Глава 10 Динамические

головки и акустические сустемы

ДИНАМИЧЕСКИЕ ГОЛОВКИ

Устройство и принцип действия динамических головок громкоговорителей

Независимо от типа конструкции динамичес­ких головок, действие всех динамических головок основано на одном и том же принципе. Все динами­ческие головки имеют в своей конструкции непод­вижный магнит, подвижную проволочную катушку и легкий жесткий диффузор, прочно приклеивае­мый к этой катушке. Когда через катушку, поме­щенную в магнитное поле постоянного магнита, течет переменный ток, она начинает совершать колебательное движение, которое передается диф­фузору, приводящему в движение воздух.

Подвижная катушка динамической головки " !матывается специальным медным или алюми-^;'иевым проводом на поверхность тонкого карка­са, помещаемого в узкий магнитный зазор, в котором она может свободно перемещаться. Эта катушка удерживается в области сильного пос­тоянного поля посредством специальных пружи­нящих гибких элементов, которые всегда стре­мятся вернуть ее в некоторое среднее положе­ние. Если через катушку пропустить постоянный ток, то катушка вместе с каркасом сместится от среднего положения на расстояние, пропорцио­нальное величине этого тока. Чтобы катушка могла совершать быстрые и сильные колебания, она должна, быть предельно легкой и иметь как можно большее число витков, поэтому она нама­тывается очень тонким проводом. Но тонкий провод может выдержать весьма ограниченную силу тока. Если ток в катушке превосходит пред­ельно допустимый, провод, которым намотана катушка, нагревается,- отчего его изоляционный слой и каркас катушки постепенно сгорают.

Для того, чтобы повысить мощность дина­мической головки, применяют различные методы отвода тепла, например, специальные вентиляци-

онные отверстия или жидкие магниты - специаль­ные жидкости с магнитными свойствами, циркули­рующие во внутренней полости магнита и эффектно отводящие улавливаемое магнитом тепло катушки. Принципы действия высокочастотных и ни­зкочастотных динамических головок одинаковы. Разница конструктивного исполнения этих головок объясняется различием воспроизводимых ими час­тотных диапазонов. Диффузор высочастотной го­ловки должен иметь малую массу и площадь, и быть предельно жестким. Для того, чтобы этот дифузор при малой площади мог создавать высокое звуковое давление, его иногда помещают в специальную камеру, площадь выходного отверстия которой мень­ше площади диффузора. За счет разницы площадей диффузора и выходного отверстия камеры амплиту­да создаваемого головкой давления возрастает. Та­кая конструкция высокочастотной динамической головки называется драйвером давления.

76

Диффузор драйвера давления должен быть чрезвычайно жестким и прочным, поэтому его изго­тавливают из специальных материалов - особо про­чных пластмасс, алюминия или даже титана, и придают ему сферическую форму. Из-за сферичнос­ти диффузора драйвера, давления, создаваемые раз­личными областями этого диффузора, имеют раз­ные фазы. Чтобы скомпенсировать эту разницу фаз, в выходном отверстии располагают корректирую­щий вкладыш, который также способствует повы­шению создаваемого драйвером звукового давле­ния.

Устройство драйвера давления.

Если вы обратитесь в любую компанию, сда­ющую в аренду звукоусилительное оборудование, и спросите, насколько большой срок службы имеют динамические головки, вы будете удивлены, узнав, как часто они перегорают. Вы также сможете узнать, что основными причинами выхода из строя динами­ческих головок являются превышение их допусти­мой мощности, случайное попадание на них высо­кого постоянного напряжения, вызванное неис­правностью усилителя, и неправильное подключе­ние. Все эти причины приводят к перегреву катушек и, в конечном итоге, к полному перегоранию. Отре­монтировать перегоревшую головку чрезвычайно сложно. Для этого необходимо заменить катушку вместе с каркасом, а иногда, вместе с диффузором и подвесом.

