O Desenvolvimento e Aplicação do Line Array Speaker System

Nos últimos anos,sistemas de alto-falantes line arraytêm sido amplamente utilizados em locais de reforço de som em grande escala, com suas vantagens exclusivas. O sistema de alto-falantes line array é produzido em resposta à demanda do mercado e também é um produto de alta tecnologia, por isso tem atraído a atenção das pessoas.

A produção de alto-falantes de sistema de line array

Nas décadas de 1960 e 1970, o rock representado pelos \"Beatles \" surgiu na Europa e nos Estados Unidos. Centenas de milhares de espectadores iam à praça para assistir a shows de rock, e o reforço de som era um grande problema. Por exemplo, 600.000 pessoas participaram de um show de rock realizado em Nova Jersey em 3 de setembro de 1977. O sistema de reforço de som usa uma \"torre de som \" composta por vários alto-falantes empilhados, o que é muito difícil de instalar e depurar. Após cuidadoso projeto e depuração, muita energia foi gasta, e o efeito de reforço de som é sempre insatisfatório. Este fenômeno fornece informações de mercado. As performances em turnê em grande escala requerem sistemas de reforço de som com alta potência e fácil instalação e depuração.

Algumas grandes empresas estão se concentrando na demanda do mercado e estão empenhadas em desenvolver sistemas de reforço de som de projeção distante de alta potência. Do ponto de vista da acústica, existem duas maneiras de obter o efeito de alta potência e projeção distante.

• Uma é a buzina, que faz com que a energia do som irradie em uma direção através da buzina para controlar a diretividade, melhorar a eficiência da radiação e alcançar o efeito de projeção distante. Por exemplo, na década de 1950, usamos chifres grandes para os sistemas de transmissão Kinmen e Matsu. Uma buzina tem mais de dez metros de comprimento e uma distância de transmissão de vários quilômetros.

• A outra é a matriz de alto-falantes proposta na década de 1930, que usa o princípio da interferência para controlar a diretividade. Na verdade, já havia uma coluna de som de alto-falante do tipo coluna popular. A coluna de som possui diretividade vertical relativamente estreita, mas a potência não é grande o suficiente, a projeção não está longe e ainda existem alguns problemas a serem superados, como a dinâmica e a largura de banda do som. Algumas grandes empresas têm suas próprias prioridades de acordo com suas próprias circunstâncias.

A pesquisa da buzina desenvolveu com sucesso alto-falantes de corneta de diretividade constante, alto-falantes de corneta com múltiplas unidades de acionamento, etc. A empresa francesa L-Acoustics introduziu pela primeira vez o sistema V-DOSC em 1993. É um conjunto composto de uma fileira de alto-falantes de unidade. O princípio de funcionamento é semelhante ao de uma coluna de som. Sua diretividade vertical é controlável, determinada pelo número de caixas unitárias, e o ângulo de radiação horizontal é de 120 °. A resposta de frequência de cada caixa de unidade é 50Hz ～ 18kHz ± 3dB, a potência é 1500W e a sensibilidade é 134dB. A unidade de alta frequência irradia para fora através do guia de ondas. Este é o primeiro produto de matriz de linha lançado e atrai a atenção das pessoas desde o início.

A demanda do mercado, o desenvolvimento e aplicação de alta tecnologia, fazem com que o sistema de alto-falantes line array seja o produto icônico de cada empresa mostrando sua força. Agora, o line array é uma combinação de tecnologia de corneta e tecnologia de array, tornando o desempenho de radiação mais perfeito.

