Biblia dzwiekowca, czesc 1

BIBLIA

DŹWIĘKOWCA

WG. ELECTRO-YOICE

B&L acou

BeL

acoustic

BIBLIA DŹWIĘKOWCA

WG. ELECTRO-YOICE

Niniejszą broszurą, a także serią dalszych publikacji pragniemy ukazać w jaki sposób można osiągnąć najlepsze brzmienie, jakie zapewnia współczesna technika i technologia.

Spis treści:

1.    Czy BeL acoustic

chce wejść do przemysłu wydawniczego? .................. 1

2.    Jak czytać niniejszą pozycję? ....................................... 1

3.    O czym traktuje ten podręcznik? ................................ 1

4.    Co dolega większości

systemom P.A. (nagłośniającym)? .............................. 2

A.    Systemy głośnikowe o niskiej efektywności...... 2

B.    Za mała moc wzmacniacza................................. 2

C.    Zła charakterystyka częstotliwościowa............. 3

D.    Wysokie tony nie trafiają do wszystkich............ 3

E.    Reguła podwójnej odległości............................. 5

F.    Akustyka sali rozmywa Twój głos...................... 5

5.    Ogólne uwagi o projektowaniu systemów.................. 7

A.    Małe sale............................................................... 8

B.    Sale średniej wielkości.........................................10

C.    Duże sale ..............................................................15

D.    Systemy odsłuchowe............................................16

E.    Kilka uwag o stałych instalacjach

nagłośnieniowych.................................................16

Czy BeL acoustic 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 f-my 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 hom o stałej kierunko-wości 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 kierunkowosci promieniowania (constant directivity horn) przewidziana do użytku profesjonalnego (przy nagłośnianiu).

Stale rosnąca liczba wykonawców używa systemy E-V i niektórych można tu wymienić: Journey, Rod Stewart, 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.

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 1 i 3 przedstawiają bliżej firmę Electro-Voice i niniejsze opracowanie, zas 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.

O czym traktuje ten podręcznik?

Naprawdę nie przejmuj się tak mocno słabą jakuścią 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 packet czyli „wszystko w jednej obudowie” do profesjonalnego, modułowego i elastycznego systemu, składającego się z oddzielnych części: tub, driver’ów, obudow 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.    Myslisz 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 „PA. system” co jest formą określenia systemów nagłośniających 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 rozdział omawia pewne zagadnienia, które pojawiły się od czasu zaistnienia dźwięku, a ściślej, od czasu zaistnienia dźwięku w zamkniętym pomieszczeniu.

Acha, 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.

Co dolega większości systemom PA. (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 0 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 nog. 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 S15-3 lub FE 15-3 Dynacord) posiada efektywność rzędu 5%. Dobry zestaw driver/tuba (np. E-V DH1506/HR60) posiada efektywność na poziomie 25%! 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.

Frzesterowanie 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.

Zilustrujmy teraz problem „moc-efektywność” 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 ogolę „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 1 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.

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.

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 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 byc 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)

•PŁASKA* DAJE DOBRY

naturalny dźwięk

•skokowa/grzebieniowa*

DAJE OGRANICZONY. KLAKSONOWY DŹWIĘK

CZĘSTOTLIWOŚĆ W HERTZACH

RYSUNEK 1 - Osiowe przenoszenie częstotliwości

SZEROKA

dyspersja

NISKIE CZĘSTOTLIWOŚCI

WYSOKIE CZĘSTOTLIWOŚCI

LOWC HO«N Alit HOAIZONTAI

ŁONO MOAN a*is Vt*l .CAl

GRADACJA SKALI 5 dB

PIONOWE

PROMIENIOWANIE

GRADACJA SKALi 5 dB

POZIOME

PROMIENIOWANIE

RYSUNEK 3 - "Odpowiedź" biegunowa, zakresy oktawowe szumu przypadkowego, tuba w położeniu normalnym

jest dosyć krytyczną cechą projektowanych zespołów głośnikowych.

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. P.omiary 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 zostają naniesione na diagram kołowy - chrakterystykę 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.

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 Electro-Voice i BEYMA podają nie tylko charakterystyki kierunkowe, ale również i wykresy ilustrujące szerokość wiązki w funkcji częstotliwości tak, jak na rysunku 4. 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

PIONOWO Ą POZIOMO O

ZAKRES KĄTA PROMIENIOWANIA W STOPNIACH (-6 dB)

ZAMIENNIK ODLEGŁOŚCI dB SPL

4'	0
c t —
	E ^5
ft' -
10' -
	=— 10
on* ^=
30' =	~ 15
	20
50' “1
	i^11
flO' “
100^1 =
200' - ^=	§=_30
300' =	=-
	i^3 40
500V =

RYSUNEK 5 - Zmiana poziomu w zależności od odległości

też „szerokości wiązki”, to jednak cytowany tutaj opis dotyczy większości spotykanych.

Równomierna dyspersja jest jedną z najważniejszych i jednocześnie najczęściej pomijanych charakterystyk zespołów głośnikowych. Elektro-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 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.

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.

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. 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

RYSUNEK 6 - Tłumienie wraz ze wzrostem odległości w typowej dużej sali

poziom ciśnienia dźwięku jest miłą rzeczą, ale nie w momencie, gdy jego przyczyną 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 częśc 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.

