dodatek15 17

r

BeL

acoustic

WG. ELECTRO-VOICE

DODATEK 15

MIKROFONY GRANICOWE

WSTĘP

Użycie mikrofonów zamontowanych na zaporach, odgro-dach, przeszkodach akustycznych, podłodze, ścianach, suficie i innych powierzchniach - nawet na ludzkim ciele -zyskało ostatnio na znaczeniu przy omikrofonowywaniu spektakli, a także podczas nagrań. Przy właściwym zastosowaniu, mikrofony umieszczone na wszelkiego rodzaju granicach mogą pomóc w wyeliminowaniu interferencji akustycznych i poprawić reprodukcję głosów i instrumentów, poprzez poprawienie charakterystyki mikrofonu.

Jeśi umieścimy mikrofon bezkierunkowy blisko powierzchni odbijającej fale akustyczne, to dźwięk dochodzący do mikrofonu będzie prawie czystą falą ciśnienia, nie będąc sumą fali bezpośredniej i fal odbitych. Mikrofon taki znajduje się więc w „strefie ciśnienia”. Termin „Pressure Zonę Microphone” (PZM) oznacza „mikrofon strefy ciśnieniowej” i został użyty przez firmę Crown International do opisania mikrofonu użytego do tego celu.

Takie umieszczenie mikrofonu spowoduje, że możliwe stanie się wyeliminowanie wspomnianych interferencji, zwiększenie czułości mikrofonu i zmiana jego charakterystyki częstotliwościowej dla wysokich tonów, co jest bezpośrednim skutkiem „efektu odgrody”.

Nie powinniśmy jednakowoż polegać na tej metodzie jako na sposobie poprawienia jakości samych mikrofonów, tak więc pierwszym krokiem przy decydowaniu się na ten system mikrofonów powinien być wybór dobrego mikrofonu wysokiej jakości takich firm, jak Ełectro-Voice, Shure Brothers, Beyer, etc.

W niniejszym Dodatku omówimy po kolei pierwsze zastosowania tych mikrofonów, niektóre z najnowszych osiągnięć w tej dziedzinie, oraz odpowiemy na najczęściej zadawane pytania dotyczące zastosowania tej techniki.

PIERWSZE ODKRYCIA

Około roku 1970, inżynierowie firmy Electro-Voive odkryli pewien sposób rozwiązania problemów związanych ze stosowaniem mikrofonów tak przy nagłaśnianiu, jak i przy nagrywaniu produkcji scenicznych.

Typową, stosowaną techniką mikrofonową, była wówczas ta, polegająca na umieszczeniu mikrofonu na statywie na końcu sceny (tzw. proscenium). Jednakowoż praktykę tę cechowało pewne zjawisko, znane jako „efekt filtru grzebieniowego”, polegające na znoszeniu się (kancelacji) sygnałów o pewnych częstotliwościach, przychodzących do mikrofonu. Ta forma zniekształceń, powodowana była w rezultacie przez fakt docierania do mikrofonu fal akustycznych o różnych czasach opóźnienia, pochodzących z tego samego źródła. Rysunek 1 ilustruje istotę tego zjawiska. Zauważmy, że w tym przypadku fala akustyczna pochodząca ze źródła, dociera do mikrofonu dwiema różnymi drogami (a jest to naprawdę bardzo prosty przypa-

RYSUNEK 1 - Typowa odległość od mikrofonu (np. dla aktorów w teatrze)

dek!). Fale, które bezpośrednio dochodzą do mikrofonu nazywamy „falami bezpośrednimi”, zaś te, które docierają do mikrofonu po kilkakrotnym odbiciu się od ścian lub podłogi, nazywamy „falami odbitymi”. W przypadku systemu nagłośnieniowego lub taśmy, obydwa te dźwięki słyszane będą z różnymi poziomami i w różnych momentach czasu. Rysunek 2 w sposób graficzny przedstawia efekty tego zjawiska. Zauważmy, że ta charakterystyka posiada głębokie „dziury” w miejscach, w których fale dźwiękowe znoszą się całkowicie - stąd nazwa „filtr grzebieniowy”. I to właśnie było problemem, który inżynierowie firmy Electro-Voice podjęli się rozwiązać.

ROZWIĄZANIE PROBLEMU

Zrozumienie zasad stosowania granicznej techniki mikrofonowej można uzyskać po przestudiowaniu niektórych podstawowych zasad akustyki, które wykorzystali inżynierowie z Electro-Voice.

W przypadku interferencji fal akustycznych dochodzących do mikrofonu, częstotliwości na których interferencje te zachodzą i wielkość tego zjawiska zależą od wzajemnych pozycji mikrofonu, źródła fali dźwiękowej oraz płaszczyzn odbijających falę dźwiękową.

Spójrzmy ponownie na rysunek 1 i zauważmy, że jeśli obniżymy mikrofon (przybliżymy go do podłogi - płaszczyzny odbijającej), to drogi fal odbitej i bezpośredniej zaczną mieć zbliżoną długość. Z tego też powodu słyszalność zniekształceń spowodowanych przez efekt „filtru grzebieniowego” zmniejszy się.

RYSUNEK 2 - Efekt "złożonego filtrowania"

Odkryto w końcu, że im bliżej mikrofonu znajduje się powierzchnia odbijająca dźwięki, tym wyższa jest częstotliwość pierwszej „dziury” (patrz rysunek 3). Zauważmy, że jeżeli mikrofon umieścimy bardzo blisko powierzchni odbijającej, to ta częstotliwość znajdzie się poza zakresem częstotliwości słyszanym przez ludzkie ucho. Podjęto wówczas decyzję o umieszczeniu mikrofonu tuż nad powierzchnią sceny, co przyczyniło się do powstania czegoś, co w firmie E-V nazwano Mikę Mouse (patrz rysunek 5) Ten niskoprofilowany blok wykonany z pianki Acousti-foam, me tylko wykorzystuje fale odbite do zmmejszenia wrażliwości mikrofonu na sprzęganie się, ale także zmniejsza wpływ interferencji będących wynikiem odbijania się dźwięku od podłogi na działanie mikrofonu. Blok ten pozwala na użycie wielu rodzajów mikrofonów. Firma Shure wykonała także trójnóg do mikrofonu, pozwalający na zamocowanie go tuż nad podłogą.

DALSZE ODKRYCIA

W ostatnich latach zasada ta posłużyła do skonstruowania bardzo niewielkich mikrofoników, takich jak EV C094, Crown PZM i Shure SM 18. Niewielkie rozmiary tych mikrofonów pozwalają nie tylko na użycie ich we wnętrzu niektórych mstrumentów muzycznych, takich jak fortepian, ale także na umieszczenie ich tuż nad powierzchnią odbijającą, co decyduje o zgodności fazy dźwięków bezpośred nich i odbitych nawet dla wysokich częstotliwości.

CZĘSTE PYTANIA

Firma Electro-Voice otrzymuje liczne pytania dotyczące sposobu użycia mikrofonów zamocowanych na wszelkiego rodzaju odgrodach, większych płaszczyznach, ścianach, czy sufitach. Poniżej znajduje się kilka odpowiedzi na najczęstsze z tych pytań.

CZYM SĄ MIKROFONY GRANICOWE?

Mikrofony granicowe, często zwane także mikrofonami zamocowanymi zbliżeniowo, jest to jedna z technik mikrofonowych; polega ona na zamocowaniu mikrofonu na, albo w bezpośrednim sąsiedztwie płaszczyzny odbijającej. Ułożenie jednego z mikrofonów EV C094, lub PL4 zamocowanego w płytce granicznej (Barrier Platę) model 370 na stole konferencyjnym jest przykładem właśnie mikrofonu granicowego.

Tutaj uwaga: mikrofony granicowe nie są panaceum na wszystkie bolączki związane z omikrofonowywaniem, a po nich samych nie powinniśmy spodziewać się żadnych cudów. Każda sytuacja, w której decydujemy się na użycie takiego, a nie innego mikrofonu, musi być przeanalizowana indywidualnie.

KIEDY UŻYWAMY MIKROFONÓW GRANICOWYCH?

