El desarrollo y la aplicación del sistema de altavoces Line Array

En años recientes,sistemas de altavoces line arrayse han utilizado ampliamente en lugares de refuerzo de sonido a gran escala con sus ventajas únicas. El sistema de altavoces line array se produce en respuesta a la demanda del mercado y también es un producto de alta tecnología, por lo que ha atraído la atención de la gente.

La producción de altavoces de sistema de matriz de línea

En las décadas de 1960 y 1970, la música rock representada por los \"Beatles \" surgió en Europa y Estados Unidos. Había cientos de miles de espectadores que iban a la plaza para ver conciertos de rock, y el refuerzo de sonido era un gran problema. Por ejemplo, 600.000 personas participaron en un concierto de rock celebrado en Nueva Jersey el 3 de septiembre de 1977. El sistema de refuerzo de sonido utiliza una \"torre de sonido \" compuesta por varios altavoces apilados juntos, que es muy difícil de instalar y depurar. Después de un diseño y una depuración cuidadosos, se gastó mucha energía y el efecto de refuerzo de sonido siempre es insatisfactorio. Este fenómeno proporciona información de mercado. Las actuaciones de giras a gran escala requieren sistemas de refuerzo de sonido con alta potencia y fácil instalación y depuración.

Algunas grandes empresas se están centrando en la demanda del mercado y están comprometidas con el desarrollo de sistemas de refuerzo de sonido de alta potencia y proyección lejana. Desde la perspectiva de la acústica, hay dos formas de obtener el efecto de alta potencia y proyección lejana.

• Uno es el cuerno, que hace que la energía del sonido se irradie en una dirección a través del cuerno para controlar la directividad, mejorar la eficiencia de la radiación y lograr el efecto de proyección lejana. Por ejemplo, en la década de 1950, usamos cuernos grandes para los sistemas de radiodifusión Kinmen y Matsu. Una bocina tiene más de diez metros de largo y una distancia de transmisión de varios kilómetros.

• El otro es el conjunto de altavoces propuesto en la década de 1930, que utiliza el principio de interferencia para controlar la directividad. De hecho, ya existía una popular columna de sonido de altavoz de tipo columna. La columna de sonido tiene una directividad vertical relativamente estrecha, pero la potencia no es lo suficientemente grande, la proyección no está lejos y aún quedan algunos problemas por superar, como la dinámica y el ancho de banda del sonido. Algunas grandes empresas tienen sus propias prioridades según sus propias circunstancias.

La investigación de la bocina ha desarrollado con éxito bocinas de directividad constante, bocinas con múltiples unidades de transmisión, etc. La empresa francesa L-Acoustics introdujo por primera vez el sistema V-DOSC en 1993. Es una matriz compuesta por una fila de bocinas unitarias. El principio de funcionamiento es similar al de una columna de sonido. Su directividad vertical es controlable, determinada por el número de cajas unitarias, y el ángulo de radiación horizontal es de 120 °. La respuesta de frecuencia de cada caja unitaria es 50Hz ～ 18kHz ± 3dB, la potencia es 1500W y la sensibilidad es 134dB. La unidad de alta frecuencia irradia hacia afuera a través de la guía de ondas. Este es el primer producto de arreglo en línea lanzado y ha atraído la atención de la gente desde el principio.

La demanda del mercado, el desarrollo y la aplicación de alta tecnología, hacen que el sistema de altavoces line array se convierta en el producto icónico de cada empresa que muestra su fortaleza. Ahora, el arreglo lineal es una combinación de tecnología de bocina y tecnología de arreglo, lo que hace que el rendimiento de la radiación sea más perfecto.

Características del sistema de altavoces line array para conciertos

1. Disposición regular de las cajas unitarias

El sistema de altavoces line array se compone de una fila de cajas unitarias, que están dispuestas de acuerdo con una determinada regla, y pueden disponerse en línea recta y en forma de \"J \" según las necesidades del campo sonoro. El número de cajas unitarias está determinado por los requisitos del campo de sonido, pero debe cumplir con los requisitos básicos para formar un arreglo lineal, es decir, la longitud del arreglo lineal debe ser al menos más de la mitad de la longitud de onda del sonido irradiado. ola. Las características de radiación de cada caja unitaria tienen requisitos estrictos. Por ejemplo, la potencia sonora radiada, las características de frecuencia, la directividad horizontal, la distorsión y la fase lineal deben cumplir los requisitos del arreglo lineal.