Características do sistema de alto-falantes de linha de concerto

1. Disposição regular das caixas de unidades

O sistema de alto-falantes line array é composto por uma fileira de caixas de unidades, que são dispostas de acordo com uma determinada regra, e podem ser dispostas em linha reta e em forma de \"J \" de acordo com as necessidades do campo sonoro. O número de caixas unitárias é determinado pelos requisitos do campo sonoro, mas deve atender aos requisitos básicos de formação de uma matriz linear, ou seja, o comprimento da matriz linear deve ser de pelo menos mais da metade do comprimento de onda do som irradiado onda. As características de radiação de cada caixa de unidade têm requisitos estritos. Por exemplo, a potência sonora irradiada, características de frequência, diretividade horizontal, distorção e fase linear devem atender aos requisitos da matriz de linha.

2. Alta potência e longa distância de projeção

Por exemplo, a unidade de baixa frequência na caixa da unidade de SanwayAlto-falante de matriz de linha externa Vera36tem uma potência de 1000W e uma sensibilidade de 98dB; a unidade de frequência intermediária tem uma potência de 800 W e uma sensibilidade de 110 dB; a unidade de alta frequência tem uma potência de 150W e uma sensibilidade de 112dB. Após as caixas de unidades serem formadas em uma matriz, devido à interação entre as caixas de unidades, a impedância de radiação do alto-falante é melhorada e a eficiência de radiação é melhorada. Portanto, é fácil usar um sistema de alto-falantes de matriz de linha como fonte de som para obter um nível de pressão sonora de 100dB ou mais além de 100m.

3. O campo de som coberto é relativamente uniforme, a área de interferência é pequena e a resolução de reprodução é alta

A diretividade vertical da matriz de linha é muito nítida, geralmente em torno de 10 °, e a mais estreita pode chegar a 3 °. O feixe de som irradiado é estreito, o som direto que atinge a área de audiência correspondente é relativamente forte, a distância irradiada é relativamente longa e a mudança no nível de pressão do som em uma área grande é relativamente pequena. Devido ao controle do lóbulo lateral da matriz linear, a área de sobreposição do campo sonoro irradiado é relativamente pequena e a superfície de interferência é pequena. A área dominada por som direto tem boa audição, som claro e alta resolução.

Como funciona o alto-falante de matriz de linha pa?

Como funcionam as matrizes de linha de energia pode ser uma discussão bastante profunda. Aqui, não vamos explicar os detalhes de toda a teoria muito detalhados. A seguir, usaremos linguagem simples e cálculos matemáticos para permitir que todos entendam primeiro como o som de um alto-falante típico se espalha conforme a distância aumenta.

1. lei do inverso do quadrado

O conteúdo da lei do inverso do quadrado na acústica é que a magnitude da intensidade do som e a distância entre a posição de escuta e a fonte de som são inversamente proporcionais ao quadrado. O resultado é que cada vez que a distância entre o ouvinte e a fonte pontual dobra, a pressão do som é atenuada em 6dB. Este é o desempenho dos alto-falantes que geralmente usamos, embora haja muitas diferenças sutis entre o real e o teórico.

2. Fonte pontual

A premissa da lei do inverso do quadrado é que o alto-falante pode irradiar Omni direcionalmente. Para alto-falantes físicos, esta situação é rara, a menos que os alto-falantes emitam frequências muito baixas (é por isso que sempre enfatizamos os graves ou a razão pela qual o superbaixo não tem diretividade). No entanto, à medida que a distância de propagação do som aumenta, até mesmo alto-falantes direcionais típicos (como alto-falantes de corneta com ângulo de cobertura horizontal de 90 ° e ângulo de cobertura vertical de 90 °) obedecerão à lei do quadrado inverso, agindo como uma fonte teórica de ponto A difusão do som (ou seja, , Radiação Omni direcional).

3. Fonte de som de linha

A cobertura da pressão do som de alto-falantes de matriz linear passiva está próxima da chamada teoria da fonte de som de linha. Sempre que a distância de escuta for duplicada, o nível não cairá em 6dB. Em teoria, ela cairá apenas em 3 dB, mas em aplicações práticas, o resultado não é tão ideal. Quanto ao motivo dessas diferenças, este artigo não entrará em detalhes. Mesmo assim, em comparação com os alto-falantes de fonte pontual, os alto-falantes lineares têm vantagens exclusivas em termos de cobertura vertical.

