На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти готовые бесплатные и платные работы или заказать написание уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов по самым низким ценам. Добавив заявку на написание требуемой для вас работы, вы узнаете реальную стоимость ее выполнения.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Быстрая помощь студентам

 

Результат поиска


Наименование:


реферат Техника звукоусиления

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 11.06.13. Сдан: 2013. Страниц: 53. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Введение  и общие вопросы звукоусиления
1. ВВЕДЕНИЕ
Интеграция  системы звукоусиления в общую  концепцию проекта зависит от того, как и какую звуковую информацию будут получать зрители или технический  и артистический персонал через  громкоговорители.
Для успешного  решения проблем интеграции потребовалось, чтобы электроакустика достигла соответствующего уровня развития. До этого момента многие из современных  задач техники звукоусиления  не удавалось решить вообще. Или  же они решались либо посредством  подбора акустики помещения, либо с  помощью других технических средств. Например, в церквях над кафедрой проповедника размещается навес, создающий  дополнительное отражение, которое  усиливает и направляет человеческий голос. Акустические раструбы или переговорные трубы широко применялись уже  в античном мире [2.1], а длинные  трубные системы использовались в судостроении для передачи речи. Многие сигналы подавались большими и малыми колоколами или рожками. Сценические эффекты создавались  с помощью специальных устройств, таких как ветродуи или металлические пластины для имитации грома.
Многие из этих традиционных устройств успешно  используются до сих пор. Их надежная работа, не требующая технического обслуживания, способствовала их техническому выживанию. Однако низкая способность  к адаптации, невысокое качество передачи звука затрудняют применение традиционных устройств в современных  проектах.
Благодаря развитию электроакустики наряду с передачей  простых сообщений и информации или созданием нелокализуемых сценических эффектов возникли совершенно новые области применения звуковых систем. Большое разнообразие комбинаций и соединений различных источников звука делает, например, возможным ввод в информационную программу фоновой музыки и речевых объявлений и подачу программы с оптимальной громкостью в соответствующие целевые зоны.
Наибольший  прогресс достигнут в области звукоусиления и звуковоспроизведения на культурных мероприятиях. Шоу и музыкальные представления на открытом воздухе в наши дни нельзя представить без систем звукоусиления. Акустические сигналы либо передаются и повторно излучаются сразу после их приема (работа в реальном времени), либо вначале записываются, а затем, если требуется, передаются и излучаются (операция воспроизведения). При работе в реальном времени особенно серьезная подготовка требуется, если прием звука и излучение усиленного сигнала ведутся в одной и той же зоне, поскольку могут возникнуть интерференционные помехи (обратная связь). В этом случае необходимы специальные меры для обеспечения надежности и стабильности системы. Сегодня качество воспроизведения звука на таких представлениях обычно соответствует качеству, достигаемому в домашних Hi-Fi системах. В сфере развлекательных представлений в последние десятилетия возникла совершенно новая область техники звукоусиления или электроакустики - электронная музыка, с совершенно новым тембром звучания как полностью электронных, так и традиционных инструментов. Эта техника уже оказывает заметное влияние на технику звукоусиления, и в будущем ее влияние будет только усиливаться. В силу своей адаптации к специфическим инструментам, эта техника, однако, отличается от стандартного универсального стационарного звукоусилительного оборудования, которое имеет универсальное назначение.
 
2. ФУНКЦИИ  СИСТЕМЫ ЗВУКОУСИЛЕНИЯ
2.1. ОБЩИЕ  ТРЕБОВАНИЯ
Обычно предполагается, что система звукоусиления отвечает некоторым или даже всем указанным  ниже требованиям [2.2]:
- улучшенная  разборчивость и ясность звука;
- расширенный  динамический диапазон;
- улучшенный  акустический баланс между различными  составляющими представления (речью,  вокалом и инструментальной музыкой);
- соответствующая  зависимость между визуальной  и акустической локализацией  настоящих и "имитируемых"  источников (звуковых образов), особенно  на больших площадях и при  сложной геометрии;
- решение  проблем при сложной акустической  обстановке;
- участие  зрителей в представлении;
- изменение  акустических параметров помещения;
- улучшение  достоверности восприятия пространственных  звуковых эффектов, таких как  источники звука, перемещающиеся  по аудитории или в пространстве;
- электронное  изменение звучания голосов и  инструментов, а также использование  специально вводимых сформированных  электронным образом шумов и  звуков;
- предварительные  производство и компоновка частей  программы для упрощения технических  процессов.
Первые пять требований относятся к системам звукоусиления широкого применения, а последующие представляют интерес  только для крупных систем, используемых в культурных центрах. Но все эти  требования лежат в основе разработки концепции проекта звукоусиления. Создание концепции предшествует фазе подробной проработки проекта и является промежуточным звеном между пожеланиями клиента и их техническим воплощением. Чтобы найти оптимальное решение, требуются глубокие, специфические знания - не только для выработки технологических требований к системе, но и для учета особенностей акустики помещения, в котором система должна работать.
 
2.2. ИНТЕГРАЦИЯ  В АРХИТЕКТУРНЫЙ ДИЗАЙН
При формулировании концепции системы звукоусиления  один из исходных моментов, которые  необходимо учитывать, это интегрируемость  системы в архитектурный дизайн помещения. Для нового или ремонтируемого зала, или же театра на открытом воздухе  консультант по электроакустике  определяет следующие параметры (если необходимо, с привлечением специалиста  по акустике помещения): желаемое время  реверберации, ожидаемый пространственный эффект и все меры, которые должны быть приняты, чтобы исключить возможные  отражения звука (см. главу 3). Консультант должен учитывать также линии зрения и обзор, обеспечиваемый для зрителей. Это важно, потому что громкоговорители должны быть направлены в сторону зрителей и поэтому могут оказаться в зоне интересов архитектора или дизайнера. Визуальное экранирование или "маскировка" громкоговорителей не всегда возможны, поскольку влекут за собой ряд акустических проблем, которые будут рассмотрены ниже [2.1]. Требования к расположению громкоговорителей могут существенно различаться. Например, в спортивных комплексах важно исключить ухудшение видимости происходящего на арене. Существуют даже требования, разработанные международными спортивными ассоциациями и касающиеся заграждения поля стадиона.
В современных  многофункциональных залах открытое расположение громкоговорителей обычно допускается (рис. 2.1), но при этом не должен страдать общий архитектурный  дизайн, не должны ухудшаться и условия  работы осветительных и проекционных средств. Особенно сложные проблемы возникают в очень престижных или охраняемых законом помещениях, представляющих большую историческую или архитектурную ценность. На рис. 2.2 в качестве примера изображены два варианта скрытого расположения громкоговорителей в реконструированном знаменитом оперном театре Semper Opera в Дрездене. Подобные решения часто используются в фойе и ресторанах больших отелей или в музеях. Приемлемое для архитектора и консультанта по звукоусилению решение, как правило, можно найти только при их тесном сотрудничестве. Иногда клиент берет на себя решение приоритетных вопросов. Чтобы избежать последующих проблем, связанных с установкой оборудования, необходимо при проведении архитектурных изменений консультироваться со специалистом по акустике. Важны следующие акустические параметры:
• положение  и направление излучения громкоговорителей;
• тип используемых громкоговорителей (габариты, масса, размер излучающей поверхности);
• тип корпуса, требующегося для громкоговорителей, демпфирование внутренних резонансов и размещение звукопоглощающих материалов для исключения интерференции в  ближнем поле;
• возможная  необходимость закрытия громкоговорителей  акустически прозрачным материалом. Обычно требуется проводить измерения  с образцами выбранного материала, поскольку  знание только толщины  и плотности недостаточно для  определения акустической прозрачности (это особенно относится к текстильным  материалам).
В зданиях, представляющих историческую ценность или находящихся  под охраной государства, скрыть громкоговорители не всегда возможно. Например, в зале Semper Opera громкоговорители авансцены пришлось устанавливать на выдвигающихся рамах, которые спускаются с потолка, таким образом, громкоговорители становятся видимыми, когда они используются (рис. 2.3; см. также [2.3]).
Микрофоны на архитектурный дизайн обычно влияют меньше. Тем не менее, они должны включаться в архитектурную концепцию  помещения уже изначально, особенно если используются микрофонные лебедки.
Более проблематично  размещение в помещении средств  управления звуком. Микшерный пульт должен располагаться в акустически репрезентативной точке зрительного зала, чтобы звукорежиссер мог верно оценить общее акустическое впечатление возможно большей части зрителей. Чтобы оценить баланс между двумя частями зала при многоканальной или стереопередаче, пульт нужно устанавливать на оси акустической симметрии зоны приема. Крайне трудно встроить пульт незаметно, это обычно требуется для всего вспомогательного оборудования. Однако окончательное микширование передаваемого сигнала в зоне приема необходимо в случаях, когда:
• вероятно использование большого числа микрофонов;
• имеется  лишь короткое время для репетиции;
• акустическое впечатление от зала должно оптимизироваться во время представления;
• нестационарный звук или акустические эффекты должны перемещаться вслед за видимым источником;
• должна использоваться распределенная дискуссионная система  с установленными в зале микрофонами  для докладчиков.
Почти все  эти случаи характерны для средних  и крупных многоцелевых залов. Для  систем, обслуживаемых немногочисленным персоналом, целесообразно в месте  расположения микшерного пульта устанавливать дополнительное воспроизводящее оборудование (обычно это проигрыватель DVD или MOD), чтобы воспроизведение записей и микширование можно было осуществлять из одного места.
Такое расположение пульта ведет к потери части хороших мест для зрителей, а также влечет за собой необходимость обеспечить легкий доступ к рабочему месту, не мешающий зрителям (зрители, в свою очередь, не должны мешать работе звукорежиссера), а также сохранить для них обзор представления. Это создает ряд проблем, связанных с дизайном, решение которых требует тесного сотрудничества архитектора и консультанта по электроакустике. На рис. 2.4 показан один из вариантов размещения в зале сравнительно большого микшерного пульта.
В малых залах  и культурных центрах, в которых  проводятся менее важные представления, ситуация может быть иной. Здесь  звуковой системой обычно управляют  из отдельной аппаратной. Тем не менее, должна быть предусмотрена возможность  подключения микшерных пультов, при необходимости устанавливаемых в зале.
Условия в  большинстве театров идентичны. В настоящее время там предусматриваются  точки подключения мобильных  микшерных пультов, устанавливаемых в зале. Они необходимы для настройки звуковой системы во время репетиций, а также при демонстрации мюзиклов и других представлений, требующих высокого качества звука.
В концертных залах обычно достаточно иметь точки  подключения мобильных микшерных пультов, которые требуются главным образом для воспроизведения электронной музыки. Оптимизация звуковоспроизведения через различные каналы громкоговорителей в процессе "живого" представления требует удобного размещения точек подключения, например, в центральной части зала.
Влияние архитектуры  на место размещения таких пультов  не настолько серьезно, как в случае стационарных пультов; тем не менее, их расположение должно определяться в тесном сотрудничестве архитектора  и консультанта по электроакустике.
 