Mikrofony granicowe używamy przedewszystkim wtedy, gdy (1) sytuacja wymaga ustawienia mikrofonu w dużej odległości od źródła i/lub (2) kiedy mikrofon powinien pozostać niewidoczny, a także (3) dzięki swoim niewielkim wymiarom, mogą zostać użyte wewnątrz niektórych instrumentów muzycznych, takich jak np. fortepian.

Zasadniczą zaletą mikrofonów granicowych jest eliminacja znacznej ilości szkodliwych interferencji, które są wyni-

RYSUNEK 3 - Czas opóźnienia

kiem obecności fal odbitych o podobnym natężeniu, co fala bezpośrednia, lecz nieco w stosunku do tej ostatniej opóźnionych. Ma to miejsce, rzecz jasna, w przypadku, kiedy stosujemy mikrofon znacznie oddalony od źródła. (Patrz rysunek 1)

Zalety tych mikrofonów wynikające z ich niewielkich rozmiarów i ograniczonej widoczności są bezsprzeczne. Można taki mikrofonik umieścić praktycznie wszędzie: na podwyższeniu, podłodze, ścianie, albo na instrumencie. Dodatkową zaletą wynikającą z niewielkich rozmiarów tego mikrofonu jest możliwość umieszczenia go na obudowie instrumentów muzycznych, spełniających wówczas rolę granicy (odgrody).

DO CZEGO ZAZWYCZAJ UŻYWA SIĘ MIKROFONÓW GRANICOWYCH?

Mikrofony granicowe pozwalają użytkownikowi na peł niejsze wyrażenie swobody artystycznej dzięki temu, że może on mieć wpływ na brzmienie mikrofonu poprzez jego odpowiednie ustawienie w stosunku do płaszczyzny granicznej. Przy zastosowaniach do nagłośnienia instrumentów muzycznych, mikrofony te mogą byc umieszczone wewnątrz takiego instrumentu, co pozwala na zmianę jego brzmienia stosownie do woli użytkownika poprzez zmianę położenia tego mikrofonu.

Omikrofonowanie fortepianu

Fortepian jest jednym z najtrudniejszych dc dobrego nagłośnienia instrumentów muzycznych. Jego wielkie rozmiary i duża liczba jednostkowych źródeł dźwięku sprawia, że uzyskanie właściwych proporcji tych dźwięków jest bardzo trudne. Wielu użytkowników stwierdziło, że można uzyskać bardzo czysty i dobrze wyważony w proporcjach dźwięk tego instrumentu za pomocą pojedynczego mikrofonu umieszczonego na wieku fortepianu.

W sytuacjach, kiedy wymagane jest dobre brzmienie i duża niewrażliwość na sprzęganie się mikrofonu z głośnikami, umieszcza się mikrofon granicowy wewnątrz instrumentu i zamyka się to wieko. Rezultatem takiego posunięcia jest obniżenie poziomu hałasów dochodzących z zewnątrz i zwiększenie względnej głośności intrumentu, w porównaniu z klasycznymi mikrofonami umieszczonymi w pewnej odległości od fortepianu. Ponieważ od umieszczenia mikrofonu zależy brzmienie całego instrumentu, warto więc zadać sobie trochę trudu i przeprowadzić parę prób, wybierając to najlepsze miejsce. Warto wiedzieć, że przemieszczenie mikrofonu o kilka - kilkanaście centymetrów może mieć zasadaniczy wpływ na wynikowe brzmienie całego instrumentu.

Omikrofonowanie perkusji

Umieszczenie małego mikrofonu na wewnętrznej powierzchni ścianki bębna może dostarczyć wysokiej jakości dźwięk i, co więcej, ponieważ mikrofon ten znajdować się będzie wewnątrz instrumentu, więc i intensywność dźwięku w odniesieniu do tej z sali będzie duża, co zapewni dużą odporność mikrofonu na sprzęganie się. Jak wspomniano, położenie mikrofonu nie pozostaje bez wpływu na brzmienie instrumentu, toteż wymagane jest przepro wadzenie kilku prób umieszczenia mikrofonu stosownie do konstrukcji bębna i wynikowego brzmienia.

Omikrofonowanie instrumentów smyczkowych

Mirkofon granicowy może być z powodzeniem użyty albo na albo wewnątrz instrumentu smyczkowego (strunowego). Poprzez odpowiednie ustawienie mikrofonu można osiągnąć stosowne brzmienie nagłaśnianego instrumentu W normalnej sytuacji, użytkownik musi zastosować korektor graficzny, aby uzyskać stosowną charakterystykę częstotliwościową inną, niż ta, którą oferuje sam mikrofon. W przypadku mikrofonów granicowych, zamocowanych na stosunkowo niewielkich powierzchniach, użytkownik może stworzyć swoją powierzchnię dyfrakcyjną, dającą możliwość zmiany stałej skądinąd charakterystyki częstotliwościowej użytego mikrofonu.

Poprzez wykonanie kilku eksperymentów, użytkownik może sam zmienić charakter dźwięku swojego instrumentu. Ponieważ małe powierzchnie (odgrody) mają swój wpływ także na charakterystykę kierunkową mikrofonu na pewnych częstotliwościach, przeto metoda ta daje możliwości brzmieniowe nieosiągalne za pomocą klasycznych środków, włączając w to użycie kosztownych korektorów graficznych.

SŁYSZAŁEM, ŹE MIKROFON ZAMOCOWANY NA POWIERZCHNI GRANICZNEJ POSIADA WIĘKSZĄ CZUŁOŚĆ, NIŻ TEN SAM MIKROFON ZAMOCOWANY NA STATYWIE. JAK TO JEST MOŻLIWE?

Jeśli fala dźwiękowa odbita od powierzchni granicznej i fala bezpośrednia dotrą do mikrofonu w tych samych proporcjach, to po dodaniu się do siebie, dadzą wypadkową falę ciśnienia o dwukrotnie większym poziomie (o 6 dB więcej), niż pojedyncza fala bezpośrednia

JAKI WPŁYW NA JAKOŚĆ DŹWIĘKU MIKROFONU GRANICOWEGO MA POKRYCIE PODŁOGI DYWANEM?

Ponieważ poziom fali odbitej ma istotny wpływ na dodatkową czułość mikrofonu granicznego, wszystko, co obniża energię fali odbitej powoduje również obniżenie czułości mikrofonu. Dywany, albo inne wykładziny redukują intensywność wysokich częstotliwości, tak więc przy użyciu dywanów sygnał wyjściowy mikrofonu granicowego będzie miał obniżoną wartość dla wysokich tonów.

CZYTAŁEM, ŹE UŻYWA SIĘ

PANELI Z PLEKSIGLASU I SKLEJKI

DO POPRAWIENIA BRZMIENIA MIKROFONU.

Podstawową ideą jest użycie odpowiednio ustawionych paneli odbijających dźwięk w celu odseparowania się od dźwięków niepożądanych i/lub wzmocnienie, poprzez istniejące odbicia, dźwięków pożądanych. Jeśli użyte odgrody mają wystarczające rozmiary do właściwego odbicia niskich tonów (do odbicia sygnałów o pewnych częstotliwościach, odgroda powinna mieć duże rozmiary w porównaniu do długości odbijanej fali) i ich ułożenie jest odpowiednio zaaranżowane, to otrzymamy bardzo efektywną technikę mikrofonową. Jest ona często używana do omikrofonowywania zespołów śpiewaczych takich, jak np chóry. Jeśli użyjemy kilku paneli tak, żeby tworzyły one narożnik, albo piramidę, to powstaje wówczas rodzaj „tuby”, co w efekcie powoduje, że wynikowe charakterystyki częstotliwościowa i kierunkowa są niezwykle złożone. Wzmocnienie czułości takiego układu jest dużo większe, niż dla przypadku pojedynczej powierzchni odbijającej, a i wahania charakterystyki częstotliwościowej są bardzo znaczne.

JAKIE TYPY MIKROFONÓW MOGĄ BYĆ UŻYTE W MIKROFONACH GRANICZNYCH?