Os alto-falantes com características de radiação de fonte de som linear podem atingir os seguintes efeitos: Você pode sentir um nível de pressão sonora relativamente grande na área posterior do hall ou espaço externo e, para fazer isso, você não precisa operar a fonte de som pontual comum caixas de som. Da mesma forma, a potência é deliberadamente aumentada para que as pessoas que estão mais perto do sistema de PA em frente possam ouvir sons muito altos. Sua vantagem reside na controlabilidade complexa e variável do ângulo vertical de difusão do som.

Então, como obter radiação de fonte de som linear? A resposta é o cancelamento da fase.

O cancelamento de fase é geralmente uma das coisas que os engenheiros tentam evitar em sistemas de áudio, mas desempenha um papel central no fornecimento de um ângulo de cobertura vertical estreito quando os alto-falantes line array trabalham juntos. Mesmo se um design de gabinete de alto-nível de alto nível for usado para moldar a cobertura vertical, ainda haverá muita sobreposição real entre os alto-falantes na matriz de linha. Em outras palavras, o ângulo de cobertura vertical de um alto-falante line array não pode ser formado por um único alto-falante, é o resultado da interferência efetiva de vários alto-falantes na saída. No entanto, na realidade, a distância entre cada alto-falante de matriz de linha e o público será ligeiramente diferente, o que causará um pequeno grau de cancelamento de fase. Obviamente, você também pode intervir manualmente e fazer ajustes finos no ângulo de cobertura vertical dos alto-falantes da matriz de linha, introduzindo atrasos eletrônicos (os sistemas EAW Anya e Anna usam essa tecnologia).

Precauções para o uso de sistemas line array

Embora a aplicação de cancelamento de fase possa formar o efeito de estreitar o ângulo de cobertura vertical dos alto-falantes na matriz de linha, seu ângulo de cobertura horizontal não é afetado. Portanto, um único alto-falante em uma matriz de linha real pode ter um ângulo de cobertura horizontal de 90 ° e cobrir apenas um ângulo vertical de 20 ° ou menos. Além disso, mesmo se o cancelamento de fase puder atingir a distribuição da fonte de linha e melhorar significativamente a cobertura de longa distância, conforme a distância aumenta, a matriz de linha começará a mostrar características de fonte de ponto e sucumbirá à lei do quadrado inverso que atenua 6dB para cada duplicação de distância. .

A matriz de linha tem a capacidade de aproximar a função da fonte de linha, mas também existem algumas limitações e questões que requerem atenção. Primeiro, o comprimento total da matriz de cima para baixo determina a frequência mais baixa com características de cobertura de fonte de som de linha. Isso ocorre porque à medida que o comprimento de onda se torna mais longo, na posição de audição, a diferença entre os tempos correspondentes quando o som atinge a posição do ouvinte de diferentes unidades de alto-falante deve ser maior para atingir o efeito de uma fonte sonora linear. Isso requer um comprimento de array maior. Na outra extremidade do espectro, o comprimento de onda se torna tão curto que os drivers são muito grandes para serem colocados próximos o suficiente, então a diferença de fase relativa se torna muito grande para realizar a função de fonte de linha. Nessas circunstâncias, os principais fabricantes usarão estruturas de guia de onda para realizar a conversão de fontes de som pontuais em fontes de som linear. Embora todas as estruturas de guia de ondas tenham o mesmo propósito, quase todos os fabricantes usam uma estrutura diferente e têm sua própria patente para proteger seus direitos de propriedade intelectual. Esta também é a parte mais difícil do processo de desenvolvimento de alto-falantes lineares de um fabricante.