2.3. СВЯЗЬ  С ДРУГИМИ ОБЛАСТЯМИ
Аппаратная  любой системы звукоусиления  или оповещения должна иметь хорошую  связь с входными информационными  источниками или получателями вещательной  информации. Такими информационными  источниками могут быть, например, диспетчерская железнодорожной  станции или промышленного предприятия, система административного управления спортивного центра или стадиона. Другие входные информационные источники  часто требуют прямой связи с  аппаратной звуковой системы - например, с отделами безопасности или охраны предприятия, помещением вахтера, которым  может иногда потребоваться прямой микрофонный канал.
В культурных центрах обратная связь между  аппаратной звукоусилительной системы и техническим и административным персоналом должна отвечать специальным требованиям, поскольку здесь электроакустическое оборудование, образующее систему звукоусиления, используется как средство для создания художественных образов. Для обеспечения хорошего взаимодействия артистов и технического персонала необходима служебная связь между:
• помощником режиссера;
• осветителями;
• кино- или  видеопроекционной;
• художественным директором (видеорежиссером или  постановщиком во время представления);
• дирижером  во время репетиции;
• аппаратными  совместного  использования  для  художественного производства, например, для радио- или ТВ-вещания или звукозаписи (эти линии связи особенно важны для звукового оборудования, об этом будет рассказано ниже).
В большинстве  случаев используются двухпроводные  кольцевые или радиальные сети служебной  связи. При интенсивных переговорах  устанавливаются четырехпроводные линии дуплексной связи, которые позволяют обоим пользователям говорить одновременно (duplex intercom systems).
Существуют  также пейджинговые станции, благодаря  которым с помощью микрофона  можно охватить большие площади. Это оборудование действует одновременно с системой звукоусиления, и его  часто используют во время репетиций. Во время представления могут  потребоваться вызовы со стороны  постановщика или отдела безопасности. Во время репетиций специальные  средства связи предоставляются  директору, а в шоу и музыкальных  театрах и дирижеру. Режиссер, находящийся  в зрительном зале, может связываться  со сценой и помещениями за сценой, используя пейджинговые/речевые  устройства связи, и давать необходимые  указания артистам или техническому персоналу сцены. Для этой цели обычно используют стационарные микрофонные  станции, но некоторые режиссеры  хотят также постоянно иметь  при себе портативный микрофон с  кнопкой включения, который предоставляет  им большую мобильность. Для воспроизведения голоса режиссера на авансцене устанавливается компактная группа (кластер) громкоговорителей, направленных как в сторону сцены, так и в сторону зрительного зала. Если авансцена очень большая или высокая, для ее озвучивания используют дополнительные громкоговорители.
Для связи  между осветителями, которые часто  работают параллельно с режиссером, обычно применяют средства связи, не зависимые от системы звукоусиления. Беспроводные системы служебной  связи с наушниками обеспечивают свободу движения техническому персоналу, отвечающему за освещение.
Используются  и световые сигналы, особенно если акустический сигнал на приемном конце может служить  помехой. Это, в частности, относится  к связи с дирижером, которого должны информировать о моменте  включения фонограммы. Световые сигналы  удобны и для связи во время  представления с находящимся  в зале звукорежиссером.
 
2.4. ВНЕШНИЕ  ПОЛЬЗОВАТЕЛИ
Во время  культурных представлений некоторыми частями системы звукоусиления  все чаще пользуются лица, не являющиеся штатными сотрудниками отдела эксплуатации системы. Это в особенности относится  к специальному звукоусилению электронной  музыки, а также к системам спецэффектов, владельцами которых являются исполнители  и которые важны для реализации творческих замыслов последних. Для  записи концертов или их передачи по радио и телевидению, подготовки фонограмм для студий звукозаписи  оборудование звукоусиления нередко  находится в совместном пользовании, поэтому необходима связь между  различными системами.
 
 
2.4.1. ПОДСОЕДИНЕНИЕ  СИСТЕМ, ПРИНАДЛЕЖАЩИХ АРТИСТАМ
С появлением электронных звуковых генераторов  и звукоснимателей, подсоединяемых к обычным инструментам (гитарам, ударным), тембр последних уже  не определяется их конструкцией и  способом формирования в них звука; он формируется путем электроакустической  обработки электрических сигналов и их излучения. Поскольку управление звуком при этом возлагается на самих  артистов, музыканты все чаще используют собственное электронно-музыкальное  оборудование, в которое входят микшерные пульты для настройки баланса между отдельными голосами ансамбля, в том числе солистов и хора.
Такие системы  часто обладают большой акустической мощностью и способны очень эффективно работать в малых залах и на открытых эстрадах, даже при очень  большом числе зрителей (причем нередко  используются системы, арендуемые самими исполнителями). Что касается больших  концертных залов и залов многоцелевого  назначения, то в них условия совершенно иные. В таких помещениях портативная  система звукоусиления, расположенная  в зоне сцены, часто не способна обеспечить качественный звук во всем зале. В частности, на балконе и по краям зала тембр  часто искажается, а уровень звука  оказывается недостаточным. В этих случаях системы, принадлежащие  ансамблям или вокально-инструментальным группам, обычно должны использоваться для зоны, примыкающей к сцене, или в качестве "локализующего  источника" - например, в системах с использованием линий задержки. Чтобы звук доходил до дальнего конца  зала, сигнал, излучаемый со сцены, одновременно должен подаваться на стационарную звукоусилительную систему зала.
Это означает, что необходимо создавать соответствующую  инфраструктуру звукоусиления, которая  должна включать оборудование для электропитания сценической системы и устройства связи. Некоторые части системы  оснащаются различными элементами электрической  развязки, согласования нагрузки и  формирования симметричного сигнала, что позволяет, например, подключать блоки воспроизведения электронных  музыкальных инструментов, не опасаясь замыканий и помех в стационарных системах электропитания и передачи. Розетки электрической сети на сцене  должны использоваться для непосредственного  подключения блоков электропитания специализированной системы звукоусиления.
Совершенствование музыкальной электроники продолжается. Рок- и поп-музыка, а также эстрадные программы в целом уже немыслимы без нее; часто звучит сегодня со сцены и "серьезная" электронная музыка. Тесное взаимодействие между, системой звукоусиления и музыкальной электроникой приведет в будущем к новым решениям и идеям.
 
