jest oczywiście
ściśle zależna od głośności danego typu muzyki,
którą zamierzamy uzyskać. Konkretna sala i
przykłady systemów pozwolą na określenie
maksymalnej głośności, której możemy się
spodziewać, ale oczywiście możemy nie
potrzebować tak dużej mocy. Rysunek 7 pokazuje
przykładowe przeciętne poziomy natężenia
dźwięku spotykane w różnych sytuacjach. Szczyty
trwające kilka milisekund w każdej sytuacji potrafią
przekroczyć o 10 dB podane poziomy.
Poziom ciśnienia dźwięku mowy ludzkiej z
odległości ok. 30 centymetrów wynosi około 70
dB, zaś poziom 120 dB powoduje ból u większości
ludzi. Poziom 90 dB oceniany jest przez większość
słuchaczy jako bardzo głośno z tym, że np.
rockowy zespół w pełnym składzie jest w stanie
wytworzyć podczas koncertu 105 - 115 dB.
(Poziomy, o których mówimy mierzone są
zazwyczaj za pomocą tzw. krzywej ważonej A,
czyli filtru, który charakteryzuje się spadkiem na
częstotliwościach poniżej 500 Hz. To umożliwia
wykonywanie pomiaru poziomów zbliżonych do
odbieranej przez ludzkie ucho głośności dzięki
temu, że słuch uprzywilejowuje częstotliwości
odpowiadające średnim tonom w stosunku do
częstotliwości niskich.)
W większości systemów nagłośniających dolna
częstotliwość graniczna wynosząca zazwyczaj 50 75 Hz jest całkowicie wystarczająca. Wszystkie
systemy opisane w tym rozdziale spełniają ten
warunek. Dla zwiększenia poziomu niskich tonów
warto zastosować stojący na scenie zespół
głośnikowy współpracujący z gitarą basową (taki
jak E-V B115-M, lub B215-M), albo - do
współpracy z syntezatorami, wymagającymi
reprodukcji basów aż do 40 Hz - system
szerokopasmowy (E-V S 18-3). Przestudiowanie
wszystkich danych systemów E-V pomoże Ci
zorientować się w poziomach ciśnienia dźwięku i
częstotliwościach granicznych tych zestawów w
konkretnych, interesujących Cię zastosowaniach.
zapewnienia wyższych poziomów głośności w
miejscach oddalonych od sceny, ale także do
skierowania (albo skupienia) fali dźwiękowej na
znajdujących się tam słuchaczy. Natężenie pola
bezpośredniego utrzymane zostanie na poziomie
wyższym niż pola pogłosowego, oraz - hurra! będziesz mógł drogi Czytelniku z tajemniczą miną
zapytać wszystkich „Czy wiecie, że wreszcie
możemy zrozumieć mowę ludzką stojąc tak daleko
od sceny?"
Wiemy teraz, jak zapewnić dobrej jakości, czysty
dźwięk na całej widowni, ale jak u licha
zrealizować to w praktyce, w naszym systemie?
Dobre pytanie! Oczywiście, niniejsza pozycja nie
może zawierać odpowiedzi na wszystkie pytania,
ale lepsze zrozumienie problemów, dane techniczne
zapewniane
przez
producentów,
trochę
eksperymentów i sporo ogólnych wiadomości
pozwolą Ci na skompletowanie systemu zdolnego
do
zrealizowania
każdego
zadania
w
satysfakcjonujący sposób.
Następny rozdział poświęcimy na wskazanie
właściwych rozwiązań w doborze sprzętu i
pewnych przykładów konkretnych rozwiązań.
Ogólne uwagi o projektowaniu Systemów.
Poniżej zostaną zaprezentowane rozwiązania
konkretnych systemów nagłośnieniowych
w
wybranych,
dla
przykładu, pomieszczeniach.