2. Alta potencia y larga distancia de proyección.

Por ejemplo, la unidad de baja frecuencia en la caja de la unidad de SanwayAltavoz de matriz de línea para exteriores Vera36tiene una potencia de 1000W y una sensibilidad de 98dB; la unidad de frecuencia intermedia tiene una potencia de 800W y una sensibilidad de 110dB; la unidad de alta frecuencia tiene una potencia de 150W y una sensibilidad de 112dB. Una vez que las cajas unitarias se forman en una matriz, debido a la interacción entre las cajas unitarias, se mejora la impedancia de radiación del altavoz y se mejora la eficiencia de la radiación. Por lo tanto, es fácil utilizar un sistema de altavoces line array como fuente de sonido para obtener un nivel de presión sonora de 100 dB o más por encima de 100 m.

3. El campo de sonido cubierto es relativamente uniforme, el área de interferencia es pequeña y la resolución de reproducción es alta

La directividad vertical del arreglo lineal es muy nítida, generalmente alrededor de 10 °, y la más estrecha puede alcanzar los 3 °. El haz de sonido irradiado es estrecho, el sonido directo que llega al área de audiencia correspondiente es relativamente fuerte, la distancia irradiada es relativamente grande y el cambio en el nivel de presión sonora en un área grande es relativamente pequeño. Debido al control de los lóbulos laterales de la matriz de líneas, el área de superposición del campo de sonido radiado es relativamente pequeña y la superficie de interferencia es pequeña. El área dominada por el sonido directo tiene buena audición, sonido claro y alta resolución.

¿Cómo funciona el altavoz pa line array?

Cómo funcionan los arreglos de líneas eléctricas puede ser una discusión bastante profunda. Aquí, no explicaremos los detalles de toda la teoría de forma demasiado detallada. A continuación, se utilizará un lenguaje sencillo y cálculos matemáticos para que todos comprendan primero cómo se propaga el sonido de un hablante típico a medida que aumenta la distancia.

1. ley del cuadrado inverso

El contenido de la ley del cuadrado inverso en acústica es que la magnitud de la intensidad del sonido y la distancia entre la posición de escucha y la fuente de sonido son inversamente proporcionales al cuadrado. El resultado es que cada vez que se duplica la distancia entre el oyente y la fuente puntual, la presión sonora se atenúa en 6dB. Este es el rendimiento de los altavoces que usamos habitualmente, aunque existen muchas diferencias sutiles entre lo real y lo teórico.

2. Fuente puntual

La premisa de la ley del cuadrado inverso es que el hablante puede irradiar omnidireccionalmente. Para los altavoces físicos, esta situación es poco común, a menos que los altavoces emitan frecuencias muy bajas (por eso siempre hemos enfatizado los graves o la razón por la que los supergraves no tienen directividad). Sin embargo, a medida que aumenta la distancia de propagación del sonido, incluso los altavoces direccionales típicos (como los altavoces de bocina con un ángulo de cobertura horizontal de 90 ° y un ángulo de cobertura vertical de 90 °) obedecerán la ley del cuadrado inverso, actuando como una fuente puntual teórica La difusión del sonido (es decir, , Radiación omnidireccional).

3. Línea de fuente de sonido

La cobertura de la presión sonora de los altavoces de matriz lineal pasiva se acerca a la llamada teoría de la fuente de sonido lineal. Siempre que se duplique la distancia de escucha, el nivel no bajará en 6dB. En teoría, solo bajará 3dB, pero en aplicaciones prácticas, el resultado no es tan ideal. En cuanto a por qué existen estas diferencias, este artículo no se ampliará. Pero aun así, en comparación con los altavoces de fuente puntual, los altavoces de matriz lineal tienen ventajas únicas en términos de cobertura vertical.