Если вы разберете перегоревший драйвер, вы увидите, что его диафрагма очень легко заменяется. В принципе, это можно сделать во время концер­тного выступления. Отремонтировать низкочастот­ную динамическую головку, катушка которой пере­горела, можно только в специализированной мас­терской ремонта.

Количество тепла, рассеиваемое магнитной системой динамической головки, эквивален­тно количеству количеству тепла, которое может рассеять небольшой радиатор тран­зистора.

Процесс перегорания катушек динамических головок

Катушки динамических головок наматывают­ся из тонкого провода, покрытого лаковой изоля­цией. От длительного нагрева эта изоляция посте­пенно становится хрупкой и так или иначе осыпает­ся и сгорает. Из-за этого в катушке начинают возникать межвитковые замыкания, приводящие к снижению ее сопротивления и возрастанию текуще­го через нее тока. Процесс выделения тепла начина­ет происходить все более интенсивно, что в конце концов приводит к неожиданному перегоранию катушки, которое может закончиться выходом из строя усилителя мощности и пожаром.

Для катушек высокочастотных динамических головок применяют еще более тонкий провод, чем для низкочастотных головок, поэтому высокочас­тотные динамические головки перегорают при зна­чительно меньшей величине тока.

Так как динамические головки рано или поз­дно перегорают, неплохо научиться их ремонтиро­вать самостоятельно, чтобы не тратить деньги на приобретение новых динамических головок. Мно­гие фирмы производители динамических головок предусматривают возможность ремонта некоторых дорогих и мощных динамических головок, которые они производят. Эти фирмы выпускают специаль­ные комплекты инструментов и запасных деталей, предназначенные для фирм проката звукоусили­тельной аппаратуры и ремонтных служб. Раздобыв такой комплект, можно попытаться восстановить вышедшие из строя динамические головки самосто­ятельно.

РУПОРНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ

Практически невозможно встретить звукоп-роизводящую систему концертного комплекса, в которой не применялись бы акустические системы с рупорными излучателями. Обычно рупорные из­лучатели применяются в системах воспроизведения верхних частот, но в мощных стационарных концер­тных комплексах акустические системы с рупорны­ми излучателями применяются также для воспроиз­ведения и средних и низких частот.

Принцип действия рупорного излучателя

Самое грубое объяснение принципа действия рупорного излучателя можно сделать следующим образом. Если вы захотите, чтобы вас расслышали с большого расстояния, то вы должны повернуться в ту сторону, откуда вас могут услышать, и сложить около рта руки рупором. В этом случае ваша фраза в прямом направлении будет слышна громче, чем во всех остальных, что объясняется направленностью создаваемых вами звуковых волн.

77

Без рупора энергия звуковых волн источника звука распространяется равномерно по всем направ­лениям, поэтому громкость звука в любом из этих направлений одинакова.

этой акустической системе сочетаются преимущес­тва обычных и рупорных систем, а верхняя граница полосы средних частот поднимается до 3 КГц.

Рупор фокуссирует энергию звуковых волн источника в пределах некоторого угла, поэтому громкость звука в области пространства, ограничен­ной этим углом, выше, чем во всех остальных направлениях.

При разговоре минимальный уровень громкос­ти имеют те звуковые волны, которые распространяются в направлении рта гово­рящего.

Человеческий слух обладает максимальной чувствительностью в области звуковых частот диа­пазона вокала. Средняя частота этой области при­мерно равна 1000 Гц. В четырехполосной системе звуковоспроизведения значение этой частоты лежит на границе между полосами средних низких и сред­них высоких частот, поэтому любая неточность настройки этих двух частотных каналов очень силь­но заметна на слух и резко ухудшает звучание всей системы звуковоспроизведения. Для того, чтобы полностью исключить возможность несогласован­ности звучаний частотных каналов многополосной системы звуковоспроизведения в этой критической области, применяют специальные акустические сис­темы, воспроизводящие расширенный диапазон средних частот. Основой такой акустической систе­мы является специальная среднечастотная динами­ческая головка, имеющая несколько меньший диа­метр, чем обычная - около 4-6 дюймов. Эта головка устанавливается в ящике резонаторе обычной кон­струкции, но снабжается специальным среднечас-тотным рупором. Благодаря такой конструкции в

Границы частотного диапазона, воспроизводимые

среднечастотной акустической системой с

расширенным диапазоном воспроизводимых частот.