2.4.2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ  МЕЖДУ СИСТЕМАМИ ЗВУКОУСИЛЕНИЯ  И ЭЛЕКТРОННЫМИ СРЕДСТВАМИ
Как уже упоминалось, часто требуется обеспечить сопряжение систем звукоусиления с системами  электронных информационных средств, используемыми телерадиокомпаниями, а также коммерческими компаниями звукозаписи. В простейшем случае - таком, как репортаж с места событий - для передачи комментария или  фонового шума события сигнал берется  непосредственно с основного  выхода микшерного пульта. В случае крупных международных событий требуется одновременно обслуживать нескольких пользователей, то есть должно обеспечиваться соответствующее распределение выходного сигнала. Такая форма сопряжения обычно используется на конференциях и в спортивных центрах. Иную форму можно встретить в залах универсального назначения и концертных залах, нередко и в театрах. Здесь предназначенные для звукоусиления микрофоны, которых, как правило, очень много, используются параллельно. Их сигналы направляются через микрофонные усилители-распределители, в обход микшерных пультов основной системы звукоусиления, непосредственно на микшеры совместных пользователей. На микшерах устанавливается оптимальный звуковой баланс для соответствующих информационных средств (радио и телевидение). Этот баланс может значительно отличаться от оптимального для зала. Нередко один и тот же микрофонный сигнал низкого уровня направляется одновременно даже четырем пользователям.
Еще большая  степень взаимодействия систем звукоусиления  требуется в случае событий, организуемых с участием радио и телевидения. Здесь звукоусиление для публики  оказывает существенную творческую поддержку в создании соответствующей  атмосферы, позволяющей зрителям получить наибольшее удовольствие от представления. С этой целью сигналы воспроизведения, необходимые для окончательной  записи, излучаются в зал с использованием линий сигналов высокого уровня. Таким  образом контрольное оборудование (обычно мобильное) параллельно работающего звукорежиссера подключается к стационарной звукоусилительной системе зала.
Для служебной  связи между передающими устройствами и аппаратной звукоусиления, а также  другими техническими центрами зала, такими, например, как пункт управления освещением, требуется большое число  линий связи. Коммутационные точки  звуковых линий и линий связи  располагаются вблизи зоны установки  мобильных устройств. Для небольших  систем, используемых, например, на стадионах, обычно достаточно иметь запираемую и защищенную от влаги коммутационную панель. Для больших систем, часто  применяемых в крупномасштабных передачах, например, из конференц-залов  или культурных центров, выделяются специальные помещения, в которые  имеется доступ снаружи. Кроме соединений для программных линий и линий  связи в этих помещениях обычно предусматриваются  силовые выходы для подключения  мобильных устройств и видеокоммутатор внутренней ТВ-системы (рис. 2.5). Не все залы, используемые для такого звукового производства, оборудуются соответствующей системой звукоусиления, и поэтому для крупных мероприятий часто арендуют дополнительные мобильные системы, которые обычно устанавливаются и эксплуатируются персоналом владельца с участием пользователей. Чтобы стационарные системы могли работать параллельно, необходимо предусмотреть соответствующие коммутационные устройства, например, перед усилителями мощности. В крупных конференц-центрах, подобных международному центру ICC в Берлине, необходимые устройства связи распределены по всему зданию.
 
2.5. СОЕДИНЕНИЯ  С ДРУГИМИ СИСТЕМАМИ
Системы звукоусиления  для развлечений и отдыха обычно предоставляют акустическую информацию, сопровождающую визуальное представление. Однако бывает и так, что основная информация - акустическая, а визуальные и световые эффекты используются для усиления соответствующего настроения. Типичный пример этого-дискотека, в которой световые сигналы формируются из акустического сигнала. Микшерные пульты оснащены специальным выходом, к которому подключается оборудование для световых спецэффектов, управляющее различными световыми источниками. В соответствии с изменением уровня звука, высоты тона и ритма можно управлять локальными источниками света, общим освещением и лазерными эффектами. Этот тип светомодуляционного оборудования широко используется на "живых" концертах поп- и рок-музыки, а также в различных развлекательных представлениях.
Простая координация  изображения и звука используется также при демонстрации слайдов  со звуковым сопровождением и в мультимедийных шоу. Обычно для этого применяют оборудование, которое состоит из многодорожечного звукового магнитофона, имеющего наряду со звуковой дорожкой (или дорожками) одну или несколько дорожек пилот-сигнала для коммутации слайд-проекторов. Аналогичные соединения используются в современных планетариях, там главный компьютер координирует работу проекционного оборудования, слайд-проекторов и звуковой системы в соответствии с программой экскурсии или занятия.
 
2.6. ОБЩИЕ  РЕКОМЕНДАЦИИ
Итак, мы видим, что система звукоусиления часто  тесно связана с техническими, архитектурными и физическими характеристиками помещения. Нарушения в работе, неудовлетворительное функционирование системы звукоусиления  неизбежно отражаются на качестве звука. Правильная работа системы воспринимается как само собой разумеющееся и  обычно относится на счет хорошей  акустики помещения. Часто важность необходимых расходов и выполнения требований к установке системы  звукоусиления недооценивается, и  это объясняет то, почему к звукотехнике не относятся так же, как, скажем, к освещению, действие которого видно сразу. Однако подобная недооценка может привести к отрицательным последствиям, которые скажутся на общем результате. Поэтому консультант по электроакустике должен работать в тесном контакте с клиентом и с лицом, ответственным за планирование работ, с самой ранней стадии реализации проекта, чтобы выработать оптимальные требования к системе звукоусиления. Необходимость учитывать экономические, художественные и архитектурные аспекты приводит к тому, что даже система, в которой использован весь арсенал средств звукотехники, еще не гарантирует оптимального решения проблем. К каждому случаю необходим индивидуальный подход, чтобы определить, какие нужны средства и процедуры. Эти вопросы будут рассмотрены в последующих главах.
Акустика  помещений
АКУСТИКА  ПОМЕЩЕНИЙ И ПСИХОАКУСТИКА
При разработке и эксплуатации электроакустических  систем необходимо учитывать определенные требования, вытекающие из акустических особенностей помещения. Это относится  и к дизайну помещений, в которых  должны работать системы. Чтобы получить звуковую картину, удовлетворительную с эстетической точки зрения и  адекватную функционально, нужно принимать  во внимание разработки в области  психоакустики, а именно то, как регулировка уровня звука влияет на баланс тембра в диапазоне низких и средних частот.
Вот почему в данной главе не только описываются  основы акустики помещений, но и кратко рассматриваются такие проблемы, как физическое и эмоциональное  восприятие звука, а также влияние  звуковых эффектов на слушателя. Основное внимание уделено аспектам акустики помещений и психоакустики при воспроизведении звука через громкоговорители. Измерение основных параметров описано в главе 7.
 
ОСНОВЫ АКУСТИКИ ПОМЕЩЕНИЙ
 
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЗВУКОВЫХ СОБЫТИЙ
Зрители, пришедшие  на концерт, или участники конференции  нередко высказывают свои суждения о качестве акустического воспроизведения  сигнала, излучаемого естественным источником или через электроакустические  устройства. Их суждения, как правило, очень неточны и выражаются словами "очень хорошая акустика" или "плохая разборчивость речи". Подобные оценки обусловлены объективными факторами  и субъективным опытом, полученным при прослушивании радио- и телевизионных  передач, цифровых фонограмм на компакт-дисках (CD или DVD) и магнитной ленте (DAT), а  также при воспроизведении других hi-fi источников.
Публике обычно достаточно просто хорошо разбирать  речь и ее не волнуют при этом акустика помещения или электроакустические  средства усиления. Критерий оценки качества воспроизведения музыки значительно  строже. "Хорошая акустика" здесь  означает оптимальную громкость, хорошую  ясность звука и пространственное впечатление, соответствующее исполняемому музыкальному произведению. Более того, если речь идет о воспроизведении  Акустика помещений и психоакустика
традиционной  музыки, должен сохраняться "естественный" тембр. (Например, для воспроизведения  в залах уровень высокочастотных  компонент должен падать с увеличением  расстояния от источника.)
Определение терминов, используемых при субъективной оценке речи и воспроизводимой музыки, содержится в литературе [3.1, 3.2], а  также в национальных и международных  стандартах [3.3,3.4]. Изначально эти термины  использовались главным образом  для оценки акустики помещений, и  поэтому они важны не только для  улучшения взаимопонимания специалиста  по электроакустике и эксперта по акустике помещений, но и для оценки собственно электроакустического воспроизведения. Ниже приведены некоторые ключевые термины.
• Общее  акустическое впечатление: пригодность  помещения к планируемому
акустическому представлению
• Реверберация: затухание звука после прекращения  его возбуждения
• Длительность реверберации: длительность восприятия реверберации.
Зависит от объективного времени реверберации (которое является свойством
помещения или  оборудования), выходного уровня сигнала, уровня шума или
порога слышимости и соотношения между прямым сигналом и сигналом
зала. Оно  также зависит от частоты
• Ясность: временные и тембровые особенности  индивидуальных источников
звука в комплексном  звуковом событии
• Пространственное впечатление: восприятие взаимодействия источников
звука (ансамблей) вместе с их окружением, включая  слушателя.
Определяется  несколькими факторами, в частности  впечатлением размера
зала, пространственностью, реверберацией и сбалансированностью
распределения реверберирующего звука
• Впечатление  размера зала: индивидуально воспринимаемый, зависящий от
звукового события  размер зала, оцениваемый на основе акустики
• Пространственность: восприятие акустического усиления источника в
сравнении с  его визуальным восприятием, особенно в латеральном
направлении относительно слушателя. Зависит как от уровня исходного
звука в месте  нахождения зрителя, так и от интенсивности  боковых
отражений исходного  звука, приходящих с задержкой до 80 мс относительно
прямого звука
• Гулкость: восприятие отраженного звука, который  не воспринимается как
повторение
• Распределение  реверберирующего звука: восприятие распределения
реверберирующего  звука как функции направления, откуда приходит звук
(за исключением  дискретных отражений)
• Эхо: отраженный звук, приходящий с такой интенсивностью и задержкой,
что его можно  считать повторением прямого  звука
• Вибрирующее  эхо: периодическая последовательность эхо-сигналов
• (Локальная) диффузность: равномерность распределения звукового поля с
учетом интенсивности  и направления прихода звука
 