Większość mikrofonów granicowych skonstruowana jest w oparciu o małe pojemnościowe, elektretowe mikrofony bezkierunkowe (o charakterystyce dookolnej) takie, jak Electro-Voice’a PLA. Mogą one byc zamontowane wystarczająco blisko powierzchni granicznej, co sprawia, żc

8-1/8'

(206.37mm)

RYSUNEK 5 - Mikrofon kardioidalny w postaci ‘myszy"

RYSUNEK 4 - Mały, wszechkierunkowy mikrofon dołączony do płytki "ograniczającej"

nawet odbite sygnały o wysokich częstotliwościach nie ulegają szkodliwym interferencjom z falą bezpośrednią. Jeśli używamy wielu powierzchni odbijających o złożonych kształtach, to wówczas również warto używać mikrofonów dookólnych, ponieważ nie posiadają one żadnej dodatkowej kierunkowości, co sprawia, że charakterystyka kierunkowa takich zestawów jest lepiej przewidywalna.

W ostatnim czasie pojawiło się na rynku dużo różnych mikrofonów granicowych, zbudowanych w oparciu o przetworniki kierunkowe. Posiadają one tę zaletę, że ich dodatkowa kierunkowość pozwala na osiągnięcie mniejszej wrażliwości na sprzęganie się z głośnikami.

Electro-Voice produkuje dwa typy akcesoriów stosowanych do mikrofonów granicowych: są nimi Płaszczyzna Graniczna (Barrier Platę) model 370 (patrz rysunek 4), przydatna szczególnie tam, gdzie stosowane są mikrofony typu Lavalier, umieszczane na stołach konferencyjnych, ścianach, sufitach, albo na instrumentach muzycznych, oraz model 411 „Mikę Mouse” (rysunek 5), przydatne szczególnie przy użyciu na deskach scenicznych.

Mamy nadzieję, że niniejszy Dodatek przyczynił się do lepszego zrozumienia zasady działania mikrofonów granicowych, zaś na wszelkie pytania dotyczące ich dalszego zastosowania i innych szczegółów związanych z pracą z mikrofonami granicowymi odpowiedzą Wam autorzy niniejszej edycji.

SPECJALNA UWAGA DLA CZYTELNIKA!

„BIBLIA DŹWIĘKOWCA” i niniejszy dodatek zostały opracowane, aby dopomóc w rozwiązywaniu problemów nagłośniania i kompletowania systemów dźwiękowych. Prosimy o powiadamianie nas o innych problemach, którymi powinniśmy się zająć w kolejnych dodatkach.

Jeśli nie posiadasz egzemplarza Biblii i pragniesz go otrzymać oraz znaleźć się na naszej wysyłkowej liście dla otrzymywania dalszych dodatków, prosimy o wypełnienie załączonej ankiety i wpłacenie odpowiedniej kwoty na adres podany niżej.

Jeśli masz już BIBLIĘ, ale pragniesz otrzymywać kolejne dodatki, wystarczy przysłać tylko wypełnioną ankietę a pieniądze zatrzymać. Cóż za interes?!!

BPL acoustic

BeL

acoustic

BIBLIA DŹWIĘKOWCA

WG. ELECTRO VOICE

DODATEK 16 NIEDOPASOWANIE PRZETWORNIKÓW I TUB

Znamy to skądś? Nie zdarza się to codziennie, ale każdemu może się kiedyś przytrafić. Niniejszy artykuł ma być próbą wyjaśnienia pewnych spotykanych mitów i błędnego sposobu myślenia na temat przedziwnych praktyk mieszania tub i przetworników pochodzących od różnych wytwórców. Zaprezentujemy także pewne zalecenia przydatne w codziennej praktyce, na przykładzie sprzętu firmy Electro-Voice.

WPROWADZENIE

Profesjonalne komponenty wykonane przez różnych wytwórców czasami używane są razem; ma wtedy miejsce przenikanie różnych fiłozufii projektowych i technik wykonania, a także różnych koncepcji. Można wówczas doprowadzić do szczęśliwego końca, jeśli przestrzega się pewnych praktyk. Celem tego artykułu jest pokazanie co działać będzie, a co nie.

Powody „mariażu” różnych tub i przetworników bywają rożne. Poniżej wymieniliśmy kilka z nich:

1)    Jam Session, albo koncert musi być grany dalej. Jest to najczęstszy przypadek. Osiem przetworników firmy „A” zostało właśnie przepalonych, a najbliższy sklep (albo wypożyczalnia) oferuje tylko przetworniki firmy „B”. W czasie dwóch godzin, które pozostały nam do koncertu, „musimy móc” i doprowadzić na czas do szczęśliwego końca, co jest bardziej heroicznym i mile widzianym wysiłkiem, niż jakakolwiek inna alternatywa.

2)    Dostępność „równoważnych zamienników” zgodnie z danymi producenta. Jest to przypadek niemal identyczny z (1) tyle, że rozłożony w nieco dłuższym czasie. „Mariaż” w stałej instalacji bywa wykonany na podstawie listy dostępnych części w najbliższym sklepie, w oparciu o przymusowe listy części „równoważnych”, zależnie od dostępności, możliwości przesyłki, ceny, etc. Niemożność dostarczenia żądanych części w ostatniej chwili (mimo obiecania) przez sprzedawcę, także może wymusić na nas wykonanie takiej „mieszanki”.

3)    Preferencje słuchaczy. Klient, konsultant, albo kont-raktor, może właściwie preferować pewne połączenie przetwornika firmy „A” i tuby z firmy „B” jako to, które daje najlepsze brzmienie. Nie jest to niczym niezwykłym ale może odzwierciedlać tylko subiektywną opinię, która może być odosobniona. W podobnym klimacie pewne kombinacje mogą wykazywać preferowane cechy takie, jak charakterystyka częstotliwościowa, czy wytrzymałość mocowa. Niektóre z nich, albo wszystkie naraz, mogą znaleźć swoje odbicie w' danych technicznych.

4)    Posiadanie pewnego sprzętu w zasięgu ręki. Klient może chcieć ulepszyć swój system za pomocą, powiedzmy, nowych tub, ale nie chce kupić nowych przetworników, skoro stare ciągle jeszcze spisują się nieźle. Mógłby kupić nowe tuby, sprzedać stare i przykręcić do nich stare i wypróbowane przetworniki, których brzmienie tak bardzo lubi.

MECHANIZMY GŁOŚNIKÓW

Większość „szerokopasmowych”, profesjonalnych przetworników przeznaczonych do współpracy z tubami, posiada podobny rodzaj układu drgającego. Metalowa, sferyczna membrana (wykonana z tytanu, berylu lub aluminium) jest zazwyczaj zamocowana w bezpośredniej bliskości stałego, o sferycznym kształcie, członu zwanego wkładką fazującą, posiadającym nacięcia czy też otwarcia na powierzchni. Szczeliny te, umieszczone na powierzchni wkładki fazującej, łączą się wewnątrz przetwornika i „prowadzą” dźwięk generowany przez poruszającą się membranę w kierunku gardzieli przetwornika i jego wyjścia. Im mniejsza długość drogi, jaką przebyć musi dźwięk po powierzchni wkładki fazującej, tym lepsza jakość wysokich tonów. W prawie wszystkich przetwornikach „gardziel” wkładki fazującej, albo też powierzchnia wyjściowa stanowi około 10% „powierzchni efektywnej tłoka” membrany. Jest to suma netto wszystkich powierzchni nacięć (szczelin). Rysunek 1 pokazuje typową konstrukcję przetwornika wysokotonowego.

RYSUNEK 1 -

Przekrój głośnika ciśnieniowego "drwefa"

A) konwencjonalny - wklęsły, B) wypukły (po DH2)

PRZETWORNIKI „MAŁEGO FORMATU”

Większość przetworników „małego formatu” klasyfikuje się albo jako jednocalowe nakręcane, albo jako jednocalowe wkręcane, co w praktyce oznacza, że apertura (czyli „wyjście akustyczne”) przetwornika posiada średnicę jednego cala (2.54 cm) Obie konwencje montowania pokazano na rysunku 2.