Применение в акустических системах анало­гичной конструкции динамических головок с тита­новой диафрагмой позволило расширить диапазон полосы средних частот до верхней границы слыши­мого диапазона. Такие широполосные среднечас-тотные акустические системы позволяют исключать из состава многополосной системы звуковоспроиз­ведения канал высоких частот, но, поскольку мощ­ность этих систем невысока, в мощных профессио­нальных системах звуковоспроизведения для вос­произведения высоких частот по-прежнему приме­няют обычные высокочастотные акустические сис­темы.

Чувствительность слуха в области низких час­тот низка ровно на столько же, на сколько она высока в области средних частот. По этой причине для того, чтобы получить плотное, хорошо ощуща­емое звучание низких частот, требуется очень высо­кая мощность. Эта особенность восприятия низких частот очень хорошо иллюстрируется кривыми чув­ствительности человеческого слуха, снятыми Флет-чером и Мансоном, которые есть в любом хорошем учебнике по акустике.

Для того, чтобы акустические системы имели высокую реальную отдачу мощности в об­ласти низких частот, они должны приво­дить в движение огромные массы воздуха.

Для того, чтобы получить от акустических систем мощную отдачу низких частот, нужно с их помощью привести в движение огромную массу воздуха. Поэтому акустические системы канала ни­зких частот должны иметь специальные мощные низкочастотные динамические головки с большой площадью диффузора, а количество самих низко­частотных акустических систем в канале должно быть достаточно большим. Чтобы повысить уровень звукового давления, создаваемого низкочастотным каналом, в низкочастотных акустических системах применяют рупорные конструкции прямого излуче-

78

ния. Эти конструкции настолько разнообразны, что провести полный анализ качества звучания низко­частотных акустических систем довольно затрудни­тельно.

Есть точки зрения, полагающие, что лучше всего работают акустические системы с огромным рупором и одной мощной низкочастотной динами­ческой головкой, так как в этом случае динамичес­кая головка используется наиболее оптимально. Однако, есть и противоположные точки зрения, полагающие, что акустические системы будут рабо­тать эффективнее, если в их главной плоскости расположить максимальное количество динамичес­ких головок.

Обычно подобные вопросы решаются из сооб­ражений экономии. Редкая студия может позволить себе предпочесть акустические системы прямого излучения с большим количеством доростоящих мощных низкочастотных динамических головок огромным тяжелым ящикам рупорных низкочастот­ных акустических систем. Однако этот вопрос мо­жет обернуться и другой стороной. Например, в некоторых случаях дешевле использовать меньшее количество акустических систем с большим коли­чеством динамических головок, чем большое коли­чество акустических систем с меньшим количеством головок. Такая ситуация часто возникает при эк­сплуатации мобильных концертных комплексов. Тем не менее, практически, даже в состав мобильного концертного комплекса приходится включать ру­порные низкочастотные акустические системы, без которых сложно получить достаточно плотный, глу­бокий и мягкий звук в области самых низких частот.

БАСОВЫЕ РУПОРНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Рупоры басовых акустических систем имеют внушительные размеры. Например, так как длина звуковой волны на частоте 60 Гц равна 5.5 метров, длина рупора, способного оказать влияние на на­правленность этой частоты, должна быть никак не меньше этой длины волны. Если акустические сис­темы с такими рупорами расположить на сцене, они займут добрую часть ее площади, а для перевозки одной такой системы может понадобиться неболь­шой грузовик.

