  ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ЗВУКОВЫХ СИСТЕМ
Подход к проектированию профессиональных звуковых систем Вряд ли кто-то станет возражать, что звуковое сопровождение играет не последнюю роль в театральном спектакле, фильме, концерте и даже на заурядной дискотеке. Такова сила искусства, которая дает возможность, управляя звуком, воздействовать на эмоциональное состояние человека, вызывать порой невероятные и cильные ощущения. Полнота звуковых образов, их природа и тембровая окраска, динамика, интенсивность - все это увлекает слушателя, провоцирует яркие и глубокие эмоции, доставляет истинное удовольствие или вызывает негативную реакцию. Пронести звук от источника, т.е. явления, вызвавшего звук, до его приемника, а именно человеческого уха, через время, сквозь расстояние и подарить его слушателю таким, каким он был первоначально, – в этом предназначение профессиональных звуковых систем. Правильно выбранная звуковая система способна создать неповторимую атмосферу события, передать настроение его авторов и исполнителей, заставить слушателя переживать происходящее их чувствами.
Несмотря на обилие критериев оценки и технических характеристик профессионального звукового оборудования, качество звука по-прежнему остается глубоко субъективным понятием, а задача достижения максимально высокого качества звука – неординарной и творческой. Специалист для выполнения подобного рода работы должен знать особенности появления и распространения акустических волн, иметь значительный опыт в работе со звуком и звуковым оборудованием и, вместе с тем, обладать незаурядными природными данными: абсолютным слухом, способностью улавливать малейшие неточности и шероховатости в процессе воспроизведения, предсказывать реакции проектируемой системы в различных условиях работы. Общеизвестно, что люди, обладающими такими качествами, встречаются достаточно редко. Можно заметить, что самые выдающиеся работы по озвучиванию помещений удаются профессионалам, которые являются настоящими «фанатами» своего дела. На практике получается иначе. Бизнес делает свое дело и плодит в огромных количествах «крупных» специалистов по акустике, не имеющих ни соответствующего образования, ни природных данных. Компании-инсталляторы часто используют субъективную оценку, прибегая к услугам доморощенных псевдоспециалистов. Сложно сказать, насколько их мнение и выводы могут считаться достоверными, а рекомендации правильными, поэтому решать подобного рода проблему следует комплексно и не полагаться на мнение одного человека, даже если за его компетентность ручается целая компания, например в лице того же Исполнителя, что, в общем-то, вполне естественно. Составляем техническое задание Качественное выполнение любого проекта в первую очередь зависит от того, насколько грамотно Заказчик и Исполнитель составили техническое задание. Этот документ является для Исполнителя определенным обязательством, поэтому крайне важно в техническом задании отразить все, что хочет Заказчик, во избежание возможных недоразумений в будущем при сдаче Исполнителем выполненной работы. Естественно, что все требования Заказчика должны быть четко сформулированы, привязаны к техническим характеристикам и быть реально выполнимыми. С другой стороны, требования технического задания должны быть по силам Исполнителю. Как бы этого ни хотелось Заказчику, он не должен настаивать на включение в техническое задание «мистических» характеристик, таких как воздушность и прозрачность звучания, а также субъективных характеристик, банальным примером которых является «высокое качество звука». Тем не менее, Исполнитель обязан прислушиваться к этим словам и обоснованно «переводить» их на технический язык. При этом легко может получиться так, что требования Заказчика труднореализуемы или вовсе не реальны, поэтому Исполнитель также должен уметь правильно оценивать стоимость системы, так как после прикидки «цены вопроса» разногласия по техническому заданию могут исчезнуть сами собой.