Wraz
ze
zwiększaniem
się
wymiarów
pomieszczenia, zwiększa się także ranga
problemów związanych z zapewnieniem dużego
poziomu ciśnienia dźwięku, a także z jego
czystością i wyrazistością. Dzieje się tak dlatego, że
większe pomieszczenia wymagają na ogół większej
mocy akustycznej (nie elektrycznej) od głośników
niż pomieszczenia małe. Mówiąc oględnie podwojenie objętości pomieszczenia o danej
absorpcji oznacza konieczność podwojenia mocy
akustycznej pod warunkiem, że chcemy utrzymać
ten sam poziom ciśnienia dźwięku. Jest też tak
dlatego, że większa część objętości pomieszczenia
znajdować się będzie w polu pogłosowym danego
głośnika co sprawi, że reprodukcja czystego
dźwięku dla słuchaczy znajdujących się z tylu sali
będzie utrudniona.
Objętość naszych przykładowych pomieszczeń
wahać się będzie od około 300 metrów
sześciennych (mniej więcej trzykrotna objętość
przeciętnego, dużego pokoju) do około 2500
metrów. Takie różnice rozmiarów powodują, że
wahania mocy akustycznej potrzebnej do
utrzymania założonego SPL w polu pogłosowym
tych sal będą bardzo znaczne. Spójrzmy na
przykład, w którym założymy, dla uproszczenia, że
ten sam zespół głośnikowy może pracować we
wszystkich
przyjętych
przez
nas
pomieszczeniach.
Jeśli
teraz
100-watowy
wzmacniacz będzie mógł osiągnąć przeciętny SPL
na poziomie 100 dB w małym pokoju, to już w
Małe sale. Jeśli zajdzie potrzeba nagłośnienia
zupełnie małego pomieszczenia, powiedzmy o
wymiarach 9.5 x 10 x 3.5 m (lub o objętości około
300 m sześć.), to możemy posłużyć się zestawem
takim, jak to przedstawiono na rysunkach 8 i 9,
które zazwyczaj dobrze się spisują w takich
sytuacjach.
System, który przedstawiono jest jednym z
możliwych, typowych przykładów; zastosowano w
nim parę głośników E-V S 12-2, zamiast której
można użyć - dla zwiększenia dyspersji i kąta
pokrycia dla tonów średnich - systemu E-V S15-3.
10
wzmacniacza (116 dB), więc głosy wokalistów i
brzmienie instrumentów pozostaną czyste i
niezniekształcone. Należy jednakowoż pamiętać, że
podane poziomy są absolutnym maksimum tego
systemu - jest pewna szansa, że potrzebować
będziemy tylko 85 - 100 dB, zależnie od rodzaju
reprodukowanej muzyki. Można w. tym miejscu
wrócić do rozdziału 7.
W tym szczególnym pomieszczeniu wspomniane
zestawy są w stanie wyprodukować w jego polu
pogłosowym przeciętny poziom ciśnienia średnich
tonów rzędu 106 dB, pod warunkiem podłączenia
dwóch takich kolumn do wzmacniacza o mocy 50
W (8 Ohm) każdy (takim np. jak TAPCO CP120).
Rysunek 6 w rozdziale „Akustyka sali rozmywa
Twój głos" przypomni Ci pojęcie pola
pogłosowego. Zapas, mocy systemu pozwala na
przeniesienie 10 dB szczytów bez przesterowania
RYSUNEK 7 – Typowe poziomy ciśnienia dźwięku – waga „A”
wrażenia garstce osób na środku sali. W celu
zwiększenia zapasu mocy i podwyższenia głośności
można zastosować dwukanałowy wzmacniacz
mocy, zdolny wytworzyć 150 W w każdym kanale
(8 Ohm) np. taki, jak TAPCO CP500 zamiast
wspomnianego wzmacniacza 2 x 50 W. Stosując
większy wzmacniacz i głośniki S12-2, lub S15-3
jesteśmy w stanie zapewnić przeciętny poziom
ciśnienia dźwięku rzędu 111 dB i przetworzenie
szczytów na poziomie 121 dB. Użycie
„Dominatorów" w takiej sytuacji podwyższa te
liczby do wartości odpowiednio 116 i 126 dB.