Los altavoces con características de radiación de fuente de sonido lineal pueden lograr los siguientes efectos: Puede sentir un nivel de presión sonora relativamente grande en el área trasera de la sala o espacio exterior, y para hacer esto, no necesita operar una fuente de sonido puntual ordinaria Altavoces. Del mismo modo, la potencia se aumenta deliberadamente para que las personas que están más cerca del sistema de megafonía en el frente puedan escuchar sonidos demasiado fuertes. Su ventaja radica en la capacidad de control compleja y variable del ángulo de difusión del sonido vertical.

Entonces, ¿cómo lograr una radiación de fuente de sonido lineal? La respuesta es la cancelación de fase.

La cancelación de fase suele ser una de las cosas que los ingenieros tratan de evitar en los sistemas de audio, pero desempeña un papel fundamental al proporcionar un ángulo de cobertura vertical estrecho cuando los altavoces de arreglo en línea funcionan juntos. Incluso si se utiliza un diseño de caja de altavoz de alto nivel para dar forma a la cobertura vertical, todavía hay mucha superposición real entre los altavoces en el arreglo en línea. En otras palabras, el ángulo de cobertura vertical de un altavoz de matriz en línea no puede estar formado por un solo altavoz, es el resultado de la interferencia efectiva de varios altavoces en la salida. Sin embargo, en realidad, la distancia entre cada altavoz de arreglo en línea y la audiencia será ligeramente diferente, lo que provocará un pequeño grado de cancelación de fase. Por supuesto, también puede intervenir manualmente y realizar ajustes precisos en el ángulo de cobertura vertical de los altavoces line array mediante la introducción de retardos electrónicos (los sistemas EAW Anya y Anna utilizan esta tecnología).

Precauciones para el uso de sistemas line array

Aunque la aplicación de la cancelación de fase puede producir el efecto de reducir el ángulo de cobertura vertical de los altavoces en el arreglo lineal, su ángulo de cobertura horizontal no se ve afectado. Por lo tanto, un solo altavoz en una matriz de línea real puede tener un ángulo de cobertura horizontal de 90 ° y solo cubrir un ángulo vertical de 20 ° o menos. Además, incluso si la cancelación de fase puede lograr la distribución de la fuente de línea y mejorar significativamente la cobertura de larga distancia, a medida que aumenta la distancia, la matriz de línea comenzará a mostrar características de fuente puntual y sucumbirá a la ley del cuadrado inverso que atenúa 6dB por cada duplicación de distancia. .

La matriz de línea tiene la capacidad de aproximarse a la función de fuente de línea, pero también existen algunas limitaciones y cuestiones que requieren atención. Primero, la longitud total de la matriz de arriba a abajo determina la frecuencia más baja con las características de cobertura de la fuente de sonido de línea. Esto se debe a que a medida que la longitud de onda se hace más larga, en la posición de escucha, la diferencia entre los tiempos correspondientes cuando el sonido llega a la posición del oyente desde diferentes unidades de altavoz debe ser mayor para lograr el efecto de una fuente de sonido lineal. Esto requiere una mayor longitud de matriz. En el otro extremo del espectro, la longitud de onda se vuelve tan corta que los controladores son demasiado grandes para colocarse lo suficientemente cerca, por lo que la diferencia de fase relativa se vuelve demasiado grande para realizar la función de fuente de línea. En estas circunstancias, los principales fabricantes utilizarán estructuras de guías de ondas para realizar la conversión de fuentes de sonido puntuales a fuentes de sonido lineales. Aunque todas las estructuras de guías de ondas tienen el mismo propósito, casi todos los fabricantes utilizan una estructura diferente y tienen su propia patente para proteger sus derechos de propiedad intelectual. Esta es también la parte más difícil del proceso de desarrollo de un fabricante de altavoces de matriz lineal.