Wprowadzane przed momentem pojęcie    pola

pogłosowego jest jednym z najistotniejszych i koniecznych do zrozumienia pojęć w niniejszym opracowaniu. Gdyby można było uruchamiać jakąś syrenę alarmową kierującą Twoją, Czytelniku, uwagę na szczególnie istotne zagadnienia, to z pewnością ruszyłaby ona w tym momencie. Jeśli umieścimy słuchaczy w    silnie

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 byc 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 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 ozanacza, że dany głośnik jest dobry albo zły pod warunkiem jednak, że system został zaprojektowany tak, by zapewnie 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, choc 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 zas 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 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 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 wyższyr 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 tyłu 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 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 sytuaqach. 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 zespuł 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 S18-3). Przestudiowanie wszystkich danych systemów E-V pomoże Ci zorientować się w poziomach ciśnienia dźwięku i częstotliwościach granicznych tych zestawów w konkretnych, interesujących Cię zastosowaniach.

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 S12-2, zamiast której można użyć - dla zwiększenia dyspersji i kąta pokrycia dla tonów średnich - systemu E-V S15-3. 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 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,

DECYBELE

RÓWNOWAŻNE .0002 DYN/CM^f

140

j — DUŻE POLE BITWY (II WOJNA ŚW.) GRANICA BÓLU — 130

120

NAJGŁOŚNIEJSZE PARTIE KONCERTU ROCKOWEGO

r i

| IIO

¹ I -

IOO 1

™Et i 1

DYSKOTEKA

BARDZO GŁOŚNA MUZYKA KLASYCZNA

W MAŁYM KLUBIE 1    90

l I — GWAR PUANYCH

W SPORTOWYM SAMOCHODZIE — 60 — GŁOŚNA MUZYKA KLASYCZNA

I

MOWA Z ODL 25 cm —    70

I

60 — MUZYKA NASTROJOWA

nraocrumn 7M._CD7ru.. cL f PRZECIĘTNY. MAŁY RUCH ŻABI RECHOT O ZMIERZCHU ~ 50    | ULICZNY Z ODL 25 m

40 — CICHA BITWA (II WOJNA ŚW.)

I

30

I

20 — STUDIO NACRAN

PRÓG SŁYSZALNOŚCI 1 DLA MŁODZIEŻY 11000 - 4000 Hz) f

10

I

O

32'

RYSUNEK 9 - Rozmieszczenie w małym pokoju - "rzut z góry"

że potrzebować będziemy tylko 85 - 100 dB, zależnie od rodzaju reprodukowanej muzyki. Można w. tym miejscu wrocic do rozdziału 7.

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 S15-3), 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 wrażenia garstce osob na środku sali.

RYSUNEK 10 - Schemat blokowy dla systemu z rys. 8 i 9

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 „Dominatorow” w takiej sytuacji podwyższa te liczby do wartości odpowiedno 116 i 126 dB. Dodatkowe zmiany i ulepszenia mogą byc dokonywane według własnego uznania, np. zastosowanie miksera z wbudowanym urządzeniem pogłosowym Jeżeli projektujemy stałą instalację nagłośnieniową, to możemy użyć pary wiszących zestawów głośnikowych podwieszonych blisko miejsc pokazanych na rysunkach 8 i 9.

Sale średniej wielkości. Zapewnienie nagłośnienia średniej wielkości sali o przybliżonych wymiarach 15 x 12 x 4.5 metrów (lub tez objętości około 800 m szesc.) zapewni nam system taki, jak pokazany 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 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.

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 zepołów 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 zapewnie 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 poziomow 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.    Węzsza 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.

RZUT POZIOMY

50' -p*

RZUT PIONOWY

RYSUNEK 11 - Średniej wielkości sala, przykład 1

E-V LF215

RZUT POZIOMY, BOCZNY

50'

RZUT PIONOWY

E-V LF215

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 teTaz 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” tonow niskich, których znieść nie jest on w stanie. Chrakterystykę częstotliwościową idealizowanej, typowej zwrotnicy ukazano na rysunku 15. Częstotliwość, przy której obie krzywe spotykają się nazywamy „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 onacza, że głośnik wysokotonowy posiada inny wzmacniacz niż głośnik niskotonowy. Dodać należy, że zwrotnice aktywne zdudowane są na elektronicznych elementach aktywnych i posiadają odrębne zasilanie. Zwrotnice takie nazywane są także „małosygnałowymi” ponieważ pracują z sygnałem wychodzącym z miksera o bardzo małym napięciu kilku woltow, 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 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 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 zas, 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 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.

Duże sale. Jeśli projektujemy system do pracy w dużym pomieszczeniu, powiedzmy o wymiarach 15 x 30 x 5.5 metiów (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 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 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 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

49 ‘

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 wysokótonowych do momentu wyrównania się charakterystyki w okolicy ustawionej częstotliwości podziału (800 Hz).

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 maj dujących 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 scenie („floor monitor”) FM 12-2. Pewnym rozwinięciem tej koncepcji są miksery zapewniające oddzielne wyjście monitorowe „monitor send” lub „foldback”. To umożliwia wykonanie niezależnych miksowań 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.

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”

I

N

M

H

«

I H U U H

II H ■ ■ *

J pov. ¹

powinien posiadać tuby wysokotonowe skierowane 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 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 18 - Schemat blokowy do rysunku 16 i 17

WYJŚCIE KANAŁU 1

FJYSUNEK 20 - Możliwości usytuowania FM 12-2 i monitorów podłogowych FM 12-3

RYSUNEK 22 - Rzut pionowy dużej sali, instalacja stacjonarna

Strona Dziewiętnasta