Większość „małych” przetworników profesjonalnych posiada efektywną średnicę tłoka wynoszącą 1.75 (JBL, Altec) lub 2 cale (EV). Pewne zastosowanie znajdują te właśnie przetworniki przy współpracy z tubami „małego formatu”, gdzie tuba po prostu nakręca się, lub wkręca w przetwornik, i to jest to. Nie ma tu właściwie żadnych problemów. Electro-Yoice ADH-1 zamieni jednocalowy,

RYSUNEK 2 -1" - standard montażu driver’a

wkręcany przetwornik taki, jak DH1506, w jednocalowy, muntuwany kołnierzowo. Trzeba jednak przyznać, że namnożyło się tych właśnie adapterów na standard jednego cala, jak żadnych innych. Przykład jednego z nich pokazano na rysunku 3. A dzieje się tak najprawdopodobniej dlatego, że:

a)    jestwiększe zróżnicowanie tub wielkiego formatu, niż jakichkolwiek innych;

b)    w zastosowaniach, gdzie pracuje się na niskich poziomach natężenia dźwięku (np. kościoły), głośniki małego formatu nieco lepiej mieszczą się w rachunkach i generalnie są nieco bardziej koszto-efektywne, niż głośniki dużego formatu.

RYSUNEK 3 - Driver z adapterem dopasowującym otwór 1" do systemu 2"

Dość pożytecznym wyjątkiem od tej reguły jest filozofia projektowa wymyślona w firmie Electro-Voice. Zżyliśmy się przez lata całe z różnymi adapterami „ADH”, czy też „plombami akustycznymi” jako ze złem koniecznym, będącym konsekwencją stosowania różnych formatów gardzie-

RYSUNEK 4 - DH2: bez adaptera

li. Kiedy wprowadzaliśmy do produkcji serię tub HP o standardowej, dwucalowej gardzieli (dokładnie 1 15/16 cala), musieliśmy znowu stawić czoła widmu przeróżnej maści adapterów, znając - co gorsza -ich problemy, z których głównym jest koszt instalowania, wynikający z dodatkowego czasu na rozpakowanie jeszcze jednego kartonu, przygotowanie śrubek, podkładek, i narzędzi i wreszcie zamocowanie tegoż adaptera. No i wymyśliliśmy chyba najlepsze rozwiązanie, polegające na zbudowaniu gardzieli w taki sposób, żeby pasowała ona także do dwucalowe-go wyjścia w obrębie samego przetwornika i żeby w konsekwencji można było zapomnieć o adapterach. To zaowocowało dość niezwykłą konstrukcją przetwornika DH2 (rysunek 4). Nie bez powodu ta koncepcja została bardzo przychylnie przyjęta przez naszych dotychczasowych i także nowych klientów.

CHARAKTERYSTYKA BRZMIENIOWA

PRZETWÓRNI KÓW

MAŁEGO I WIELKIEGO FORMATU

Małe membrany cechuje zazwyczaj mniejsza zdolność do przetwarzania niskich (400 - 800 Hz) częstotliwości, niż membrany większe, co w pełni oddaje poniższe równanie:

Szczytowa moc W = 0.00472 f² X²max Są T [wat] gdzie:

f = częstotliwość [Hz]

X_max = odległość wkładki fazującej od membrany [cal]

T = współczynnik kompresji = Sd/St gdzie:

St = powierzchnia gardzieli [cal ]

Sd = powierzchnia membrany [cal ]

Przetworniki o małych membranach posiadają również nieco bardziej sztywne zawieszenie membrany, lub też wyższe częstotliwości rezonansu podstawowego, co w efekcie daje relatywnie mniejszą sprawność na niskich tonach. W końcu, przetworniki o małych membranach wykazują skłonności do „dzielenia się” membrany na wyższych częstotliwościach (zazwyczaj w okolicach T0000 -20000 Hz). W związku z tym, ich brzmienie jest nieco bardziej „wyrównane”, o czym decyduje bardziej gładka charakterystyka częstotliwościowa. Chociaż przetworniki o większych membranach posiadają zazwyczaj dosyć wysoką

Driver	Konstrukcja membrany	Stopień kompresji	Średnica cewki	Średnica otworu
EVDH1	Aluminium w/Polyimide Suspens ton	10	3“	1.93"
EV DH2	Integral Titanium	10	2°	1.93"
Altec 288	Integral Aluminium	10	2.83"	1.414"
Altec 291	Aluminium w/Kapton Suspension	10	2.83”	1 414"
JBL 2445J	Integral Titanium	10	4"	1 93’
TAD 4001	Integral Beryliium	10	4"	1.93"
JBL 2482	Integral Phenolic	10	4"	1.93"

sprawność w okolicach 10000 Hz, to jednak małe membrany cechuje lepsza „gładkość” brzmienia. Membrany większe, z drugiej strony, brzmią „pełniej” przy reprodukcji głosu ludzkiego na wysokich poziomach dzięki temu, że posiadają większą obciążalność i lepszą zdolność przetwarzania na niższych częstotliwościach, co jest aktualne zwłaszcza przy częstotliwościach podziału w okolicach 500 Hz. Problem polega na tym, że to właśnie użytkownik powinien dokonać wyboru i zaakceptować związane z tym wyborem niedogodności, bez względu na to czy je lubi, czy me.

PRZETWORNIKI DUŻEGO FORMATU

Przetworniki wysokotonowe, których cewka drgająca ma średnicę większą niż 2.75 cala, klasyfikuje się jako przetworniki „dużego formatu”. To w nieco bardziej ogólny sposób określa również średnicę ich apertury „wyjściowej ". Gardziel, której średnica przekracza jeden cal, klasyfikowana jest również do „wielkiego formatu”. W odróżnieniu od gardzieli jednocalowych, istnieją conaj-

Konfiguracje otworów większych wymiarów

mniej trzy kłócące się ze sobą kombinacje zamocowania tub wielkiego formatu na gardzieli przetwornika: Altec/Yamaha, „stary EV”, oraz „standard dwu cal owy” (nowe EV, TAD, JBL, Gauss, etc.). Są one pokazane na rysunku 5.

Za każdą z wymienionych gardzieli, kryją się relatywnie duże membrany, reprezentujące specyficzną filozofię projektową każda. Oto niektóre z różnic:

Mamy tu wielką różnorodność opinii w odniesieniu do tego, jak brzmieć powinna muzyka reprodukowana przez tego rodzaju przetworniki. Jeśli potraktujemy je jako instrument muzyczny, to powinny one brzmieć bardzo różnie, stosownie do rodzaju użytych do ich konstrukcji materiałów, mających całkowicie odmienne właściwości rezonansowe. W odniesieniu jednakowoż do tych dosyć „szerokozakresowych” przetworników, użytecznych do około 15000 Hz, różnice wydają się całkowicie zanikać w momencie umieszczenia ich w większym, wyważonym systemie nagłośnieniowym, grającym dla większego audytorium. Jako „urządzenie akustyczne”, wszystkie z popularnych pozycji wykonują swoje zadanie w zadowalający sposób. Jeśli jednakże spróbujemy zamienić tuby, albo przetworniki, możemy zetknąć się wówczas z jednym z kilku rodzajów „niedopasowania”. Spójrzmy tylko na poniższe przykłady:

a)    Apertura przetwornika jest mniejsza niż wlot tuby.

b)    Apertura przetwornika jest większa niż wlot tuby

c)    „Stopień zakrzywienia” przetwornika jest inny niz tuby o tej samej średnicy gardzieli.