СУБЪЕКТИВНЫЕ  ИСПЫТАНИЯ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ РЕЧИ
Объективные процедуры требуют сопоставления  с результатами субъективных испытаний  качества передачи. Испытания заключаются  в определении разборчивости  четко произносимых слогов, слов или  фраз, объединенных в так называемые артикуляционные таблицы. Различные  виды разборчивости связаны функциональными  зависимостями, неизменными для  каждого языка; поэтому экспериментально определив один тип разборчивости, можно перейти к другому. В  испытаниях, проводимых в Германии, применяют логатомы (односложные бессмысленные звукосочетания, условно называемые слогами, например, grik, spres). В англоязычных странах используют испытательные слова, например, cow, sale, tale. В России, как и в Германии, обычно используют тесты на слоговую разборчивость. Артикуляционная таблица состоит из 50 слогов (пример см. в табл. 3.1). В испытаниях используют не менее пяти таблиц. Соотношение между числом правильно понятых слогов и общим числом прочитанных слогов определяет слоговую разборчивость, которая выражается в процентах (75% слоговой разборчивости считаются отличным результатом, при этом словесная достигает 98%, а фразовая - практически 100%).
Громкоговорители
КОМПОНЕНТЫ  ТЕХНИКИ ЗВУКОУСИЛЕНИЯ
В этой главе  дано краткое описание различных  устройств, оборудования и систем (с  учетом их технологической важности в технике звукоусиления), а также  соответствующие технические характеристики. Кроме того, приведены необходимые  для расчетов систем звукоусиления  технические параметры всех основных электроакустических преобразователей.
 
4.1. ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ
Громкоговорители  разделяют по типу конструкции электромеханического преобразователя (головки) на электродинамические, электростатические и пьезоэлектрические. В технике звукоусиления применяются почти исключительно электродинамические громкоговорители. (Кроме пьезоэлектрических высокочастотных систем, которые используются главным образом для громкоговорителей в музыкальной электронике). Следующие разделы посвящены динамическим громкоговорителям, наиболее часто применяющимся в технике звукоусиления.
 
 
ПРИНЦИП  РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ГРОМКОГОВОРИТЕЛЯ
На рис. изображены основные элементы конструкции динамического  громкоговорителя: звукоизлучающий  диффузор, подвижная катушка на цилиндрическом каркасе и постоянный магнит. Фронтальное  крепление диффузора, достаточно жесткое  для низких частот, называют также  краевым подвесом или круговым гофром. В месте соединения с сердечником  подвижной катушки диффузор центрируется с помощью центрирующей шайбы. Чтобы  диффузор двигался свободно, эти фиксирующие  элементы изготавливают из эластичного  материала, который помимо жесткости  обеспечивает необходимое демпфирование.
Катушка, по которой протекает электрический  ток и которая движется в магнитном  поле, имеет размеры, определяемые механическими, электрическими и температурными условиями. Практическое значение здесь имеют  теплоотвод и термостойкий клей, который используется для соединения катушки и сердечника, испытывающих большое механическое напряжение...
 
ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ
Электроакустическая трансформация, осуществляемая  громкоговорителем, определяется различными факторами.
Номинальная мощность Рп — допустимая электрическая мощность, устанавливаемая производителем громкоговорителя на основе конструктивных характеристик. Чтобы определить ее, необходимо провести испытание на долговечность с использованием специального шумового сигнала [4.2, 4.3]. Испытательный сигнал либо включают на 1 мин и выключают на 2 мин, повторяя данный цикл в течение 300 ч, либо подают постоянно в течение 100 ч. В испытании необходимо использовать лимитер, чтобы не искажались случайные всплески испытательного сигнала.
Спектральная  огибающая испытательного сигнала  первоначально была определена на основе статистики амплитуд обычного программного материала. Однако все более широкое  использование электронных инструментов и передача сигналов от инструментов, близко расположенных к микрофону, выявили увеличение процента высокочастотных  составляющих в спектре программ. В связи с этим в начале 1980-х гг. испытательный сигнал был несколько изменен и получил больший подъем спектра в области высоких частот. После появления в 1982 г. публикации МЭК 268-1С (2-е издание) это изменение было внесено в новые стандарты (рис. 4.4). Необходимо помнить, что при использовании указанных испытательных сигналов создается впечатление, будто ВЧ-громкоговорители обладают значительно большей номинальной мощностью, чем это допускается при использовании синусоидального сигнала...
 
ХАРАКТЕРИСТИКИ  НАПРАВЛЕННОСТИ
Все громкоговорители имеют более или менее выраженную направленность, которая почти во всех случаях зависит от частоты. Эта угловая зависимость излучения  звука характеризуется тремя  количественными величинами, на которых  следует остановиться подробнее.
Коэффициент направленности Г для определенной частоты или полосы частот — это  отношение между звуковым давлением  р для излучения под углом...
 
ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОН ПЕРЕДАЧИ
В соответствии со стандартом МЭК 268-5 [4.1] диапазон передачи громкоговорителя — это полоса частот, которая может быть использована для передачи звука. Она обычно характеризуется  областью передаточной кривой, в которой  уровень, измеренный на опорной оси  в свободном поле, не снижается  более чем на 10 дБ относительно определенного  опорного уровня; в любом случае он не должен выходить из поля допуска. Это опорное значение является усредненным  в полосе одной октавы, в области  наивысшей чувствительности (или  в более широкой полосе частот, указанной производителем). При определении  верхнего и нижнего пределов передаваемого  диапазона частот пики и провалы  не учитываются, если они лежат в  интервале менее 1/9 октавы (одной  трети треть-октавной полосы). Для определения частотного диапазона наряду с синусоидальным сигналом используется розовый шум. В последнее время применяются импульсные измерительные методы для получения комплексной характеристики передачи, несущей информацию не только об амплитуде, но и о фазе.
Необходимо, чтобы диапазон передачи громкоговорителей  быть определен перед использованием громкоговорителей в системах звукоусиления. У громкоговорителей, предназначенных  для применения в помещении, необходимо учитывать коэффициент осевой концентрации, то есть влияние компоненты диффузного поля на формирование результирующего  звукового давления.
У громкоговорителей  специального назначения, таких как  студийные мониторы, указываются  более узкие допуски на частотную  характеристику. Так, в рекомендации OIRT 55/1 [4.7] в диапазоне от 100 Гц до 8 кГц допускается максимальное отклонение ±4 дБ от среднего значения, а на более  низких частотах (до 50 Гц) и более  высоких (до 16 кГц) поле допуска расширяется  до — 8 и +4 дБ.
 
ТИПЫ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ
Различные задачи техники звукоусиления решаются с помощью разных типов излучателей, различаемых по размерам и форме  корпусов, форме звукопровода и типам используемой системы возбуждения, а также по размещению и комбинации всех этих компонентов. Такое разнообразие излучателей позволяет получить самые разные характеристики направленности излучения звука, концентрации звука, чувствительности, частотных диапазонов и размеров.
 