As matrizes de linha são muito úteis em espaços acusticamente desafiadores porque você pode controlar sua propagação vertical e reduzir os reflexos do som. Encontrar uma maneira de afastar a área de cobertura do som do teto e do chão é um bom começo e, em seguida, escolha uma caixa de som com um ângulo de cobertura horizontal específico, o que o ajudará a manter o excesso de som longe das paredes laterais, para obter melhor clareza de reforço de som interno.

Lforma de array ine

Como a radiação vertical de cada alto-falante é muito estreita, o espaço de audição pode ser efetivamente dividido em várias partes da frente para trás. A parte frontal é coberta por apenas um pequeno número de alto-falantes e mais alto-falantes podem cobrir a parte traseira. Com base nessa ideia, uma linha em forma de J muito popular é formada, que freqüentemente aparece em salas de concerto e locais ao ar livre.

A forma exata de instalação do line array varia de acordo com o layout e o tamanho da área a ser coberta. Em geral, a cobertura da primeira linha precisa apenas de um pequeno número deles para atender aos requisitos de pressão sonora por causa da distância próxima, mas o ângulo de instalação entre as matrizes de linha também precisa ser projetado para ser maior por causa da cobertura uniforme. No entanto, devido à distância relativamente longa no meio e na parte traseira, um número maior de alto-falantes deve ser instalado em um ângulo concentrado, para que o efeito da cobertura de longa distância possa ser alcançado. A abordagem descrita agora ajuda a melhorar a consistência da cobertura geral. Nos últimos anos, também foi desenvolvida uma maneira de os usuários fazerem o ajuste fino da distribuição de energia, ajustando a potência fornecida a cada caixa de alto-falante - essa técnica normalmente é chamada de gradação de potência.

Desafios e limitações das matrizes de linha

Embora as matrizes de linha possam ajudar a resolver certos problemas espaciais, elas têm limitações complexas. Além do desafio de exigir comprimento suficiente para controlar o ângulo de cobertura de frequências mais baixas, as matrizes de linha podem, às vezes, sofrer de anomalias estranhas, por exemplo, certas frequências podem formar lóbulos na área diretamente acima e abaixo da matriz. Se isso acontecer em um espaço acústico ruim, pode trazer sérias consequências. Por exemplo, se o seu microfone vocal for colocado sob a matriz de linha, você pode ter problemas de feedback.

Configurações de matriz de linha

Para que a matriz linear desempenhe bem seu papel, ela precisa passar por um projeto de instalação mecânica rigoroso e configurar os procedimentos corretos de divisão de frequência eletrônica e calibração. Por causa das complexas interações envolvidas, tudo isso é importante. O ângulo exato de instalação de cada gabinete, o ponto de suspensão e altura exatos, bem como o driver individual e o retardo, a fase, o ganho e até mesmo as configurações de filtro passa alta e baixa de cada gabinete devem ser precisos para obter o melhor desempenho. Felizmente, a maioria dos fabricantes de grandes marcas existentes tem software para simulação de cobertura de som com base no espaço virtual para seus produtos.

Qualidade de som

Mesmo no melhor dos casos, uma matriz de linha não pode corresponder à pureza do som produzido por um alto-falante de unidade única de alta qualidade ou um alto-falante de unidade única de duas ou três vias. Esta é uma das razões pelas quais é improvável que apareçam em um espaço pequeno. Para ocasiões pequenas, seria mais adequado se o número de alto-falantes que podem produzir som pudesse ser menor. Claro, custo e espaço também são considerações.

Micro line array

Embora a tecnologia de matriz de linha seja mais comumente usada em aplicações profissionais de reforço de som interno e externo em grande escala, existem muitas empresas, como Bose, Turbosound, etc., que fornecem pequenos sistemas de PA pessoais que usam matrizes de alto-falante pequenas (geralmente 2 \" -4 \"Size) para produzir o mesmo efeito de cobertura da fonte de linha. O uso correto desses sistemas pode permitir uma boa cobertura em locais pequenos.