Wszystkie te kombinacje mogą prowadzić do nieoptymalnej pracy głośników, ze względu na nieprzewidziany rodzaj połączenia tuby i przetwornika. Pierwsze dwa z wymienionych przypadków mogą doprowadzić do powstania odbić akustycznych na wysokich częstotliwościach, będących harmonicznymi, lub powtarzającymi się w pewnych interwałach muzycznych; może to również doprowadzić do nierównomierności charakterystyki, w zakresie powyżej pewnej, dosyć wysokiej częstotliwości. Weźmy kilka przykładów. Rysunki 6 i 7 ukazują charakterystyki częstotliwościowe skuteczności i impedancji znanej

RYSUNEK 6 - Przenoszenie i zniekształcenia; Aitec 288-8K Driver w tubie Altec MR-94 (1 wat, 10 feet)

RYSUNEK 7 - impedancja;

Altec 288-8K Driver w tubie Altec MR-94

ID T3 U)

m TJ c *

i

\

N

V

y

1

^vk

/W

A

— Ifi c Q- </] UJ cc

200 SOO 1000 2000 SOOO 10000 20000 FREOUENCY IN HERTZ

RYSUNEK 8 - Przenoszenie i zniekształcenia; Altec    RYSUNEK 9 - Impedancja;

288-8K Driver w tubie EV HP9040 (1 wat, 10 feet)    Altec 288-8K Driver w tubie EV HP9040

podstawowa    ——

2-ga harmoniczna ( +20 dB) —— — 5-cia harmoniczna ( +20 dB) — — —

FREOuENCY iN HERTZ

ID TJ «A

CD T3 2 w 1 UJ CC

L

t

/

v

\

y

V

\

-

0

*•

r

200 SOO 1000 2000 SOOO 10000 20000 FREOUENCY IN HERTZ

RYSUNEK 10 - Przenoszenie i zniekształcenia; EV DH1 Driver w tubie EV HP9040 (1 wat, 10 feet)

RYSUNEK 11 - Impedancja;

EV DH1 Driver w tubie EV HP9040

i często spotykanej kombinacji tuby i przetwornika. Charakterystyka odpowiedzi i zniekształceń harmonicznych są w tym przypadku typowe dla tuby o „stałej kierunkowoś-ci”; kombinacja ta przewidziana jest do użytku powyżej 800 Hz.

Ten sam przetwornik (Altec 288-8K) zamontujmy teraz do tuby Electro-Voice HP9040 o 2-calowej gardzieli i niedopasowaniu powierzchni wlotu i wylotu mniej więcej w stosunku 2:1. Charakterystyki częstotliwościowe skuteczności i impedancji tej kombinacji przedstawiono na rysunkach 8 i 9. Zauważmy, że wystąpił znaczny spadek skuteczności przetwarzania w przedziale 5000 - 12000 Hz i że poziom zniekształceń harmonicznych uległ znacznemu zwiększeniu (pamiętajmy, że procentowa zawartość sygnałów harmonicznych określana jest w stosunku do częstotliwości podstawowej). Pozostała część pasma sakustycznego jest względnie normalna.

		|	1				TH
1							*7 T
TO O
			r		J			JL
	M		11	*	V		nfr 1.1	i-
«	1	iii						n i\
r	f
		^rT		\			/. r I	. ^ 2-ga harmoniczna ( +20 dB) - -
l ^		V	] r * hi		\#	N	LO	„ J
i								3-cia harmoniczna ( +20 dB) — — —
i	j	1			! _1_
FREOUENuY IN HERTZ

RYSUNEK 12 - Przenoszenie i zniekształcenia; EV DH1 Driver w tubie EV HR9040 (1 wat, 10 feet)

RYSUNEK 11 - Impedancja;

EV DH1 Driver w tubie EV HP9040

Dla kontrastu, rysunki 10 i 11 pokazują zachowanie się typowego, dobrze dopasowanego zestawu przetwornika i tuby o dwucalowych gardzielach, Electro-Voice DH1 zamocowanego na tej samej, co poprzednio, tubie HP9040. W porównaniu do rysunków 8 i 9 „dziura” w charakterystyce skuteczności zniknęła bezpowrotnie, a jej miejsce pojawiła się charakterystyka równa i gładka. Poziomy zniekształceń uległy znacznemu obniżeniu, zależnie od zakresu częstotliwości, co jest nie bez związku ze sposobem zaprojektowania przetwornika.

Spróbujmy teraz zastosować tubę, której gardziel jest mniejsza niż gardziel przetwornika. W tym przypadku użyjemy „oryginalnej tuby o stałej kierunkowości” EV HR9040 i - ponownie -przetwornika DH1. Ponownie jest to niedopasowanie rzędu 2:1 tyle, że w odwrotnym układzie, niż miało to miejsce w przypadku kombinacji Altec/HP. Rysunki 12 i 13 przedstawiają charakterystyki obecnej kombinacji, które wyglądają nieco gorzej niż w przypadku poprzedniego niedopasowania. Poczynając od 2000 Hz, możemy ujrzeć kiepską charakterystykę cechującą zazwyczaj tuby spotykane w patefonach; podobnie ma się charakterystyka zniekształceń harmonicznych w funkcji częstotliwości - jest bardzo poszarpana i sugeruje dość nieprzyjemne brzmienie tak powstałego głośnika. Podobnie, to niedopasowanie „w dół”, daje w efekcie obniżenie skuteczności przetwarzania o około 3 dB w całym paśmie akustycznym. Co interesujące, zniekształcenia harmoniczne w całym paśmie przyjęły nieco mniejsze wartości niż w przypa*dku „dopasowanych” tuby i przetwornika z poprzedniego przykładu, co jest winą także obniżonej sprawności przetwarzania tej kombinacji. Brzmieć ona będzie nieco nieprzyjemnie, choć prawdopodobnie w granicach przyzwoitości.

W końcu, niedopasowanie krzywizny przetwornika i tuby będzie miało wpływ przedewszystkim na nierownomier-ność charakterystyki częstotliwościowej skuteczności na początku pasma przenoszenia. Częstotliwości najwyższe tego pasma pozostaną w zasadzie nietknięte w tym przypadku, przynajmniej tak długo, jak długo obszary wlotu i wylotu będą sobie równe, co zostało uprzednio omówione.

ADAPTERY GARDZIELOWE

Adaptery gardzielowe są, generalnie rzecz biorąc, typem połączenia o stożkowym kształcie, które jest stanie umożliwić współpracę przetwornika o małej gardzieli z wielkoformatową tubą. Rzadko używa się ich w inny sposób. Redukcja - czyli tuba małego formatu i przetwornik wielkoformatowy - spowodowałaby zmniejszenie poziomu i powstanie odbić, które zilustrowano na przykładzie pokazanym na rysunku 12. Dla większości zastosowań, stożkowy adapter będzie posiadać dość niską częstotliwość „odcięcia”. Jeśli Dl będzie największą średnicą stożka, D2 - najmniejszą, a L długością adaptera, to częstotliwość tę znajdziemy z poniższego wzoru:

fc =    —\rj (D1/D2) [Hz]

gdzie c = 340 [m/s] - prędkość rozchodzenia się

dźwięku w powietrzu

„Odcięcie” to da spadek o około 1 dB na tej częstotliwości i odpowiednio więcej na częstotliwościach niższych. Generalnie rzecz biorąc, adaptery wydają się mieć gorszą prasę, niż na to zasługują. Jeśli są prawidłowo zaprojektowane, to spełnią swą rolę w zupełności. Należy tylko sprawdzić, czy przewidywana częstotliwość zwrotnicy nie będzie kolidować z obliczoną częstotliwością odcięcia adaptera. Jeśli wszystko będzie się zgadzać, to prawidłowo zamocowany adapter nie będzie stanowił żadnych ograniczeń nawet na najwyższych częstotliwościach.

PODSUMOWANIE

Czego dowiedzieliśmy się z niniejszej lektury? Po pierwsze zobaczyliśmy, że bardzo niedopasowane przetwornik i tuba, choćby tak, jak na zaprezentowanych przykładach, ciągle jeszcze będą w stanie wytworzyć dźwięk w stosunkowo szerokim paśmie częstotliwości. W przypadku niedopasowania „w górę” (wylot przetwornika mniejszy niż wlot tuby) możemy uzyskać poważny spadek przetwarzania wysokich tonów w postaci głębokiej „dziury” w charakterystyce częstotliwościowej. W przypadku niedopasowania „w dół” - poza zmniejszeniem sprawności przetwarzania - rezultatem będzie także powstanie „garbów” na charakterystyce częstotliwościowej pozostających w stosunku do siebie w relacjach harmonicznych. W obydwu przypadkach generalnym efektem będzie słyszalne pogorszenie jakości dźwięku.