ОДИНОЧНЫЕ ШИРОКОПОЛОСНЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ БЕЗ ЯВНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ
Среди простейших излучателей можно выделить одиночные  громкоговорители малых размеров и  мощности, используемые в децентрализованных информационных системах при озвучивании  больших плоских помещений или  для создания различных звуковых эффектов в залах универсального назначения. Встраивание этих громкоговорителей  в стену или корпус исключает  «акустическое короткое замыкание», возникающее при сложении излучений передней и задней сторонами диффузора. Для этой же цели можно использовать плоский экран, открытый или закрытый корпус (рис. 4.11).
При использовании  плоского экрана минимальное расстояние от центра громкоговорителя до ближайшего края экрана должно составлять не менее 1/8 длины волны.
В закрытом корпусе колеблющаяся (движущаяся) часть громкоговорителя работает против сравнительно жесткой воздушной  подушки корпуса, что существенно  уменьшает, по сравнению с громкоговорителем  без корпуса, гибкость системы громкоговоритель-корпус (см. рис. 4.2). Поэтому громкоговорители для компактных корпусов снабжают особенно мягкой подвеской диффузора, из-за чего их затруднительно использовать для других целей. Уменьшение гибкости объема воздуха внутри корпуса влияет не только на основной резонанс, но и на эффективность громкоговорителя в диапазоне низких частот.
Громкоговорители  в корпусах с фазоинвертором сейчас редко используют в качестве децентрализованных широкополосных излучателей, чаще —  для больших групп громкоговорителей  высокой мощности. Такие громкоговорители будут подробно рассмотрены в  следующем разделе.
В громкоговорителях, которые должны применяться для  децентрализованного распределения  звука, используют конические диффузоры  диаметром 100...200 мм. У меньших диффузоров значительно уменьшенная номинальная чувствительность, а большие характеризуются направленностью в области высоких частот, которая нежелательна для этих целей. Поэтому громкоговорители   с   большим   диаметром   диффузора   снабжаются
дополнительными устройствами рассеяния (диффузерами), устанавливаемыми перед центром основного диффузора. По этой же причине купольные диафрагмы ВЧ-громкоговорителей более пригодны для излучения высоких частот, чем ВЧ-конусы.
Важным достоинством громкоговорителей, предназначенных  главным образом для использования  в больших распределенных системах, является то, что у них приемлемая цена и они легко устанавливаются.
 
ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ  С ФАЗОИНВЕРТОРОМ
Чтобы улучшить излучение звука громкоговорителями в акустическом оформлении на нижней границе диапазона передачи, в  начале 1950-х годов были разработаны  корпуса с фазоинвертором [4.8]. Они  представляют собой резонаторы Гельмгольца  с гибкостью воздуха, в корпусе  и массой воздуха, в отверстии  и перед ним...
 
ГРУППЫ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ  С ЛИНЕЙНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ (ЛИНЕЙКИ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ, ЗВУКОВЫЕ КОЛОНКИ, ЛИНЕЙНЫЕ ГРУППЫ)
КЛАССИЧЕСКИЕ  ЗВУКОВЫЕ КОЛОНКИ
Для решения  многих задач звукоусиления требуются  излучатели, способные создавать  высокий уровень звука на большом  расстоянии от места их установки...
Недостатки  линейного расположения громкоговорителей:
• требуемый  эффект направленности обеспечивается только ниже
критической частоты, а выше этой частоты возникают  дополнительные
вторичные максимумы;
• направленность является частотно-зависимой [4.15];
• увеличение   направленности   возникает   не   только   в   «области
направленности»,  но также,  с учетом расстояния до отдельных
громкоговорителей,   в   «области   рассеяния».   При   этом   эффект
направленности  колонки на высоких частотах теряется.
Частотно-зависимые  характеристики колонки (или линейного  источника) могут привести к изменению  тембра звучания при перемещении  по ширине и глубине аудитории. Для  устранения или уменьшения этого  недостатка форму линейки громкоговорителей  несколько изменяют, улучшая таким образом характеристики в области высоких частот. Это может быть достигнуто с помощью либо физического изгиба колонки «в форме банана», либо сдвига элементов колонки до 10° вправо и влево (рис. 4.15). В обоих случаях колонка работает по всей длине в области низких частот, а на более высоких частотах эффект интерференции снижается.
Недавнее  предложение уменьшить частотную  зависимость направленности излучения  звуковых линеек и колонок заключается  в подаче на отдельные громкоговорители звукового сигнала с различными фазами и уровнями. По данным Мёзера [4.21], это позволяет в значительной степени устранить частотную зависимость направленности излучения и получить частотно-независимый спектр мощности (рис. 4.16). Однако при этом эффективность колонки или звуковой линейки в области низких частот существенно снижается.
Такое управление фазой и уровнями было разработано  компанией Philips для больших групп громкоговорителей. Компания внедрила в практику различные распределения Бесселя для уровней и фаз, которые создают определенные характеристики направленности групп громкоговорителей без образования на диаграммах дополнительных лепестков.
Такие распределения  Бесселя в настоящее время  используются для мощных, централизованных групп громкоговорителей, устанавливаемых  на концертах поп- и рок-музыки, чтобы достичь оптимального покрытия в залах разного размера.
Для уменьшения нежелательных высокочастотных  боковых лепестков и потенциального рассеяния звука в широкополосные линейки громкоговорителей, в частности, вводят дополнительные ВЧ-громкоговорители, помещаемые в основном в центр звуковой колонки. Это еще один способ расчленения линейки.
Чтобы получить эффект направленности и в диапазоне  частот ниже номинальной эффективности  звуковой колонки, группы громкоговорителей  часто конструируют как излучатели градиента давления. Корпуса снабжают одним или несколькими задними  отверстиями, обладающими определенным акустическим сопротивлением и работающими  как фазосдвигающие элементы. Таким  образом, создается гашение заднего  сигнала и формируется кардиоидная диаграмма направленности [4.22]. При увеличении заднего отверстия возможно также получить двунаправленную диаграмму (в форме восьмерки) (рис. 4.17). Однако для улучшения излучения высоких частот необходимо устанавливать сзади дополнительные ВЧ-громкоговорители.
Не всегда оказывается возможным оптимально установить линейки громкоговорителей  перед аудиторией. В связи с  этим была разработана звуковая колонка  с электронными линиями задержки между отдельными возбудителями [4.23]; виртуальный поворот линейки  громкоговорителей достигается  соответствующим выбором приращений времени задержки. Необходимо наклонять  отдельные громкоговорители на продольной оси линейки, чтобы поддерживать основное направление излучения  линейки и минимизировать изменения  тембра, которые иначе бы возникли (рис. 4.18). Требуемое время задержки зависит от расстояния между отдельными системами и от желаемого поворота виртуальной линейки.
 
ЛИНЕЙНЫЕ  ГРУППЫ
Современные линейные группы громкоговорителей  состоят не из отдельных конусных громкоговорителей, а из линейно  расположенных волноводов длиной 1, которые создают так называемый когерентный волновой фронт. В отличие  от традиционных звуковых колонок, эти  группы излучают в ближней зоне так называемые цилиндрические волны. Эта ближняя зона является частотно-зависимой, и ее формирование справедливо для следующих расстояний...
 
ЛИНЕЙНЫЕ  ГРУППЫ С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Метод уменьшения частотной зависимости характеристик  направленности и направленности звуковых линеек (на рис. 4.14d 1-3 показано вредное  действие направленности в трехмерном представлении) состоит в подаче на отдельные громкоговорители, составляющие группу, звуковых сигналов с разными  фазами и уровнями.
Фирма DURAN Audio была одним из первых производителей, уменьшивших длину линеек громкоговорителей INTELLIVOX с одновременным расширением частотной характеристики с помощью электронных средств. Так появилось DDC (Digital Directivity Control — «Цифровое управление направленностью»), которое позволило создавать линейки громкоговорителей с выраженной направленностью по вертикали и концентрацией постоянной звуковой мощности по горизонтали
Решение DDC имеет  следующие характеристики. Неизменный уровень звукового давления при  изменении расстояния...
 