Dodatkowe zmiany i ulepszenia mogą być
dokonywane według własnego uznania, np.
zastosowanie miksera z wbudowanym urządzeniem
Dla zwiększenia dyspersji i podwyższenia poziomu
ciśnienia dźwięku można, zamiast S12-2, użyć pary
głośników E-V typu „Dominator". Dzięki ich dużej
skuteczności (aż 5% w porównaniu do 5% dla S153), można uzyskać 111 dB średniego poziomu i 121
dB w szczytach. Rysunek 10 pokazuje „schemat
blokowy" połączeń w mono, wykorzystujących
dwa kanały podwójnego wzmacniacza mocy
zasilającego dwa głośniki. Połączenie takie tworzy
system monofoniczny, który w tak małym zestawie
jest bardziej praktyczny niż zestaw stereofoniczny.
Aranże
stereofoniczne
zwiększają
bowiem
prawdopodobieństwo, że w pewnym momencie
jakaś grupa instrumentów znajdzie się tylko w
jednym kanale, pozostawiając stereofoniczne
11
RYSUNEK 8 – Mały pokój, rzut boczny
Sale średniej wielkości. Zapewnienie nagłośnienia
średniej wielkości sali o przybliżonych wymiarach
15 x 12 x 4.5 metrów (lub też objętości około 800
m sześć.) zapewni nam system taki, jak pokazany
pogłosowym. Jeżeli projektujemy stałą instalację
nagłośnieniową, to możemy użyć pary wiszących
zestawów głośnikowych podwieszonych blisko
miejsc pokazanych na rysunkach 8 i 9.
12
aż 106 dB, to oczywiście możemy użyć
wspomniane wcześniej kolumny głośnikowe,
uzyskując jednakże poziom 101 dB). Jeśli zaś 106
dB okaże się niewystarczające, to dodatkowa
zmiana wzmacniacza na większy, o mocy 2 x 150
W, (np. TAPCO CP500) zapewni nam SPL o
poziomie 111 dB.
na rysunkach 11 i 12. Użyte tu zostały głośniki typu
„Dominator" (E-V), zapewniające przeciętny
poziom ciśnienia dźwięku 106 dB dla tonów
średnich i przetwarzanie szczytów na poziomie 116
dB. Zauważmy przy tym, że zastosowanie
wspomnianych „Dominatorów" w porównaniu do
np. S12-2 lub S15-3 pozwoliło nam ominąć straty
w poziomie ciśnienia dźwięku wynikające z
przejścia do większej sali. (Jeśli nie potrzebujemy
RYSUNEK 10 – Schemat blokowy dla systemu z rys. 8 i 9
W przypadku sali średniej wielkości dochodzą do
głosu poprzednio omówione czynniki związane ze
spadkiem SPL wraz ze wzrostem odległości, pole
pogłosowe i dyspersja. Można więc np. użyć pary
zintegrowanych zespołów głośnikowych o dużej
efektywności takich, jak „Dominator". Jest
jednakowoż
zalecane
użycie
systemu
głośnikowego, który składa się z wielu
niezależnych elementów, np. takie, jak pokazane na
rysunkach 13 i 14.
Zespoły zawierające wszystkie głośniki w jednej
obudowie takie, jak pokazane na rysunkach 11 i 12,
są w stanie zapewnić przeciętny poziom ciśnienia
dźwięku 106 dB (116 dB przy szczytach). Zestawy
z rysunków 13 i 14 są w stanie dostarczyć 108 dB
(118 dB w szczytach). Uzyskanie wyższych
poziomów jest związane z zastosowaniem
wzmacniacza
zasilającego
drivery
wysokotonowe wyposażone w tuby, o mocy np. 2 x
150 W (jak TAPCO CP500). Zwiększyłoby to
poziom ciśnienia dźwięku do 113 dB, a w
szczytach do 123 dB.
System modułowy (wieloczłonowy) ma kilka zalet
w porównaniu do systemów zintegrowanych (w
jednej obudowie):
1. Węższa wiązka promieniowania systemów
modułowych lepiej daje się dopasować do
geometrii
danego
pomieszczenia.
Tuba
średniego
zasięgu
HR60
(o
kątach
promieniowania 60 x 40 ) skierowuje więcej
dźwięku bezpośredniego (fali) na koniec sali, co
pozwala na:
A. Uzyskanie bardziej równomiernego SPL na
przestrzeni całego pomieszczenia;
B, Utrzymanie czystości i zrozumiałości
dźwięku na końcu pomieszczenia (poprzez
pewne „obejście" jego pogłosowej akustyki).