Однако проблема уменьшения размеров ни­зкочастотных акустических систем не относится к разряду неразрешимых. Ее оригинальное решение было найдено еще в начале 30-х, когда возникла задача повышения эффективности озвучивания за­лов кинотеатров. Это решение предложил Гарри Олсон, служащий компании RCA. Он первым рас­считал параметры складного рупора на частоту 60 Гц, уложив его в прямоугольный ящик с размерами 1x2 метра и глубиной около 80 см.

Способ укладки низкочастотного рупора, пред-

ложенный Гарри Олсоном, был настолько рациона­лен, что его до сих пор широко применяют при конструировании низкочастотных рупорных акус­тических систем, хотя с тех пор мощность низкочас­тотных акустических систем увеличилась с 30 вт. до 600 и более.

Различные конструкции складных низкочастотных рупоров. Стрелками указана камера динамической

головки.

Размеры приводятся в метрах (ширина х высота х

глубина).

Характерным примером концепции построе­ния низкочастотных акустических систем прямого излучения с применением нескольких динамичес­ких головок может служить система Manifold EV МТ-4. Эта акустическая система представляет собой ящик с размерами 0.9 х 0.9 х 0.8 метров, на передней стенке которого располагаются четыре динамичес­кие головки диаметром 18 дюймов, то есть около 45 см. Для того, чтобы запустить эти системы, необхо­дим специальный мощный усилитель, способный работать с нагрузкой сопротивлением 2x4 ом. Фирма EV выпустила множество акустических сис­тем различного назначения, построенных по тому же принципу, а сейчас и многие другие фирмы приступили к выпуску аналогичных систем, так что удельный вес этих систем в составе концертных комплексов неуклонно возрастает.

Базовые размеры 0.6 и 0.8 метра занимают особое положение среди прочих габаритных размеров звукоусилительного оборудования.

79

ПЕРЕДНЯЯ СТЕНКА АКУСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НАХОДИТСЯ В БОЛЬШЕМ ОСНОВАНИИ ТРАПЕЦИИ

Дело в том, что стандартная ширина кузо­ва грузового автомобиля равна 2.5 м. Если оставить 10 см. на стенки, останется 2.4 м, в которые размер 0.8 м. укладывается три раза, а размер 0.6м. - четыре.

МНОГОПОЛОСНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

В последнее время в практике эксплуатации концертных комплексов стали все чаще применять­ся многополосные акустические системы. Эти сис­темы могут воспроизводить полный или почти пол­ный диапазон частот, так как в каждом ящике такой акустической системы содержатся динамические головки, способные воспроизводить все частотные полосы - низких, средних низких, средних высоких и высоких частот. Исключение может быть сделано только для низких и сверхнизких частот, которые могут воспроизводиться отдельной акустической системой, устанавливаемой дополнительно. Такой комплект из двух акустических систем, многополос­ной и низкочастотной, называется составной мно­гополосной акустической системой.

Многополосные акустические системы имеют ряд преимуществ в сравнении с однополосными.

• 1. Многополосные акустические системы имеют хорошо сбалансированное звуча­ ние.

• 2. На установку и подключение акустичес-

ких систем требуется меньше времени.

• 3. Многополосные акустические системы занимают меньше места на сцене и при транспортировке.

• 4. За счет простоты установки и подключе-

ния многополосных акустических систем снижается вероятность ошибки при сборе системы звуковоспроизведения.

Экономия времени при установке и сборке системы звуковоспроизведения может оказаться очень полезной, если время, отведенное на установ­ку и отладку системы, ограничено. Удобно также и то, что при сборке системы звуковоспроизведения из многополосных акустических систем труднее допустить неточность. Если система устанавливает­ся и подключается одним единственным способом, при ее сборке запутаться практически невозможно.

Если система может быть установлена и подключена только одним единственным способом, допустить ошибку при ее сборке практически невозможно.