Los arreglos en línea son muy útiles en espacios acústicamente desafiantes porque puede controlar su extensión vertical y reducir los reflejos del sonido. Encontrar una manera de alejar el área de cobertura de sonido del techo y el piso es un buen comienzo, y luego elegir un altavoz con un ángulo de cobertura horizontal específico, que lo ayudará a mantener el exceso de sonido alejado de las paredes laterales, para obtener Mejor claridad de refuerzo de sonido en interiores.

Lforma de matriz ine

Debido a que la radiación vertical de cada altavoz es muy estrecha, el espacio de escucha se puede dividir eficazmente en varias partes de adelante hacia atrás. El frente está cubierto por solo una pequeña cantidad de altavoces, y más altavoces pueden cubrir la parte trasera. Sobre la base de esta idea, se forma una matriz de líneas en forma de J muy popular, que a menudo aparece en salas de conciertos y lugares al aire libre.

La forma exacta de instalación del arreglo lineal variará según el diseño y el tamaño del área a cubrir. En general, la cobertura de la primera fila solo necesita una pequeña cantidad de ellos para cumplir con los requisitos de presión acústica debido a la distancia cercana, pero el ángulo de instalación entre los arreglos en línea también debe diseñarse para ser más grande debido a la cobertura uniforme. Sin embargo, debido a la distancia relativamente larga en el medio y la parte trasera, es necesario instalar un mayor número de altavoces en un ángulo concentrado, de modo que se pueda lograr el efecto de cobertura de larga distancia. El enfoque descrito hace un momento ayuda a mejorar la coherencia de la cobertura general. En los últimos años, también se ha desarrollado una forma para que los usuarios ajusten la distribución de energía ajustando la potencia entregada a cada caja de altavoz; esta técnica generalmente se denomina gradación de potencia.

Desafíos y limitaciones de los arreglos en línea

Aunque los arreglos en línea pueden ayudar a resolver ciertos problemas espaciales, tienen limitaciones complejas. Además del desafío de requerir una longitud suficiente para controlar el ángulo de cobertura de las frecuencias más bajas, los arreglos en línea a veces pueden sufrir anomalías extrañas, por ejemplo, ciertas frecuencias pueden formar lóbulos en el área directamente encima y debajo del arreglo. Si esto sucede en un mal espacio acústico, puede traer graves consecuencias. Por ejemplo, si su micrófono vocal está colocado debajo del arreglo lineal, puede experimentar problemas de retroalimentación.

Configuración de matriz de línea

Para que el arreglo en línea desempeñe bien su función, debe pasar por un estricto diseño de instalación mecánica y configurar los procedimientos correctos de calibración y división de frecuencia electrónica. Debido a las complejas interacciones involucradas, todo esto es importante. El ángulo exacto de instalación de cada gabinete, el punto de suspensión exacto y la altura, así como el controlador individual y el retardo, la fase, la ganancia e incluso la configuración del filtro de paso alto y bajo de cada gabinete deben ser precisos para lograr el mejor rendimiento. Afortunadamente, la mayoría de los fabricantes de grandes marcas existentes tienen software para la simulación de cobertura de sonido basado en el espacio virtual para sus productos.

Calidad de sonido

Incluso en el mejor de los casos, una matriz en línea no puede igualar la pureza del sonido producido por un altavoz de unidad única de alta calidad o un altavoz de unidad única de dos o tres vías. Esta es una de las razones por las que es poco probable que aparezcan en un espacio pequeño. Para pequeñas ocasiones, sería más adecuado que el número de altavoces que pueden producir sonido sea menor. Por supuesto, el costo y el espacio también son consideraciones.

Micro matriz de línea

Aunque la tecnología de arreglo en línea se usa con mayor frecuencia en aplicaciones profesionales de refuerzo de sonido en interiores y exteriores a gran escala, hay muchas empresas, como Bose, Turbosound, etc., que proporcionan pequeños sistemas de megafonía personal que utilizan arreglos de altavoces pequeños (generalmente 2 \" -4 \"Tamaño) para producir el mismo efecto de cobertura de fuente de línea. El uso correcto de estos sistemas puede permitirles brindar una buena cobertura en lugares pequeños.