2. System modułowy składa się z oddzielnych
elementów, co pozwala na łatwą jego rozbudowę w
przyszłości.
13
RYSUNEK 11 – sala średniej wielkości, przykład 1
RYSUNEK 12 – Schemat blokowy dla średniej sali, przykład 1
14
RYSUNEK 13 – Sala średniej wielkości, przykład 2
15
RYSUNEK 14 – Schemat blokowy dla średniej sali, przykład 2
16
„częstotliwością podziału". Pokazano na tym
rysunku także przykładowe nachylenia krzywych
najbardziej typowych zwrotnic 6 dB, 12 dB i 18
dB/na oktawę.
Zwrotnica umieszczana za wzmacniaczem mocy, a
ściślej, między wzmacniaczem a głośnikami
nazywana jest wielkosygnałową (z powodu dużego
napięcia i natężenia prądu panującego na wyjściu
typowego wzmacniacza mocy, które z resztą musi
ona przetworzyć), lub pasywną (oznaczającą, że nie
posiada ona żadnych aktywnych elementów
elektronicznych, lub też, że nie wymaga
oddzielnego zasilania). W systemie aktywnym zaś,
podział na niskie i wysokie tony odbywa się przed
wzmacniaczem mocy co oznacza, że głośnik
wysokotonowy posiada inny wzmacniacz niż
głośnik niskotonowy. Dodać należy, że zwrotnice
aktywne zbudowane są na elektronicznych
elementach aktywnych i posiadają odrębne
zasilanie. Zwrotnice takie nazywane są także
„małosygnałowymi" ponieważ pracują z sygnałem
Użycie
systemu
modułowego
wymaga
zastosowania zwrotnic aktywnych - x-over'ów (np.
E-V XEQ-1), co sprawia, że i cały system staje się
aktywny. Różnica polega na tym, że w systemie
aktywnym zwrotnica umieszczona jest przed
wzmacniaczem
mocy
zasilającym
teraz
bezpośrednio indywidualny głośnik. Po pierwsze
jednak dowiedzmy się, że zwrotnica jest
urządzeniem, które ma za -zadanie
rozdzielić
sygnały
elektryczne
o częstotliwościach
akustycznych na dwa (w przypadku systemu
dwudrożnego) pasma: jedno dla tonów niskich
(głośnik niskotonowy), drugie dla wysokich
(głośnik wysokotonowy). Gdyby było inaczej, to
odtwarzanie dźwięku na takim zestawie byłoby
wielkim ryzykiem związanym z możliwością
przepalenia cewki driver'a wysokotonowego
zmuszonego do „trawienia" tonów niskich, których
znieść nie jest on w stanie. Charakterystykę
częstotliwościową
idealizowanej,
typowej
zwrotnicy ukazano na rysunku 15. Częstotliwość,
przy której obie krzywe spotykają się nazywamy
RYSUNEK 15 – Przebieg idealnego crossover’a (zwrotnicy)
tonów mogą sprostać tej różnicy i zapewnić
wyrównaną charakterystykę zestawu głośnikowego
w danym pomieszczeniu. Oddzielne zasilanie
części nisko-, średnio- i wysokotono-wej stwarza
także możliwość dokładniejszego skorygowania
różnic w efektywności poszczególnych głośników,
nawet w bardzo skomplikowanych zestawach.
(Patrz rozdział „Duże sale")
Należy także dodać, że użycie aktywnych
zestawów głośnikowych obniża słyszalność
zniekształceń od przesterowania wzmacniacza
wychodzącym z miksera o bardzo małym napięciu
kilku
Voltów,
zamiast
kilkudziesięciu
otrzymywanych ze wzmacniacza mocy.
Systemy aktywne są koniecznością w przypadku
dużych instalacji o uniwersalnym zastosowaniu.