Подключение сигнала в большинстве много­полосных акустических-систем производится при помощи несимметричных многовыводных разъемов,

благодаря чему возможность неправильного под­ключения исключается. Соединительным кабелем акустических систем можно соединить их вход толь­ко с выходом процессора управления. Еще одно удобство многополосных акустических систем за­ключается в том, что каждая из этих систем излучает полный частотный диапазон звуковых колебаний. Этим свойством удобно пользоваться при выстраи­вании направленности излучения системы звуко­воспроизведения. Например, если есть необходи­мость в создании направленного излучения в пред­елах достаточно широкого угла, то этого можно добиться, повернув каждую из систем на определен­ный угол относительно основной оси излучения. Подобный разворот группы многополосных акусти­ческих систем не вызывает искажения амплитудно-частотной характеристики системы звуковоспроиз­ведения. Акустические системы, предназначенные для широконаправленных систем звуковоспроизве­дения, имеют форму трапеции. Такая форма позво­ляет получать требуемый угол поворота основных осей акустических систем при расстановке их по дуге окружности вплотную друг к другу.

АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В ФОРМЕ ТРАПЕЦИИ ПРИ ПЛОТНОЙ УСТАНОВКЕ ДРУГ К ДРУГУ РАЗВОРАЧИВАЮТСЯ ПОД ТРЕБУЕМЫМ УГЛОМ РАСШИРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПРАВЛЕННОСТИ СИСТЕМЫ ЗВУКОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

Акустическая система для систем звуковоспроизведения с распределенным углом

излучения.

Наиболее распространенными моделями проф­ессиональных многополосных акустических систем являются следующие модели систем.

Обычные многополосные акустические системы

Clair Brothers S4 Turbosound TMS 3 и TMS 4 Hill M4 и Мб ARX 1812 Martin RS 1200

80

Составные многополосные акустические системы (с отдельным каналом низких частот).

Meyer MSL 3 Turbosound Rashlight Electro Voice MT 4 ARX 212/118 Martin F2 Renkus Heinz

Полный список моделей многополосных акус­тических систем, применяемых в профессиональ­ном звуковоспроизведении, значительно длиннее. Далеко не все из них имеют достаточно хороший звук, но тем не менее, поработав с ними, можно убедиться, что эти системы вполне способны конку­рировать с акустическими системами, имеющими раздельные частотные каналы.

Работать с системой звуковоспроизведения, состоящей из многополосных акустических систем, легко и приятно. Выстраивая звук такой системы, можно быть вполне уверенным, что характеристики ее частотных полос согласованы, ну а если вы добавите к этой системе хороший управляющий процессор, то вы получите гарантию того, что ваша воспроизводящая система не сможет неожиданно выйти из под контроля. Все это создает вам непло­хую возможность вплотную заняться своей основ­ной работой - сведением звучания.

ФАЗИРОВКА ДИНАМИЧЕСКИХ ГОЛОВОК АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Динамические головки во всех акустических системах системы звуковоспроизведения должны быть включены синфазно по отношению друг к другу, то есть положительные выводы динамичес­ких головок должны соединяться только с положи­тельными, а отрицательные - только с отрицатель­ными. Чтобы выводы динамических головок можно было отличать друг от друга, положительные выво­ды всех динамических головок маркируют знаком + или красной меткой. Отрицательный вывод дина­мической головки может маркироваться черной меткой или не маркироваться совсем.

Синфазное включение головок необходимо для того, чтобы при подаче на них общего сигнала все диффузоры динамических головок перемеща­лись в одинаковом направлении. При противофаз­ном включении двух головок их диффузоры будут колебаться в противоположных направлениях, а создаваемые ими звуковые волны будут частично гасить друг друга и в результирующем звуковом колебании возникнут очень сильные амплитудные и фазовые искажения.