Co więc robić, jeśli jest się samotnym na polu walki i ostał się nam jeno przetwornik Altec o średnicy 1.4 cala i dwu-calowa tuba Electro-Voice’a (albo odwrotnie) a koncert, żeby nie wiadomo co, musi się odbyć? Oczywiście - skoro odbyć się musi, to i będzie. Wiercimy nowe dziurki w naszych zabawkach i skręcamy je razem - na pewno będą działać! Będą w stanie wyprodukować dźwięk o w miarę szerokim paśmie częstotliwości, w czym pewnie pomocny będzie nam korektor graficzny i coś tam da się z nich wydusić. Będzie to z całą pewnością użyteczne. Jeśli zaś niedopasowanie jest skutkiem takiego, czy innego naszego wyboru, to należy sobie sprawić adapter i po wszystkim. Poniżej wymieniono adaptery produkowane przez Elect-ro-Voice, mogące stanowić dużą pomoc w wielu sytuac jach:

ADH-1: nakręcany jednocalowy, do nakręcanego o średnicy 1.3 cala;

ADH-2: wkręcany jednocalowy do nakręcanego jednocalowego;

ADH-3: jednocalowy wkręcany do nakręcanego o średnicy 1.3 cala.

SPECJALNA UWAGA DLA CZYTELNIKA!

„BIBLIA DŹWIĘKOWCA” i niniejszy dodatek zostały opracowane, aby dopomóc w rozwiązywaniu problemów nagłośniania i kompletowania systemów dźwiękowych. Prosimy o powiadamianie nas o innych problemach, którymi powinniśmy się zająć w kolejnych dodatkach.

Jeśli nie posiadasz egzemplarza Biblii i pragniesz go otrzymać oraz znaleźć się na naszej wysyłkowej liście dla otrzymywania dalszych dodatków, prosimy o wypełnienie załączonej ankiety i wpłacenie odpowiedniej kwoty na adres podany niżej.

Jeśli masz już BIBLIĘ, ale pragniesz otrzymywać kolejne dodatki, wystarczy przysłać tylko wypełnioną ankietę a pieniądze zatrzymać. Coż za interes?!!

ul. Dywizjonu 303 33d/36

acousiic ₈₀ _ ^ _Gdańsk

BńTi BIBLIA DŹWIĘKOWCA

acoustic | _{wg electro}._voice

DODATEK 17

CZYM JEST TECHNOLOGIA WIELOŁĄCZENIA?

Nazwa „Technologia Wielołączenia” oznacza połączenie sygnałów akustycznych pochodzących z wielu głośników. Takie kombinowane źródło dźwięku działa jak jeden większy, mocniejszy głośnik, który może być użyty jako przetwornik bezpośredniego promieniowania, lub jako przetwornik współpracujący z tubą.

Daleko idące znaczenie tej tak prosto nazwanej koncepcji było przedmiotem licznych dyskusji i eksperymentów przeprowadzonych w firmie Electro-Voice. Ten okres wylęgania zaczął się w roku 1983 i zaowocował w postaci pierwszego całokwicie „wielołączonego” produktu - MT-4, w roku 1986. Electro-Voice jest pierwszą firmą, która zauważyła potencjalne możliwości drzemiące w Technologii Wielołączenia i wykorzystała je praktycznie w seryjnej produkcji pierwszego takiego wyrobu. Chcielibyśmy w niniejszym Dodatku podzielić się wiedzą na ten temat, a także zarazić nieco naszym entuzjazmem, którego dostarcza nam ten produkt.

ZALETY TECHNOLOGII WIELOŁĄCZENIA:

WIĘCEJ Z MNIEJSZEGO

Ujmując sprawę trywialnie, możemy zupełnie uczciwie powiedzieć, że jest to technologia pozwalająca na uzyskanie sygnału akustycznego o większej mocy z mniejszego, lżejszego, lepszego i tańszego systemu. Jest to możliwe dzięki uniknięciu niepotrzebnego powtarzania pewnych elementów zestawu głośnikowego. Jako przykład weźmy obudowę tubową, w której tuba może być „zasilana” przez kilka przetworników, zamiast ustawiania jeden przy drugim kilku głośników składających się z przetwornika i tuby każdy. Oszczędność miejsca, jakie zajmuje i masy własnej takiej obudowy są oczywiste. Nie są natomiast oczywiste pewne zyski jakościowe, które wynikają z zastosowania nowej technologii. Charakterystyczne bowiem dla Technologii Wielołączenia jest pięć cech, które wymieniliśmy poniżej.

1.    Na niskich częstotliwościach (poniżej około 200 Hz) sygnały z wielu głośników ulegają pewnemu sprzężeniu i całość zaczyna pracować jak jeden wielki głośnik. To zwiększa promieniowaną moc akustyczną i jednocześnie redukuje drgania (wychylenie) membrany przy większych sygnałach. Dodatkowo, zmienne obciążenie masą akustyczną powietrza zawartego w komorze wie-lołączonej (patrz [1]) owocuje w postaci zmniejszonych rozmiarów obudowy w porównaniu do typowej, koniecznej przy takiej jakości. (Jakość rozumiana jest jako ilość użytecznej mocy akustycznej dostępnej w pewnym zakresie częstotliwości.)

2.    Na wyższych częstotliwościach, ilość struktur decydujących o kierunkowości (zazwyczaj tub) można poddać redukcji. To z kolei przejawia się zmniejszeniem wymiarów zewnętrznych, zmniejszeniem ciężaru i kosztow, a także wyeliminowaniem interferencji spowodowanych obecnością większej ilości źródeł promieniujących dźwięk w tym samym czasie.

3.    Zapewniamy pewną nadmiarowość głośników (redundancję). To pozwoli nam uniknąć grobowej ciszy w przypadku przepalenia jednego z głośników.

4.    Średnica tłoka drgającego wymagana przy danym poziomie jakości jest podzielona na mniejsze części nie ulegające tak łatwo dzieleniu się (przestają one wówczas działać jak jednorodne źródło dźwięku).

5.    Wielołączenie umożliwia „sfabrykowanie” cewek drgających o wielkim obwodzie dla danego rozmiaru tłoka drgającego (membrany głośnika). To ma znakomity wpływ na właściwości termiczne głośnika dzięki zwiększeniu obszaru powierzchni cewki. Im większa powierzchnia, tym większe odprowadzanie ciepła i tym niższa temperatura cewki. (Przykład: cztery przetworniki o średnicy membrany dwa cale i w związku z tym cewką o podobnej średnicy współpracujące ze sobą, działają jak jeden przetwornik o średnicy membrany cztery cale, który posiada cewkę drgającą o średnicy -zupełnie jak w czarach - osiem cali.)

Zwiększenie mocy akustycznej możliwej do uzyskania z danej objętości dzięki wielołączeniu, prowadzi do konstruowania mniejszych zespołów głośnikowych przy zadanym poziomie głośności. Oznacza to także możliwość uzyskania większej mocy akustycznej w przypadku, kiedy rozmiary i ciężar systemu muszą zostać ograniczone.

ZWIĄZANE Z TYM PROBLEMY INŻYNIERSKIE

Główny problem polega w tym przypadku na efektywnym wykorzystaniu sygnałów pochodzących z kilku głośników, czy też przetworników współpracujących z tubami. Jeśli różne sygnały wyjściowe głośnika (sygnałem wyjściowym głośnika jest sygnał akustyczny) nie zostaną zmieszane „w fazie”, to wówczas nastąpi częściowe lub całkowite znoszenie się tych sygnałów na pewnych częstotliwościach. Natura tych kancelacji zależeć będzie dokładnie od geometrii różnych głośników, reprodukowanej częstotliwości i względnej pozycji słuchacza. Prosty przykład tego zjawiska pokazano na rysunku 1, na którym przedstawiono dwa źródła dźwięku oddalone od siebie o pewną wielokrot ność długości reprodukowanej fali akustycznej. Wynikające stąd minima i maksima pojawiające się w pewnych miejscach odsłuchu są często porównywane z efektem działania filtru grzebieniowego.