Układ
tuba-driver
wysokotonowy
posiada
zazwyczaj
dużo
większą
sprawność
niż
konwencjonalne głośniki w obudowach basowych często trzy do pięciu razy większą. Tylko więc
niezależne wzmacniacze mocy niskich i wysokich
17
pomocą przyrządów pomiarowych - takich jak
tercjowy analizator widma - pozwalających
bezpośrednio
odczytać
charakterystykę
częstotliwościową na obszarze odsłuchu. Reguluje
się następnie pokrętłem wzmocnienia toru
wysokotonowego do momentu wyrównania się
charakterystyki w okolicy ustawionej częstotliwości
podziału.
mocy - sytuacji, która zdarza się dosyć często,
nawet w bardzo dobrze zaprojektowanych i
obsługiwanych systemach. Na przykład - jeśli
przesterujemy konwencjonalny system pasywny
sygnałem o niskiej częstotliwości, to powstające
wówczas sygnały harmoniczne (czyli o wyższych
częstotliwościach) odtwarzane są aż za dobrze
przez głośnik wysokotonowy znajdujący się w tym
systemie, przy okazji narażając go na przeciążenie
termiczne. W systemie aktywnym zaś, produkty
zniekształceń nieliniowych są doprowadzane tylko
do sekcji niskotonowej, która nie odtwarza ich
specjalnie dobrze. Podobnie, jeśli średnie, lub
wysokie tony przesterują gałąź szerokopasmowego
systemu pasywnego, to zniekształcenia odtwarzane
będą również przez głośnik niskotonowy. Sytuacja
ta nie zdarzy się nigdy w systemie aktywnym.
Niektóre ze wzmacniaczy mocy znacznie redukują
zniekształcenia za pomocą specjalnych rozwiązań
zabezpieczających
wzmacniacze
przed
przesterowaniem ( np. wzmacniacze TAPCO z
systemem PowerLock).
Jeśli używamy system aktywny taki, jak na
rysunkach 13 i 14, to musimy zapewnić
wyrównanie poziomów torów wysoko- i
niskotonowego. Jedna z prostszych metod
wykonania tej procedury polega na ustawieniu
maksimum wzmocnienia wzmacniaczy mocy i
minimum poziomów w odpowiednich kanałach
zwrotnicy. (Jeśli zwrotnica takich pokręteł nie
posiada, to używamy regulatorów wzmocnienia
znajdujących się we wzmacniaczu mocy wysokich
tonów.) Następnie, śpiewając albo mówiąc do
mikrofonu,
którego
zazwyczaj
używamy,
ustawiamy poziom toru wysokotonowego tak, by
uzyskać subiektywne wrażenie naturalnego
zrównoważenia
proporcji
obydwu
torów.
Zrównoważenie to może być osiągnięte także za
Duże sale. Jeśli projektujemy system do pracy w
dużym pomieszczeniu, powiedzmy o wymiarach 15
x 30 x 5.5 metrów (lub o objętości 2500 m sześć.),
to jedynym praktycznie
akceptowalnym
rozwiązaniem
jest zastosowanie systemu
modułowego, pozwalającego na osiągnięcie
właściwego pokrycia dźwiękiem całej widowni.
Należy pamiętać, że zastosowanie systemu
składającego się z wielu podobnych głośnikowych
systemów zintegrowanych (takich jak te, których
używaliśmy do nagłośnienia małej sali) NIE
ZAPEWNI POZYTYWNYCH REZULTATÓW w
sali o dużej objętości!
System pokazany na rysunkach 16 i 17 używa
osobnych tub wysokotonowych bliskiego i
dalekiego zasięgu, których wąskie wiązki
promieniowania zapewnią właściwe pokrycie całej
sali dźwiękiem czystym i zrozumiałym. Rysunek
16 przedstawia rzut boczny pomieszczenia i
znajdujące się tam drivery wyposażone w tuby
HR40, które skierowano na tył widowni. Inne tuby
- HR90 skierowano nieco w dół w celu uzyskania
równomiernego pokrycia dźwiękiem przodu i
środkowej część sali. Można w tym momencie
jeszcze raz zajrzeć do rozdziałów„Reguła
podwójnej odległości" i „Pogłos sali rozmywa
RYSUNEK – 16 – Rzut boczny dużej sali
18
mikrofonu i słuchanie tego, co wydobywa się z
głośników. Po pierwsze - przy wyłączonym
wzmacniaczu zasilającym tuby wysokotonowe
bliskiego zasięgu - należy ustawić proporcje
głośników tubowych dalekiego zasięgu w stosunku
do głośników basowych. Zaczynamy od ustawienia
regulatorów wzmocnienia wzmacniaczy mocy
obydwu torów na maksimum i pokrętła regulacji
poziomu wyjściowego sekcji wysokotonowej (w
zwrotnicy) na minimum. (Jeśli zwrotnica nie
posiada tego rodzaju możliwości, to należy w tym
miejscu użyć regulatora wzmocnienia znajdującego
się we wzmacniaczu mocy sekcji wysokotonowej.)