На первом этапе необходимо совместно с заказчиком определить требуемые технические характеристики звуковой системы и ее функциональность, в частности:
Техническое задание должно быть подписано обеими сторонами, как Заказчиком, так и Исполнителем, после чего Исполнитель приступает к выполнению требований технического задания. Одновременно с составлением технического задания Исполнителю необходимо определить акустические параметры озвучиваемого объекта, такие как:
Анализ акустических характеристик При анализе акустических характеристик помещения, когда с помощью специального оборудования или компьютерного моделирования анализируется реакция помещения на тональные звуковые сигналы различной мощности, можно выявить частоты, на которых велика вероятность самовозбуждения системы. Поскольку в каждом, сложном с акустической точки зрения, помещении возникает масса подобных проблем, то необходимо включать в систему специальное оборудование – графические и параметрические эквалайзеры, подавители шума и акустической обратной связи, компрессоры и другие блоки обработки звука, которые позволяют подстраиваться под собственные акустические свойства помещения и оптимизировать восприятие звука. Следует заметить, что компьютерное моделирование для анализа акустических характеристик помещения, определения необходимой мощности, мест расположения акустических систем и их количества не всегда дает гарантированно хороший результат. Причина простая - сложность компьютерных расчетов и невозможность учесть или смоделировать все нюансы озвучиваемого помещения. Итак, определяющим назначением профессиональных звуковых систем является формирование акустических полей в заданном геометрическом пространстве. Оборудование звуковоспроизводящей системы подбирается с учётом акустических параметров озвучиваемого помещения для максимального адаптирования акустических полей к особенностям восприятия звуковых волн человеческим ухом. Оборудование профессиональных звуковых систем В профессиональных системах звуковоспроизведения усилия разработчиков направлены на качественное усиление и воспроизведение сигнала, а именно: получение широкого динамического и частотного диапазонов, предельную минимизацию нелинейных искажений, получение наибольшего отношения сигнал/шум, достижение наибольшей скорости нарастания выходного сигнала и т.д.
Основными компонентами профессионального оборудования являются усилители сигналов и акустические системы. От их качества в основном зависит формирование необходимого акустического поля. Однако воспроизведение сигналов от таких источников, как микрофоны, электромузыкальные инструменты, видео- и аудиопроигрыватели, предполагает озвучивание некоего эталонного помещения, не вносящего собственных искажений в воспроизводимый звук. В связи с этим даже исключительно достоверного воспроизведения сигналов на выходе акустического устройства, подключенного к усилителю, порой недостаточно для получения профессионального звука на конкретном объекте. Несмотря на обилие схем построения усилительного оборудования, основное их отличие заключается в том, какие активные элементы используются в усилителях – радиолампы или транзисторы. В отличие от трансляционного оборудования, с точки зрения схемотехники, усилители профессиональной системы, как правило, имеют непосредственное подключение к акустической нагрузке без использования согласующих трансформаторов, которые отрицательно влияют на качество усиливаемого сигнала, в частности на диапазон воспроизводимых частот в силу имеющихся в нем потерь на перемагничивание, вихревые токи, индуктивность рассеивания и другие. Согласующий трансформатор влияет также и на динамический диапазон, который сужается из-за насыщения магнитного материала сердечника при прохождении через него токов большой амплитуды. Поэтому разработчики профессиональных усилителей предпочитают бестрансформаторные схемы. Все это справедливо, если в качестве активных усилительных элементов используются транзисторы. Лампы свободны от многих недостатков транзисторов, но при их использовании требуется применение достаточно сложных, высокотехнологичных и очень дорогих звуковых согласующих трансформаторов. Многие эксперты предпочитают «звучание» ламповых усилителей транзисторным, поскольку в музыкальном сигнале, прошедшем через такой усилитель, практически отсутствуют даже небольшие по величине продукты интермодуляции высших порядков, вызывающие у слушателя ощущение ”металличности”, жесткости, шероховатости и, как следствие, ненатуральности звучания. Однако такие профессиональные усилители обладают, как правило, низкой выходной мощностью, высокими массогабаритными показателями, низким КПД и заоблачной ценой, иногда доходящей до нескольких сотен тысяч долларов. На нашем сайте системы профессионального звука, построенные на основе ламповых усилителей низкой частоты, не рассматриваются в связи с их редким использованием.