РУПОРНЫЕ  ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ
Еще один способ достижения желаемой диаграммы направленности — создание звукопроводящих поверхностей перед головкой громкоговорителя. Поскольку  такие устройства имеют конструкцию, подобную рупору, их называют рупорными  громкоговорителями. Рупорная конструкция  влияет не только на направленность излучения, но и обеспечивает лучшую адаптацию  головки громкоговорителя к волновому  сопротивлению воздуха, что в  результате повышает эффективность. Одновременно за счет большей направленности увеличивается  характеристическая чувствительность (см. табл. 4.1). Благодаря высокой характеристической чувствительности и направленности излучения эта конструкция громкоговорителя пригодна для звукоусиления в больших помещениях, где почти всегда требуются различные типы громкоговорителей.
Искажения, определяемые конструкцией, можно рассматривать  как недостаток. Для адаптации  драйвера (камеры давления) к окружающим условиям часто необходимо идти на компромисс в отношении размеров, создавая оптимальную конструкцию  рупора. В результате появляются вредные  резонансы, которые особенно проявляются  в НЧ-рупорах. А в области сопряжения камеры давления и рупора ВЧ-систем с высокой нагрузкой возникают воздушные потоки, превышающие скорость звука, которые создают нелинейные искажения. Не менее важно и то, что особенно в диапазоне низких частот на систему драйвера могут оказывать влияние отражения от поверхностей помещения с системой звукоусиления, попадающие внутрь рупора. Это связано с высокой направленностью, определяемой конструктивной формой рупора.
Оптимальный рупорный громкоговоритель требует  широкополосной головки и формы  рупора, пригодной для воспроизведения  всего требуемого диапазона частот. У таких рупоров могут быть различные формы; соответствующие  рекомендации можно найти в литературе [4.5]. Для сведения к минимуму отражений  от выходного отверстия (раструба) рупор  должен плавно сопрягаться с окружающим пространством. Это может быть достигнуто, например, при выборе экспоненциальной формы рупора. Чтобы такие рупоры работали и на низких частотах, они  должны быть очень большого размера. Например, для нижней граничной частоты 50 Гц рупор соответствующей формы  должен иметь диаметр раструба 2 м. Излучатели подобных размеров приемлемы  только для ограниченного применения, например, при расположении громкоговорителя в кинотеатре за проекционным экраном.
Длина рупора тоже зависит от требуемой направленности и излучаемой частоты. Длину можно  уменьшить, если использовать сравнительно большую возбуждающую поверхность (которая, однако, может быть оптимизирована только для узкой полосы частот) или «сложенный рупор». Рупор должен быть как можно более жестким  и иметь высокое акустическое затухание. Поскольку это не может  быть реализовано, в частности, для  низких и средних частот, стенки рупора, по крайней мере, не должны иметь  явных собственных резонансов. Кроме  того, они должны обладать высоким  внутренним демпфированием, чтобы обеспечить высокую линейность характеристики передачи.
 
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ  РУПОРЫ
Большие размеры  НЧ-рупоров вынуждают их создателей идти на компромиссы. Практические модели НЧ-рупоров имеют форму рупора только в одном направлении; под прямыми углами к этому направлению звук направляется параллельными поверхностями. Рупор может быть образован в вертикальном или горизонтальном направлении, как показывают два примера на рис. 4.19. На этом же рисунке представлены два варианта размещения громкоговорителя перед рупором. Рупор, изображенный на рис. 4.19а, возбуждается задней стороной громкоговорителя, а передняя часть громкоговорителя используется для прямого излучения. Поэтому этот рупор должен иметь такие размеры, чтобы обеспечивался поворот фазы на 180°, в противном случае возникнет акустическое короткое замыкание. Этот тип конструкции называют передающим рупором, с достаточным приближением он может быть реализован только для ограниченного диапазона частот. На рис. 4.19Ь изображен «сложенный рупор», у которого может быть приемлемая компактная форма. Головки НЧ-рупоров обычно представляют собой большие громкоговорители с коническим диффузором, в некоторых конструкциях помещаемые в корпуса с фазоинвертором. Компромиссы при конструировании таких НЧ-рупоров и особенности используемых головок ограничивают возможность их применения: они могут работать только в узком диапазоне частот ниже примерно 300 Гц. Но даже в этом случае их использование допустимо только потому, что на этих частотах ухо человека не очень хорошо распознает тембр [4.24].
Мощность  таких НЧ-рупоров, используемых главным образом для звукоусиления музыки, около 100-500 Вт.
 
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ РУПОРЫ
Для среднего диапазона частот (примерно от 300 Гц до 3 кГц) существует большое разнообразие головок и конструкций рупоров.
В качестве головок используются главным образом  динамические системы с предрупорными компрессионными камерами, присоединяемыми к входному отверстию рупора (к расширяющейся части) посредством согласующей горловины, так называемой горловины-adanmepa. Для увеличения мощности возбуждения к одному рупору можно присоединять несколько предрупорных камер, используя Y-образный адаптер (рис. 4.20а). В этом случае необходимо обеспечить равенство фаз и времени прохождения в месте пересечения двух каналов, чтобы не возникало взаимного подавления звука. Компания Electro-Voice указывает, что она решила эту проблему, применив «коллекторную» технологию (рис. 4.20Ь), в которой благодаря новой конфигурации адаптера не может возникать подавления звука в продольном направлении и появляются лишь незначительные эффекты поперечного подавления звука[4.25].
Для покрытия площади аудитории звуком используют рупоры с различной направленностью. В настоящее время эти рупоры часто конструируют таким образом, что направленность их излучения  практически не зависит от частоты, как, например, на рис. 4.21. Такие CD-рупоры (constant directivity horns), то есть рупоры с неизменной направленностью имеют различные экспоненциальные и гиперболические изгибы по всей длине. Преимущество частотно-независимой направленности, важное при определении оптимальных зон покрытия, утрачивается вследствие уменьшения чувствительности на высоких частотах (эту частотную зависимость приходится компенсировать за счет электрической коррекции).
 
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ РУПОРЫ
Для верхнего частотного диапазона выпускаются  два основных типа рупорных громкоговорителей: рупорные излучатели, обладающие конструктивными  характеристиками, аналогичными характеристикам  среднечастотных рупоров, и работающие в диапазоне частот от 1 до 10 кГц, и специальные ВЧ-громкоговорители для диапазона частот от 3 до 16 кГц. Первый тип используется главным образом как ВЧ-громкоговоритель в комбинированных устройствах, содержащих громкоговорители с фазоинвертором (см. рис. 4.13). Кроме дифракционных излучателей можно применять небольшие CD-рупоры.
Небольшие специальные ВЧ-излучатели имеют в основном осесимметричнуто конструкцию. Их головка работает на предрупорную камеру и состоит из металлической или, реже, пластмассовой диафрагмы, связанной с очень маленькой камерой. Как и в большинстве систем с предрупорной камерой, задняя сторона диафрагмы демпфируется слоем вспененной пластмассы. На излучающем конце предрупорная камера содержит фазокорректирующий вкладыш, который тоже образует центральный элемент концентрического рупора (рис. 4.25). Каналы, формируемые куполом и стенками рупора, расположены так, что они оказываются выше пиков (пучностей), образующихся за счет первого собственного резонанса диафрагмы. Таким образом улучшается эффективность предрупорной камеры на высоких частотах...
 
РУПОРНЫЕ  ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННОГО  ЗВУКОУСИЛЕНИЯ
Информационные  звуковые системы обычно предназначены  для передачи речи с высокой ясностью, для чего часто достаточно излучать частоты в диапазоне от 200 Гц до 4 кГц (это даже улучшает разборчивость). Можно создать очень жесткие  сложенные рупоры со встроенными  компрессионными головками, способные  передавать весь диапазон частот. Благодаря  хорошей защите от воздействий окружающей среды, для чего применяется листовой металл или различные пластмассы, эти рупоры часто используют для  работы на открытом воздухе. Явно выраженная характеристика направленности делает их пригодными для покрытия узких  площадей.
ОДИНОЧНЫЕ ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ
В технике  звукоусиления небольшие широкополосные одиночные громкоговорители используются только в децентрализованных системах, например, в качестве потолочных или  настенных громкоговорителей для  информационных систем или для воспроизведения  звуковых эффектов, для усиления эффекта  пространственности и увеличения времени реверберации. Громкоговорители особо малого размера (с диаметром диффузора <120 мм) встраивают в спинки кресел зала, в стол председателя или в балюстрады балконов, а также с передней стороны сцены на малом расстоянии от слушателей. Уровни мощности — 1,5...3 Вт, а у потолочных громкоговорителей — 6... 12,5 Вт.
 
БОЛЬШИЕ ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ
Для основных групп громкоговорителей больших  систем звукоусиления требуются  излучатели большой номинальной  мощности, с широким диапазоном воспроизводимых  частот и предпочтительно с высокой  направленностью излучения. Обычно для достижения этих характеристик  используют звуковые колонки или  комбинации громкоговорителей с  фазоинвертором и рупорных громкоговорителей  для воспроизведения средних  и высоких частот или, что реже, комбинации только рупорных громкоговорителей.
Эти излучатели часто располагают как централизованные группы основных громкоговорителей, определяющих уровень звука и нередко тембр  всей системы. За исключением излучателей, используемых только для передачи речи и воспроизведения музыки очень  высокого качества, диапазон передаваемых частот обычно составляет 80 Гц... 16 кГц. Для систем, предназначенных только для речи, достаточно иметь более  узкий диапазон частот — от 150...200 Гц до 10... 12 кГц, а для воспроизведения  музыки требуется нижний предел <40 Гц. Это требование обычно может  быть выполнено только с помощью  специальных дополнительных громкоговорителей (сабвуферов) большего размера, чем  обычные громкоговорители для звукоусиления.
Расположение  и ориентация громкоговорителей  оказывают важное влияние на направление  восприятия акустического сигнала. Более важно, однако, чтобы звуковое поле громкоговорителей не создавало  положительной акустической обратной связи через микрофоны, используемые во время представления.
Если централизованное расположение по каким-либо причинам не подходит и приходится выбирать более  или менее децентрализованное расположение громкоговорителей (это обычно требует  применения устройств задержки), необходимо обращать внимание на то, что звук, отражаемый обратно, в сторону сцены, должен быть минимальным по уровню, потому что «реакция помещения» может привести к нежелательному эффекту пространственности и даже создавать на сцене или вблизи нее мешающее эхо. Оба эти явления мешают актерам, а также зрителям, места которых находятся рядом со сценой. Поэтому основные группы громкоговорителей почти всегда содержат излучатели с кардиоидной или другой диаграммой, характеризующейся очень высокой направленностью.
Для концертов  рок- и поп-музыки и в системах, которые должны воспроизводить очень высокие уровни звука, используют почти исключительно комбинации специальных рупорных громкоговорителей, и только из-за размеров их приходится размещать на сцене. Мощность систем, используемых в больших залах или на открытой площадке, может значительно превышать 100 кВт [4.26]. В таких случаях специально выделяют отдельные громкоговорители или группы громкоговорителей для определенных инструментов, групп инструментов, вокалистов или — в случае чисто электронной музыки — для специальных регистров [4.27].
 