Następnie trzeba wziąć do ręki mikrofon i
przeprowadzić próby, zwiększając jednocześnie
wzmocnienie sekcji wysokotonowej do momentu,
w którym osiągniemy wyważoną, naturalną jakość
dźwięku w przeważającej części pomieszczenia.
Na końcu przemieszczamy się do punktu
położonego w bliższej głośnikom połowie sali i
wykonujemy podobne
czynności
regulując
wzmocnienie wysokotonowej sekcji bliskiego
zasięgu, aż do momentu uzyskania podobnych
rezultatów, co poprzednio. Zrównoważenie to może
być osiągnięte także za pomocą przyrządów
pomiarowych - takich, jak tercjowy analizator
widma, np. DN 60 KLARK TEKNIK,
pozwalających
bezpośrednio
odczytać
charakterystykę częstotliwościową na obszarach
odsłuchu. Wykonuje się następnie regulacje
pokrętłami wzmocnienia torów wysokotonowych
do momentu wyrównania się charakterystyki w
okolicy ustawionej częstotliwości podziału (800
Hz).
Twój głos", które odświeżą nieco wiadomości na
ten temat.
Schemat blokowy systemu przedstawiono na
rysunku 18. Instalacja skonstruowana została w
oparciu o zwrotnicę elektroniczną (aktywną) taką,
jak np. E-V XEQ-1; jej szczegóły opisano w
rozdziale „Sale średniej wielkości". Instalacja
wymaga tylko jednej takiej zwrotnicy, ponieważ
może ona sterować wiele wzmacniaczy, pod
warunkiem jednak, że- stosujemy tylko jedną
częstotliwość podziału (system dwudrożny).
Ponownie dla przykładu pokazano mikser TAPCO
6001-RB, choć zastosowanie miksera TAPCO C-12
i dodatkowej zwrotnicy XEQ-1 dałoby w wyniku
system stereofoniczny o większej ilości wejść i
elastyczności. Należy pamiętać, że systemy
stereofoniczne należy używać z dużą rozwagą i
ostrożnością, bowiem szalenie łatwo jest
doprowadzić do sytuacji, w której wokale słychać
w jednym kanale, a akompaniament w drugim,
czego efektem jest, że tylko widzowie siedzący
pośrodku sali słyszą wszystko. System stereo może
jednakowoż być użyty dla uzyskania specjalnych
efektów przestrzennych,
pomagających s w
uatrakcyjnieniu
monofonicznego
skądinąd
materiału.
Ponieważ systemy do pomieszczeń o dużych
rozmiarach, pokazane na rysunkach 16, 17 i 18 są z
założenia aktywne, przeto zajdzie konieczność
zrównoważenia proporcji torów nisko- i
wysokotonowego. Prostym sposobem osiągnięcia
tego stanu rzeczy jest metoda „na ucho" regulowania wzmocnienia toru wysokotonowego w
oparciu o mówienie, lub śpiewanie do znanego
RYSUNEK 17 – Rzut pionowy dużej sali
19
scenie („floor monitor") FM12-2. Pewnym
rozwinięciem
tej
koncepcji
są
miksery
zapewniające oddzielne wyjście monitorowe
„monitor send" lub „foldback". To umożliwia
wykonanie niezależnych miksów służących tylko
do odsłuchu (monitorowania) np. wokalistki itp.