Профессиональные усилители, построенные на основе биполярных или полевых транзисторов, обладают высоким КПД, небольшими массогабаритными показателями и высокими техническими характеристиками, которые значительно превосходят аналогичные характеристики ламповых моделей, а выходная мощность их может достигать нескольких киловатт. Однако некоторые эксперты считают звук транзисторных усилителей тусклым, лишенным эмоций, ненатуральным и присваивают ему эпитет «транзисторное звучание». При этом они ссылаются на такие объективные недостатки транзисторов по сравнению с лампами, как более выраженную нелинейность вольтамперных характеристик, зависимость межэлектродных емкостей от напряжений между электродами, а также высокую зависимость параметров транзистора от температуры кристалла, а следовательно, от протекающего через него тока. На фоне существования таких недостатков делается вывод о невозможности создания усилителей на основе транзисторов, обладающих высоким качеством звучания. Однако многие современные транзисторные усилители мощности имеют технические характеристики, порой недостижимые в ламповых схемах. Их высокое качество достигается за счет применения современных специализированных транзисторов, у которых вышеперечисленные недостатки сведены к минимуму. Не последнюю роль играют хорошо продуманная схемотехника, как каждого отдельного каскада и узла , так и всего усилителя в целом, продуманная топология печатных плат, исключающая возникновение паразитных связей и помех, выбранные с помощью компьютерного моделирования оптимальные режимы работы всех каскадов усиления. Выбор усилителя мощности и акустических систем Усилитель мощности выбирают исходя из простого правила: номинальная мощность RMS усилителя не должна превышать номинальной мощности RMS акустической системы. Усилители класса Hi-Fi имеют малый коэффициент нелинейных искажений и плоскую АЧХ в диапазоне частот, значительно превышающем слышимый диапазон, что обеспечивает высокую фазовую устойчивость и, как следствие, нечувствительность к реактивному сопротивлению нагрузки. А благодаря высокой скорости нарастания сигнала, импульсные сигналы усиливаются максимально точно. Применение силовых трансформаторов со значительным запасом мощности и конденсаторов большой емкости в выпрямителе помогает получить энергичный и отчетливый бас. Акустические системы подбирают исходя из уровня шума в помещении, необходимого уровня звукового давления и равномерности АЧХ в воспроизводимом диапазоне частот. Можно считать работу системы удовлетворительной, если она обеспечивает уровень звукового давления прямого излучения, превышающий фоновый уровень не менее чем на 10 дБ. Частая ошибка, которую допускают при выборе акустических систем, – подмена понятий «звуковое давление» и «мощность». Акустическая система – это устройство преобразования электрической энергии в звуковую, и, как любое другое устройство, имеет КПД, который существенно отличается для различных громкоговорителей. Мерой КПД является чувствительность, т.е. звуковое давление, которое создает акустическая система на расстоянии 1 м по оси излучения при подаче на нее тестового сигнала мощностью 1 Вт и частотой 1 кГц. Удвоение подводимой электрической мощности приведет к увеличению звукового давления на 3 дБ. Например, акустическая система с чувствительностью 98 дБ и номинальной мощностью 300 Вт обеспечивает звуковое давление на расстоянии 1 м, равное: SPL = SPL(1Вт)+10 lgP = 98 + 10 lg300 = 123 дБ Система с чувствительностью 92 дБ при той же мощности обеспечивает максимальный уровень звукового давления: SPL = 92 + 10 lg300 = 117 дБ Таким образом, разница между первой и второй системами составит 6 дБ, что эквивалентно 4-кратному увеличению мощности! Иначе говоря, для того чтобы добиться одинакового уровня громкости, нам потребуется при прочих равных условиях к первой системе подвести мощность в 4 раза меньшую, чем ко второй. Учитывая при проектировании КПД акустических систем, можно уменьшить их количество и мощность усилителей и, как следствие, сократить потребление электроэнергии.
В системах с несколькими источниками сигнала необходимо предусмотреть микшерный пульт, который позволяет в моно или стереорежиме смешивать и согласовывать сигналы от различных источников, в том числе динамических и конденсаторных микрофонов, корректировать частотные характеристики по каждому входу и выходу. Микшерный пульт подбирают исходя из технических требований к системе с учетом возможностей бюджета заказчика. Количество и характер музыкальных программ, частота их чередования и требуемая скорость переключения также определяют этот выбор. Например, при необходимости частой смены музыкальных программ, требующих различных вариантов настройки, логичным выбором представляется пульт с функцией запоминания настроек фэйдеров. При подборе модели важно правильно рассчитать необходимое количество микрофонов и других источников, подключаемых к пульту. В системах, работающих с уровнем громкости, варьируемым в широких пределах, необходимо предусмотреть возможность частотной коррекции и коррекции динамического диапазона. Это позволит скомпенсировать изменения слухового восприятия частот в различных областях спектра при изменении громкости и повысит разборчивость речи. Классификация профессиональных звуковых систем Упрощенно можно разделить звуковые системы на одно-, двух- и многоканальные. Самыми простыми в реализации являются одноканальные моносистемы. Однако эти системы неспособны создавать звуковую панораму и поэтому получили ограниченное использование. Свободными от этого недостатка являются двухканальные стереосистемы. Их как раз и используют чаще всего. Это связано:
В самом упрощенном виде такая система может состоять из источника линейного сигнала (например, CD-проигрывателя), усилителя мощности и акустических систем. В стереосистеме звук записывается, как правило, при помощи двух микрофонов. При воспроизведении стереосигнал подается на две разнесенные в пространстве звуковые колонки, причем каждая воспроизводит свой канал. Слушатель, находясь в определенной зоне перед колонками, воспринимает звуковую картину, в которой различные ее составляющие распределены в пространстве между колонками. Стереоэффект в данном случае проявляется в полной мере лишь в ограниченной зоне прослушивания. Возможности многоканальных систем Развитие многоканальных систем звукового вещания неразрывно связано с развитием кинематографа. Желание достичь более реальной звуковой картины в кинозалах явилось мощным стимулом для разработчиков систем многоканального звука. Многоканальная звуковая технология сегодня делает доступной реализацию собственного домашнего кинотеатра, даёт возможность построить по своему усмотрению систему объёмного высококачественного звука, что позволяет ощутить тончайшие детали звуковой картины в разных концертных залах при прослушивании аудиозаписей выполненных в многоканальном формате. Главной трудностью проектирования таких систем является сложность обеспечения одинаково точной локализации источников звука, воспринимаемых слушателем во время воспроизведения по отношению к реальному расположению этих источников звука при записи. Данный эффект проявляется тем сильнее, чем дальше от центра зоны прослушивания удаляется слушатель. К наиболее распространённым в настоящее время форматам кодирования объёмного звука относятся: Dolby Pro Logic II, Dolbi Digital» (AC-3), Dolby Digital EX 6.1, DTS, DTS Neo:6, DTS ES, DTS ES Matrix 6.1, DTS ES Discrete 6.1.
Многоканальные системы используются не только для реализации звуковых эффектов и расширения стереобазы. Многие театры и концертные комплексы строились без учета современных требований к архитектурной акустике и имеют сложную многоярусную структуру, объем более 10 куб.м на человека. Реализация стереосистемы в таких помещениях неизбежно приведет к тому, что отраженные от ярусных перекрытий, потолка и стен волны будут действовать локально, появятся участки с неравномерным распределением звукового поля. Дополнительная неприятность заключается в том, что на разных частотах эта неравномерность проявляется по-разному. Решить подобную задачу способна только многоканальная система. Сигнал с помощью кроссоверов, входящих в состав оборудования профессиональной системы, разделяется на несколько частотных диапазонов, которые отдельно усиливаются и воспроизводятся. Добиться ровного звукового поля во всем диапазоне воспроизводимых частот удается только при использовании множества правильно подобранных и расположенных узкополосных акустических систем. Направленное действие акустических систем приводит к существенному уменьшению реверберации, увеличению звукового давления и минимизации фазовых искажений в озвучиваемом участке помещения. Следует отметить, что ошибка в 1 градус при ориентировании акустических систем линейного массива (вследствие низкого качества проекта и/или монтажа) может свести на нет все преимущества многоканальной системы. Как правило, каждый элемент устанавливаемых кластеров питается от собственного цифрового усилителя D или T класса, который настраивается для получения оптимальных характеристик звукового поля для конкретного типа применяемых динамиков и твиттеров, объема и материала корпуса. Цифровой усилитель может содержать звуковой процессор, способный вносить в сигнал частотные и временные предыскажения. Многоканальные системы также могут использоваться при необходимости разделить помещения на несколько независимых зон, в которых воспроизводятся различные музыкальные программы. Этот прием используется, например, в развлекательных комплексах, состоящих из множества залов. Достоинство такой системы заключается в возможности централизованного управления. На нашем сайте рассмотрены различные варианты построения профессиональных звуковоспроизводящих систем, выполненные на оборудовании южно-корейской компании Inter-M. Высокое качество и надежность продукции Inter-M подтверждается многолетним опытом его эксплуатации на крупнейших объектах мира. Достаточно отметить, что именно звукотехническое оборудование Inter-M в 1988 году использовалось для обслуживания Олимпийских игр в Сеуле.
ВНИМАНИЕ!!! Данная статья подготовлена специалистами Группы компании "АРСТЕЛ" и является интеллектуальной собственностью ООО «АРСТЕЛ». Любые публикации данной статьи, а равно ссылки на нее возможны только с разрешения правообладателя. << На предыдущую страницу В начало страницы |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