СЦЕНИЧЕСКИЕ ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ
Для целей  мониторинга в месте проведения представления (на сцене или помосте) используют стационарные или мобильные  сценические мониторы. Их функция  — подача исполнителям специального сигнала, на который оказывают минимальное  влияние группы громкоговорителей  для озвучивания помещения или  удаленные громкоговорители. Этот сигнал предназначен для координации действий исполнителей между собой и с  фонограммой.
Стационарные  системы могут представлять собой  небольшие звуковые колонки, расположенные  внутри авансцены (на поперечной балке  и по бокам), поскольку в этих местах имеется минимальный временной  сдвиг по отношению к основным громкоговорителям.
Мобильные сценические  мониторы обычно имеют форму, изображенную на рис. 4.27. Их можно располагать  на сцене между исполнителями  и зрительным залом, так как они  не мешают наблюдать за происходящим на сцене. Сценические мониторы должны создавать минимальное излучение  в обратном направлении, поскольку  иначе звук от них будет мешать зрителям, места которых находятся  вблизи сцены. Компактная конструкция  громкоговорителей ухудшает чувствительность и сужает частотный диапазон.
Сценические мониторы дополняются громкоговорителями сценических эффектов, с помощью  которых, например, в театрах создаются  звуковые эффекты, которые должны восприниматься как исходящие из глубины театральной  сцены. Наиболее удобны для этого  большие стационарные или мобильные  громкоговорители того же типа, что  и используемые в основных группах  громкоговорителей. Громкоговорители или их группы должны иметь высокую  направленность и по возможности  быть частотно-независимыми (особенно при размещении за кулисами), так  как большую часть излучаемой энергии они должны направлять в  зал.
Третья группа сценических громкоговорителей  может быть применена для обеспечения  акустической локализации слабых источников (см. раздел 6.5). Эти громкоговорители должны отвечать нескольким, иногда противоречивым, требованиям:
• малые  размеры, чтобы не ухудшался обзор;
• широкий  частотный диапазон, соответствующий  исходному источнику;
• высокий  максимальный уровень звука, чтобы  на расстоянии разница в
уровнях звука по сравнению с ближайшим основным громкоговорителем,
излучающим усиленный звука, была минимальной;
• широкий  угол излучения в сторону зрительного  зала и по возможности
отсутствие  частотной зависимости;
• высокое  затухание в обратном направлении  для исключения положительной
обратной  связи через микрофоны на сцене.
Поскольку практически  удовлетворить все эти требования одновременно невозможно, необходимо устанавливать приоритеты для каждого  конкретного случая. В настоящее  время на практике применяют громкоговорители, подобные тем, что используются в  группах основных громкоговорителей, но более компактные, поскольку нет  необходимости в излучении самых  низких частот (<100 Гц), несущественных для локализации. Громкоговорители для локализации/звукоусиления в  лекционном зале часто встраивают в  трибуну [4.28, 4.29].
 
ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ  ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА ОТКРЫТОМ ВОЗДУХЕ
Механическая  конструкция громкоговорителей, предназначенных  для систем, работающих на открытом воздухе, должна отвечать специальным  требованиям. Однако их акустические параметры  в основном определяются теми же условиями, что и у комнатных излучателей.
Корпуса должны быть прочными, защищены от внешних  воздействий — от влаги и сильного солнечного излучения. Их обычно изготовляют  из окрашенной листовой стали, алюминия, пластмассы, реже из дерева.
Особая проблема — не ухудшающая условия излучения  защита бумажного диффузора конических громкоговорителей. Защита главным  образом обеспечивается несколькими  слоями мелкоячеистой ткани, натягиваемой за покрытием, защищающим от механических повреждений (см. также [4.30]). Защитное покрытие, структура которого в большинстве случаев подобна аналогичному покрытию комнатных громкоговорителей, может состоять из металлического листа с перфорацией, имеющей прозрачность более 50%, проволочной сетки или решетки. Все они должны быть жестко закреплены, чтобы избежать шумов вибраций. Для этого часто используют обрезиненные зажимные скобы, а в ряде случаев дополнительные обрезиненные накладки.
Если диффузоры  изготовлены из пропитанной бумаги или пластмассы, допустим больший  уровень влажности.
При температурах ниже точки замерзания громкоговорители необходимо плавно доводить до рабочего уровня мощности с помощью излучения  низкочастотного тона.
Спад излучения  на высоких частотах, вызываемый покрытием  громкоговорителя, можно удерживать в допустимых пределах; его можно  также компенсировать электронной  коррекцией. Если излучатель покрыт толстым  слоем пористого материала, необходимо исключить повышение температуры  внутри корпуса под воздействием солнечных лучей на поверхность  излучения громкоговорителя, поскольку  это может блокировать подвижную  катушку из-за различных коэффициентов  температурного расширения катушки  и магнитной системы (в результате это изменяет величину воздушного зазора).
Рупорные  громкоговорители с компрессионной камерой, изготовленные из листового  металла или пластмассы, не требуют  дополнительной защиты от внешних воздействий  окружающей среды.
МИКРОФОНЫ
При использовании  в системах звукоусиления микрофонов необходимо учитывать ряд условий  в дополнение к обычным условиям записи. Чтобы избежать положительной  акустической обратной связи (завывания), располагать микрофон следует ближе  к источнику звука, и поэтому  часто приходится задействовать  гораздо больше микрофонов, чем при  обычной многоканальной записи. Кроме  того, условия "живой" передачи требуют  очень прочных микрофонов. Для  выполнения этих требований нужно знать  точные характеристики различных типов  микрофонов и способы их подключения....
 
ПАРАМЕТРЫ
Требования  к микрофонам заложены в европейские  и международные стандарты. Мы рассмотрим только те данные, которые важны  для техники звукоусиления и  необходимы для последующих расчетов, описанных в главе 5. Выходное напряжение микрофона, представляемое как функция  воздействующего звукового давления, называется чувствительностью микрофона...
...Номинальный  диапазон частот - диапазон частот, в котором определяют параметры  микрофона. Кроме уровня чувствительности, определяемого в свободном поле  под углом 0° к рабочей оси  микрофона, часто принимают во  внимание уровень прямого поля  для других направлений. Значения, измеряемые в диффузном поле, используют значительно реже.
Предельное  звуковое давление - наивысшее звуковое давление, при котором микрофон работает с допустимыми искажениями. Для  студийных микрофонов, обычно используемых с промышленными системами звукоусиления, в настоящее время допустимыми  считаются гармонические искажения 0,5% (реже 1%) на частоте 1 кГц. Конденсаторные микрофоны в этих условиях способны выдерживать уровни звукового давления 120...140 дБ.
Эффективное значение напряжения, создаваемое микрофоном без воздействия звукового поля или другого мешающего поля, называют напряжением внутреннего шума.
Псофометрическое  напряжение - это напряжение, создаваемое  при тех же условиях и определенное с помощью "весовой характеристики уха как фильтра" {псофометрическое взвешивание), заложенной в Рекомендации МККР 468-4 [4.31] или Рекомендации OIRT 71 [4.32] (с индикацией квазипиковых значений). Это обеспечивает определенную аппроксимацию субъективного восприятия.
Эквивалентная громкость - это напряжение, определяемое при тех же условиях с помощью  весовой кривой А в соответствии с публикацией МЭК 268-1 [4.33,4.34] и индикатора эффективных значений. Она менее точно, чем псофометрическое напряжение, соответствует условиям субъективной частотной компенсации.
Разность  между напряжением, указанным для  предельного звукового давления, и напряжением внутреннего шума определяет динамический диапазон микрофона. Вследствие того, что псофометрическое напряжение и эквивалентная громкость  определяются при помощи разных весовых  кривых, числовые значения этих показателей  у одного и того же объекта измерений  могут различаться до 12 дБ.
Зависимость напряжения на выходе микрофона от направления воздействия возбуждающего  звука называют эффектом направленности. Для описания этого эффекта используют следующие количественные параметры...
 