W przykładzie przedstawionym na rysunku 1, proces znoszenia się fal, powodujący pojawienie się listków głównego i bocznych, zachodzi w powietrzu, w obszarze odsłuchowym z przodu obu głośników. Bardzo atrakcyjną wydawa łaby się więc możliwość połączenia dwóch źródeł w jedno wielkie, choć nie obarczone wadą przedstawioną na rysunku 1. To jest właśnie to, co szczęśliwie udało się wykonać przy pomocy Technologii Wielołączenia, choć pewne problemy związane z połączeniem wielu źródeł fal akustycznych w jedno okazały się być szczególnie trudne dla

odlegloic    oJlegtość =

Charakterystyki kierunkowe dwóch identycznych źródeł dźwięku promieniujących synfazowo przedstawione w funkcji ich wzajemnej odległości wyrażonej w długościach promieniowanej fali. Charakterystyki kierunkowe ilustrują poziom natężenia dźwięku mierzony w stałej odległości od źródeł, podany jako funkcja kata. Kierunek odpowiadający kątowi 0 jest osią prostopadłą do linii łączącej oba źródła dźwięku (za Olsenem, [4])

RYSUNEK 1

większych częstotliwości. Dzieje się tak przede wszystkim z dwóch powodów:

1.    Trudno jest fizycznie umieścić takie źródła wystarczająco blisko siebie - w odniesieniu do długości promieniowanej fali. Jest to szczególnie trudne na wyższych częstotliwościach, gdzie długość fali wynosi kilka - kilkanaście centymetrów.

2.    Fale dźwiękowe ulegają dyfrakcji (ugięciu) na ostrych zagięciach, co jest szczególnie istotne dla wysokich tonów, bowiem fala dźwiękowa ma na tych częstotliwościach długość porównywalną z rozmiarami zgięcia.

„Przymiarem”, czy też krytyczną jednostką miary jest -przy określaniu zjawisk akustycznych - długość fali. Jest ona bezpośrednio związana z częstotliwością poprzez równanie X = c/f, gdzie X jest długością fali, c - prędkością dźwięku w powietrzu (około 340 m/s), zaś f oznacza częstotliwość. Podobne miary stosuje się w opisach fal świetlnych i zjawisk elektromagnetycznych.

Długość fali dźwiękowej waha się w granicach od 21 m (dla 16 Hz) do około 1.7 cm (dla 20000 Hz). W celu uniknięcia kłopotów w łączeniu fal dźwiękowych pochodzących z wielu źródeł, muszą one byc oddalone od siebie o nie więcej niż 1/2 długości fali odpowiadającej najwyższym częstotliwościom, które nasze źródło ma wyprodukować.

Dość daleką, ale użyteczną analogią, jest widok dwóch kamyków wpadających do wody. (Długość fali, czy też odległość między szczytami fal w tym przypadku będzie wynosić około jcdnen cal) Jeżeli oba kamyki wrzucimy dostatecznie blisko siebie, to zachowają się one jak jeden, większy kamień. Znaczy to, że w tym przypadku fale rozchodzić się będą w postaci kręgów, o środkach w miejscu rzutu. Jeśli jednak kamyki wrzucimy (nawet jednocześnie) w odległościach większych niż jeden cal, to widok będzie cokolwiek bardziej chaotyczny Zobaczymy dwa odrębne źródła falowania, które będą ze sobą interferować. Podobnie ma się rzecz z falami dźwiękowymi.

Na niższych częstotliwościach fale akustyczne są stosunkowo długie^- dla 200 Hz długość fali wynosi 1.75 m, 100 Hz odpowiada 3.5 m itd. Na tych częstotliwościach stosunkowo łatwo umieścić kilka głośników tak, by ich odległości były znacznie mniejsze niż pół długości reprodukowanej fali. Tak powstająca fala dźwiękowa pochodzi jakby z jed nego głośnika i nie występują tam zjawiska interferencyjne pokazane na rysunku 1.

Jednakowoż, przy zwiększaniu częstotliwości, problemy związane z łączeniem sygnałów z wielu głośników także zaczynają rosnąć. W wielu przetwornikach pracujących na wysokich częstotliwościach, istnieje struktura zmieniająca kierunkowość - jest nią np. tuba - umieszczona najczęściej przed przetwornikiem (przetwornik taki nazywa się wówczas często głośnikiem tubowym, albo głośnikiem sprzęże-niowym), a więc sygnały z łączonych głośników mogą zostać skierowane w stronę słuchacza. W tym przypadku przetworniki te połączone będą w okolicach węższego końca tuby - czyli jej gardzieli. Na niższych częstotliwościach osiągnięcie kierunkowości jest trudne ze względu na długość fali. Dzieje się tak, ponieważ frontowe rozmiary efektywnej struktury decydującej o kierunkowości muszą byc porównywalne z długością promieniowanej fali (na częstotliwości 50 Hz te wymiary musiałyby wynosić około 7 metrów).

Na wysokich częstotliwościach dwie poprzednio wymienione okoliczności powodują, że wykonanie efektywnego złożenia wielu źródeł staje się trudne do wykonania. Ściślej rzecz biorąc, rozmiary źródła akustycznego nie powinny być większe niż jedna do dwóch długości fali. Osmiocalowe źródło (odpowiadające 10-calowemu głośnikowi) jest około 1.2 raza większe niż długość fali dla 2000 Hz. W dodatku, zwłaszcza przy głośnikach sprzęże-niowych (przetwornikach do tub), magnes napędzający membranę może być znacznie większy niż sama membrana. Przetwornik taki, powiedzmy o średnicy membrany 1 cal, może posiadać średnicę magnesu rzędu 4-6 cali. Te warunki sprawiają, że umieszczenie źródeł bardzo blisko jedno drugiego (mniej niż pół długości fali), co pozwoliłoby na ich pracę jako jednego dużego źródła, jest bardzo trudne.

Jako rezultat, wielołączenie na wysokich częstotliwościach wymaga, by „wyjścia” rożnych źródeł akustycznych skanalizowane zostały w jeden ciąg, który kończyłby się u wejścia tuby. Niezmiennie, ta akustyczna „kanalizacja” musiałaby być pogięta na tyle, by umożliwić przetwornikom bycie w bezpośredniej bliskości jeden od drugiego. To z kolei dotyka drugiego z omówionych poprzednio warunków, dotyczących zachowania się fal dźwiękowych na wszelkiego rodzaju zagięciach. Niestety, łamane konstrukcje takich duktów potrafią zmienić postać czoła fali przychodzącej z przetworników tak, że efektywne zmieszanie sygnałów z wielu źródeł nie ma w takich przypadkach miejsca. Sytuację tę komplikuje dodatkowo fakt, że ilość przetworników ulega zwiększeniu wraz ze zwiększeniem się stopnia skomplikowania naszej „kanalizacji”. Cztery przetworniki łączy się w bardziej skomplikowany sposób niż dwa, me mówiąc już o ośmiu.

NIEKTÓRE ROZWIĄZANIA

Na niskich częstotliwościach, powszechnym rozwiązaniem jest stosowanie albo obudow tubowych, albo głośników promieniujących bezpośrednio umieszczonych w obudowach z otworem. Tub używa się z powodu charakteryzującej je dużej sprawności prztwarzama. Nie jest jednak powszechnie wiadomo, że głośniki promieniujące bezpośrednio mogą posiadać podobną sprawność, jeśli zostaną użyte w większych ilościach. Dodatkowo, obudowy z otworem w znacznie lepszym stopniu wykorzystują przestrzeń na tych częstotliwościach, mz tuby. [1] To można ująć w ten sposób, że dla danej jakości niskich tonów, format obudowy z otworem posiada najmniejszą skrzynkę. Ponieważ Technologia wielołączenia w ogólności oferuje maksimum Jakości niskich tonów z minimalnej objętości, stąd głośniki w obudowach z otworem mieszczą się miło w koncepcji „więcej z mniejszego”.