Ten bardziej skomplikowany system może być
użyty w konfiguracji z zestawami głośnikowymi
FM12-2, lub FM12-3 tak, jak to pokazano na
rysunkach 16,17 i 18. Monitory E-V serii FM mogą
być
ustawiane
w
czterech
możliwych
konfiguracjach, stosownie do potrzeb tak, jak to
pokazano na rysunku 20.
Systemy
odsłuchowe.
Do
tego
miejsca
omówiliśmy części składowe głośnikowej instalacji
nagłośnieniowej (tzw. „przodów"), teraz zaś
zajmiemy się systemem „monitorów" lub też
„odsłuchów" sceny. W najprostszej formie
wyglądać to będzie tak, że część zmiksowanego
materiału poślemy do głośników znajdujących się
na estradzie, .co zostało pokazane na rysunku 19.
Mikser (np. TAPCO 6000-CF) może być użyty do
wysłania jednej połowy sygnału do jednego kanału
wzmacniacza CP-120 zasilającego głośniki główne
(„przody"), drugiej zaś do tego samego
wzmacniacza zasilającego monitor stojący na
RYSUNEK 18 – Schemat blokowy do rysunku 16 i 17
RYSUNEK 19 – Prosty system odsłuchowy
20
tak, by zapewnić równomierne pokrycie dźwiękiem
całego pomieszczenia. Nadają się do tego przede
wszystkim wielkie tuby np. serii HR E-V (HR9040,
HR6040 i HR4020), oferujące stałą szerokość
Kilka
uwag
o
stałych
instalacjach
nagłośnieniowych. W większości przypadków,
kiedy nagłośnienia używa się dorywczo, systemy
głośnikowe ustawiane są na brzegu sceny, o czym
mogliśmy się przekonać na podstawie dotąd
pokazanych rysunków. Rozwiązania tego typu
zazwyczaj nie da się uniknąć, z powodu
jednorazowego charakteru wielu imprez, choć
stwarza ono pewne problemy: zasłania widok
niektórym osobom i jest powodem powstawania
interferencji fal
dźwiękowych
w danym
pomieszczeniu, ponieważ dźwięk dochodzi do nas z
dwóch oddalonych od siebie źródeł. Jedną z
naszych propozycji jest centralny, wiszący zespół
głośnikowy umieszczony tak, jak to pokazano na
rysunkach 21 i 22.
Jest to jeszcze jeden sposób na nagłośnienie
pomieszczeń o dużej objętości, nieco inny w
zamyśle, niż poprzednio opisane. Niemniej stanowi
on jedną z najlepszych konstrukcji stałych instalacji
nagłośnieniowych, choć jest z natury bardzo
skomplikowany i praktycznie trudny do realizacji
podczas np. trasy koncertowej. Centralny „kosz"
powinien posiadać tuby wysokotonowe skierowane
wiązki promieniowania od 800 Hz poczynając,
podczas gdy małe tuby tej samej serii (HR120,
HR90, HR60 i HR 40) oferują te same zalety od
około 1500 Hz. Wielkie tuby serii HR oferować
więc będą ściślejszą kontrolę nad szerokością
wiązki, co zaowocuje w zmniejszeniu udziału pola
pogłosowego w odbieranym dźwięku. Stanowią one
najbardziej
pożądany
element
bardzo
wyrafinowanych systemów, jeśli tylko ich znaczne
rozmiary pozostają akceptowalne. Systemy basowe,
możliwe do zastosowania w takim układzie to
głośniki E-V serii TL, które mogą być bez
przeszkód zainstalowane, ponieważ nie jest
wymagana ich mobilność. W opisywanym systemie
pracują dwa zestawy TL606D, uzupełniając
wspomniane HR4020 i HR9040. System ten nie
będzie mógł wytworzyć podobnego maksymalnego
poziomu ciśnienia dźwięku, jak poprzednio opisane
systemy dwudrożne (rysunki 17 i 18), choć różnica
ta nie jest znaczna i wynosi 3 dB.
RYSUNEK 20 – Możliwości usytuowania FM 12-2 i monitorów podłogowych FM 12-3
21
RYSUNEK 21 – Rzut boczny dużej sali, instalacja stacjonarna
RYSUNEK 22 – Rzut pionowy dużej sali, instalacja stacjonarna
22