ПРИНЦИПЫ  ПРИЕМА
Принцип приема с помощью микрофона оказывает  значительное влияние на характеристики передачи и особенно на эффект направленности. Основные принципы приема, используемые в технике звукоусиления, рассмотрены  ниже.
 
МИКРОФОНЫ ДАВЛЕНИЯ
Если на выходе микрофона возникает напряжение, пропорциональное давлению, то характеристика направленности такого микрофона оказывается  сферической, так как давление - это  скалярный количественный параметр. На высоких частотах, когда длина  волны звука сравнима с размерами  диафрагмы, приходится учитывать эффект возрастания давления. Отражения  звука от диафрагмы увеличивают  перед ней звуковое давление по сравнению  с давлением в соседних областях. Поэтому чувствительность микрофона  при нормальном падении звуковых волн выше, чем в случае бокового или диффузного падения. Характеристика направленности соответствующим образом  изменяется, поэтому при нормальном падении звуковых волн в свободном  поле возникает подчеркивание высоких  частот (рис. 4.28). По этой причине такие  микрофоны часто оснащают средствами выравнивания давления, которые компенсируют подчеркивание высоких частот с  помощью электронной цепи. Однако у микрофонов с цепью коррекции  происходит спад высоких частот в  диффузном поле и при боковом  падении звуковых полн. На рис. 4.29 приводятся этот и другие методы коррекции высоких  и низких частот, используемых в  микрофонах.
Граничные микрофоны (см. раздел 4.2.4.3) используются для расширения области возрастания давления и устранения бокового падения звука, то есть для линеаризации частотной характеристики и увеличения чувствительности.
Микрофоны давления обычно применяют для регистрации  звука, приходящего из большого помещения, без существенной тембральной окраски. Они позволяют делать "прозрачные" записи и чисто воспроизводить низкие частоты.
Поскольку такие  микрофоны из-за сферической направленности не могут подавить звук, приходящий от громкоговорителей, они не часто  используются для звукоусиления.
 
МИКРОФОНЫ-ПРИЕМНИКИ  ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ
Если для  воздействия на диафрагму используется градиент давления или скорость между  двумя точками, то получится микрофон-приемник градиента давления. Доступ к диафрагме  для падающих звуковых волн должен быть с обеих сторон, возможно, даже через акустическую цепь. Некоторые  микрофоны-приемники градиента давления имеют в своей конструкции  две каскадно установленные диафрагмы.
Различные характеристики направленности (кардиоидная, гиперкардиоидная, суперкардиоидная, двунаправленная или восьмерочная) могут быть получены с помощью различного соотношения давлений спереди и сзади микрофона (рис. 4.30). Предполагая наличие осевой симметрии, получим следующие коэффициенты направленности: кардиоида - 3; суперкардиоида - 3,7; гиперкардиоида - 4; двунаправленной характеристики ("восьмерка") - 3.
Часто не делают различий между гиперкардиоидной и суперкардиоидной характеристиками, но их необходимо различать, потому что у суперкардиоиды уменьшенный обратный лепесток и затухание в обратном направлении существенно большее, чем у гиперкардиоиды. Поэтому звук, приходящий сзади, суперкардиоидой подавляется более эффективно, чем гиперкардиоидой Благодаря направленной характеристике микрофоны-приемники градиента давления применяются наиболее часто, так как позволяют выбирать соответствующие характеристики направленности для эффективной минимизации потенциальной положительной обратной связи в системе звукоусиления.
Недостаток  всех микрофонов-приемников градиента  давления - их высокая чувствительность к воздушным потокам. На малом  расстоянии возникает подчеркивание  низких частот (эффект близости). Этот эффект иногда используют намеренно: например, вокалисты с его помощью придают  своему голосу "теплоту". Однако он всегда уменьшает разборчивость  речи. Рис. 4.31 показывает, как влияет эффект близости на частотную характеристику микрофона. Эффект уменьшается с  увеличением расстояния, на расстоянии более 1 м он совершенно пропадает. Чтобы  подавить подчеркивание низких частот, микрофоны-приемники градиента давления часто снабжают подключаемыми или  постоянно включенными электронными схемами коррекции. Чтобы избежать всплесков шума за счет воздушных  потоков, отверстие для доступа  к диафрагме прикрывают колпачками из пористого пластика специальной  формы. Такие устройства ветрозащиты  демпфируют воздушные потоки, оказывая сопротивление потоку, и при соответствующем  размере частично нейтрализуют завихрения.
 
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ МИКРОФОНЫ
Если необходим  больший эффект направленности, чем  тот, который достигается с помощью  микрофонов-приемников градиента давления, следует применять интерференционные  микрофоны. Сегодня наиболее часто  для этого используют остронаправленные  микрофоны - направленные трубочные  микрофоны [4.35]. Такой микрофон состоит  из капсюля-приемника градиента  давления, установленного на одном  конце трубки, имеющей прорези  или перфорацию. Отверстия этой трубки оказывают сопротивление потоку, возрастающее в сторону микрофонного капсюля. Благодаря данной конструкции  звуковые волны спереди приходят на диафрагму в фазе, а падающие сбоку по отношению к трубке гасятся (по крайней мере, частично). Достигаемый таким образом эффект направленности зависит от длины трубки. Направленные трубочные микрофоны используют, например, как микрофоны для слежения и записи звука с большого расстояния.
Микрофонные колонки, аналогичные громкоговорителям - звуковым колонкам, тоже можно считать  интерференционными микрофонами. Вследствие их больших размеров и высокого коэффициента направленного действия они находят  только специальное применение.
 
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ  МИКРОФОНЫ
Электростатическое  преобразование осуществляется с помощью  изменения расстояния между движущимся электродом (диафрагмой) и неподвижным  электродом (рис. 4.33). В конденсаторном микрофоне два электрода нагружены  через высокоомный резистор стабильным постоянным напряжением. Изменение расстояния между электродами приводит к изменению емкости. Напряжение нагрузки изменяется пропорционально изменению емкости и снимается через высокоомный резистор. Это напряжение подается в микрофонную линию через согласующий предусилитель.
Высокая резонансная  частота диафрагмы (основной резонанс системы лежит выше диапазона  передаваемых частот) обусловливает  хорошие передаточные характеристики электростатических микрофонов.
Создание  полевого транзистора позволило  отказаться от напряжения накала для  электронных ламп предусилителя и подавать напряжение, требуемое для заряда электродов, по фантомной цепи электропитания или непосредственно по сигнальному кабелю (рис. 4.34). Электропитание непосредственно по сигнальному кабелю требует применения определенного типа микрофона, поскольку сигнальный кабель становится токонесущим. Фантомные цепи могут использоваться для разных типов микрофонов, например, динамических, так как сигнальный кабель не несет электрического потенциала.
В настоящее  время по фантомной цепи обычно подается напряжение 48 В; в редких случаях все еще используют 12 В. Применяемые источники питания способны коммутировать подаваемое напряжение автоматически, в зависимости   от   сопротивления   подключенного   микрофона.   Если конденсаторный микрофон содержит две диафрагмы, по одной с каждой стороны неподвижного электрода (рис. 4.33с), можно изменять характеристику направленности, прикладывая различные напряжения поляризации.
В электретном  микрофоне поляризация электродов достигается иначе, чем в конденсаторном, а именно - за счет использования  электретного эффекта материала  диафрагмы. По этой причине никакого напряжения поляризации не требуется [4.36], нужно лишь напряжение для питания последующего согласующего усилителя. Если ожидается небольшой динамический диапазон, например, при использовании микрофонов в системе конференц-связи исключительно для передачи речи, для работы согласующего (микрофонного) усилителя, достаточно напряжение питания 1,5 В.
Недавно электретные  микрофоны начали применять и  для студийных целей, это позволило  создать сравнительно простую и  миниатюрную конструкцию. Однако вследствие большого динамического диапазона  передаваемых сигналов в этом случае требуется более высокое напряжение питания. Затраты на изготовление электретных  микрофонов сравнимы с аналогичными затратами для обычных конденсаторных микрофонов.
У электростатического  преобразователя в форме конденсаторного  микрофона многочисленные преимущества:
• широкий  диапазон передаваемых частот и сбалансированная частотная
характеристика;
• пониженная чувствительность к структурному шуму (передаваемому по
конструкции);
• прекрасная переходная характеристика (благодаря  очень малой массе
диафрагмы);
• нечувствительность к помехам от магнитных полей.
Возможность электронного переключения характеристики направленности можно рассматривать  как дополнительное преимущество. Наряду
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.