Na wyższych częstotliwościach lugicznie pożądana możliwość kształtowania charakteiystyki kierunkowej połączona z dostępnością wielu świetnych przetworników do tub sprawiają, że wydają się one szczególnie atrakcyjne. Tuby potizebne do pokrycia zakresu powyżej częstotliwości 200 - 300 Hz, mają niewielkie wymiary w porównaniu do tub niskotonowych, co czyni je szczególnie atrakcyjnymi przy przetwarzaniu wyższych częstotliwości.

Problemy związane ze stworzeniem wielo!ączy na wysokie częstotliwości omówiliśmy wcześniej. Dotyczą one głównie możliwości upakowania źródeł akustycznych jedno blisko drugiego, a także stworzenia takich konstrukcji duktów akustycznych, które nie powodują powstania szkodliwych interferencji. Interferencje te powstają wewnątrz duktów, lub u wejścia kanału w gardziel tuby.

Problemy związane z projektowaniem wielołączy zwykle związane są z górnym krańcem pasma częstotliwości, które mają one przetwarzać. Na częstotliwościach tych długość fali jest częstokroć porównywalna (lub nawet mniejsza) z rozmiarami wielołącza. Dobrą metodą oceny jakości takich konstrukcji staje się więc metoda znana w optyce geometrycznej - metoda promieniowa. Rysunek 2 ilustruje sytuację, która powstaje w prostym wielołączu -zbudowanym w kształcie litery „Y”. Widzimy, że promienie przechodzące bezpośrednio przez dukty wielołącza mogą i interferują z promieniami odbitymi od ścianek konstrukcji. Sposobem pozwalającym na rozwiązanie tego problemu jest wykorzystanie tego zjawiska, poprzez zastosowanie konstrukcji innego rodzaju Rysunek 3 przedstawia układ, w którym większość promieni odbija się od odpowiednio ukształtowanego klina. W tym przypadku wszystkie promienie przebywają podobną drogę i - konsekwentnie - nie ulegają wzajemnym interferencjom przy gardzieli tuby, gdzie wszystkie się spotykają.

Technologia ta, w jednej z odmian, może być wykorzystana do użycia większej ilości głośników z membraną stożkową współpracujących z tubą, a także do przetworników sprzężeniowych. W poprzednim przykładzie może być konieczne użycie stosownej wkładki fazującej, umieszczonej przed membraną, umożliwiającej ukształtowanie i skorygowanie fazowe czoła fali docierającej do wielołącza. Rezultatem jest zwarta konstrukcja wielołącza, pozwalająca na efektywne połączenie „wyjścia” kilku głośników. Choć przedstawione rysunki ukazują układ dwóch głośników, to możliwe jest użycie tej technologii także dla większej ilości przetworników.

SPECYFICZNE ROZWIĄZANIA

Jeśli połączymy „wyjścia” dwóch głośników w sposób efektywny, to otrzymamy w rezultacie podwojenie mocy wyjściowej. Efekt subiektywny takiego połączenia jest słyszalny i bardzo użyteczny w niektórych sytuacjach, ale niezbyt spektakularny Dzieje się tak dlatego, że słuch ludzki nie jest procesem liniowym: podwojenie natężenia dźwięku nie jest odbierane jako podwojenie głośności. Jeśli jednak połączymy cztery głośniki, to efekt będzie bardzo wyraźny i zbliżony do subiektywnego podwojenia się głośności. Z tego też powodu wybrano czterogłośmkowe wielołącza, jako rozwinięcie pierwotnej koncepcji w pełni wykorzystującej „Technologię Wielołączenia”, przy realizacji EV MT-4 [2][3], W systemie tym reprodukcję najniższych tonów powierzono przetwornikom umieszczonym w osobnej obudowie, wyższe tony zaś (160 - 20000Hz) odtwarzane są przez trzy tuby dużej mocy. Krytyczna dekada 160 - 1600 Hz powierzona została czterem dziesię-ciocalowym, odpowiednio obciążonym głośnikom, podłączonym bezposicdnio do wielołącza podobnie, jak to

RYSUNEK 3 - Typ klinowych "reflektorów" powielających, dających sumowanie odbić

ul. Dywizjonu 303 33d/36 80 — 462 Gdańsk

RYSUNEK 4 - Cztero-driver’owy układ "powielający" dla tuby o wlocie 2" (sąsiedni rysunek pokazuje dodatkowe szczegóły)

pokazano na rysunku 3. (Drugi zestaw przetworników możnaby narysować nieco niżej niż pierwszy z pokazanych na tym rysunku.) Gardzielą drewnianej tuby, podłączonej do tego wielołącza, jest szczelina odpowiednio dopasowana do geometrii tego wielołącza. Wyższa część średnich tonów (1600 do 8000 Hz) przenoszona jest przez małą tubę o wylocie wielkości kartki papieru formatu A4, której wlot jest okręgiem o standardowej średnicy dwóch cali. Dołączone do niej wielołącze posiada konstrukcję przypominającą nieco tę z rysunku 3,.tak ukształtowaną, by zapewnić współpracę z czterema przetwornikami. Wielołącze to pokazano na rysunku 4. Najwyższe częstotliwości (8000 - 20000 Hz) przetwarzane są przez cztery specjalizowane przetworniki wysokotonowe „zasilające” -podobną do poprzedniej - kombinację wielołącze/tuba.

Częstotliwości niskie (40 - 160 Hz) reprodukowane są przez system w obudowie z otworem, zawierającej cztery głośniki 18-calowe tworzące z wykorzystaniem wielołącza prostopadłościenną komorę. Głośniki umieszczone są odwrotnie, co pozwala uzyskać dodatkową objętość wewnątrz obudowy, a także umożliwia pozostawienie tej części głośników, która jest źródłem ciepła - na zewnątrz systemu. Część ta (MTL-4) korzysta również ze zmiennego obciążenia masą akustyczną [3], co pozwoliło na stworzenie niezwykle zwartej konstrukcji, jeśli wziąć pod uwagę fakt, że wykorzystuje ona aż cztery głośniki o średnicy 18 cali (46 cm!). Rysunek 5 przedstawia całość systemu. Wie-lołączenie wykorzystane w każdej z czterech sekcji jest dosyć unikalnym rozwiązaniem i jest przedmiotem kilku patentów.

DO CZEGO f O WSZYSTKO PROWADZI?

Technologia Wielołączenia jest tak fundamentalna w swej zasadzie, że iei przyszłość w zasadzie nie podlega dyskusji. Koncepcja ta okazuje swą wartość w sytuacjach, gdzie

RYSUNEK 5 - Dwie szafy MT-4 systemu koncertowego. System wysokotonowy - na górze, niskotonowy - na dole.

wielkie poziomy niezniekształconego dźwięku wymagane są z bardzo niewielkich objętości. Weźmy pod uwagę także to, że duży poziom natężenia dźwięku niekoniecznie oznacza dużą głośność. Tłumaczy się to raczej osiąganiem wyższej głośności odbieranej przez słuchacza za pomocą mniejszej ilości sprzętu. Koncepcji tej przypisane jest znaleźć właściwe sobie miejsce obok takich kamieni milowych akustyki, jak obudowa z otworem, czy tuba o stałej kierun-kowosci. Ma ona znamię koncepcji o fundamentalnym znaczeniu, czekającej na pełne wykorzystanie w przyszłości.

SPECJALNA UWAGA DLA CZYTELNIKA!

„BIBLIA DŹWIĘKOWCA” i niniejszy dodatek zostały opracowane, aby dopomóc w rozwiązywaniu problemów nagłośniania i kompletowania systemów dźwiękowych. Prosimy o powiadamianie nas o innych problemach, którymi powinniśmy się zająć w kolejnych dodatkach.

Jeśli nie posiadasz egzemplarza Biblii i pragniesz go otrzymać oraz znaleźć się na naszej wysyłkowej liście dla otrzymywania dalszych dodatków, prosimy o wypełnienie załączonej ankiety i wpłacenie odpowiedniej kwoty na adres podany niżej.

Jeśli masz już BIBLIĘ, ale pragniesz otrzymywać kolejne dodatki, wystarczy przysłać tylko wypełnioną ankietę a pieniądze zatrzymać. Cóż za interes?!!

B&L acoustic

Strona Czwarta