Направление движения диффузора динами­ческой головки, создающее увеличение звукового давления считается положительным. При синфаз-

ном включении все звуковые давления, создаваемые динамическими головками акустической системы, складываются, создавая увеличение общего звуко­вого давления акустической системы. При противо­фазном включении в то время, когда амплитуда подаваемого на головки сигнала положительна, ди­намическая головка, включенная синфазно, создает увеличение звукового давления, а головка, вклю­ченная в противофазе - уменьшение. Поэтому зву­ковые волны, создаваемые этими головками, будут ослаблять друг друга.

Ослабление общего звукового сигнала, излу­чаемого акустической системой, динамические го­ловки которой включены противофазно, оказывает­ся наиболее сильным для низких частот, длина волны которых равна или больше расстояния между центрами динамических головок. На всех более высоких частотах противофазное включение вызы­вает не ослабление сигнала, а амплитудно-фазовое искажение.

Взаимная компенсация звуковых давлений,

создаваемых динамическими головками,

включенными противофазно.

Рис. 1 Звуковые волны, создаваемые противофазно

включенными динамическими головками, имеют

противоположную полярность.

Рис. 2 Начиная с некоторого расстояния от

акустической системы амплитуда результирующего

колебания становится равной нулю.

В некоторых случаях полярность акустичес­ких систем и низкочастотных динамических голо­вок можно определить следующим простым обра­зом. Подключите ко входу акустической системы два провода, дотроньтесь до диффузора любой ни­зкочастотной головки рукой и присоедините сво-

81

бодные концы проводов к девятивольтовой батерее. Если в момент подключения батареи вы почувству­ете толчок, положительной фазой акустической сис­темы является провод, присоединенный к плюсу батареи. Если в момент подключения диффузор сместится вглубь акустической системы, положи­тельной фазой системы будет провод, подключен­ный к минусу батареи. В системах JBL полярность, определенная таким образом, будет противополож­ной. Во всех остальных системах при подключении положительного полюса батареи к положительной фазе диффузоры всех динамических головок, ни­зкочастотных, среднечастотных и высокочастотных, должны смещаться в положительном направлении. Если некоторые из диффузоров головок сместятся в отрицательном направлении, их выводы необходи­мо поменять местами.

Простейшее приспособление для проверки полярности динамических головок акустических

систем.

Такой метод проверки полярности очень удо­бен, если у вас есть возможность прямого доступа к диффузорам динамических головок. Если диффузо­ры динамических головок закрыты или их отклоне­ние незначительно, можно определять фазность головок другими, более сложными методами. Од­ним из таких методов является метод определения фазы с помощью специального измерительного ус­тройства, называемого определителем фазы. Этим методом наиболее часто пользуются при сборке и настройке систем звуковоспроизведения професси­ональных концертных комплексов.

Определитель фазы состоит из двух неболь­ших блоков - датчика контрольного сигнала и изме­рителя фазы излучаемой звуковой волны. Сигнал с выхода датчика подается на вход системы звуковос­произведения, например, через входной канал мик­шерного пульта. После включения датчика и подачи сигнала этого датчика на усилители мощности, вы услышите периодическое пощелкивание, происхо­дящее с периодом около одной секунды.

После этого, фазу любой динамической го­ловки можно определить, если подвести как можно ближе к ее диффузору измеритель фазы. Свечение одного из светодиодов этого измерителя укажет вам фазу подключения данной динамической головки.

Чаще всего свечение зеленого светодиода ин­дицирует синфазное включение, а свечение красно­го - противофазное.

Определитель фазы стоит недешево, однако в некоторых случаях есть практический смысл его приобрести. Если вам приходится часто собирать различные системы звуковоспроизведения, то с по­мощью определителя фазы вы можете сэкономить массу времени, затрачиваемого на настройку сис­тем. Определитель фазы позволяет провести про­верку правильности подключения всех динамичес­ких головок самой сложной системы звуковоспро­изведения в течение нескольких минут.

Связь между электрической мощностью акус­тических систем и уровнем звукового давления

Громкость звука, излучаемого акустической системой, характеризуется уровнем звукового дав­ления, а не величиной электрической мощности акустической системы.

Для того, чтобы можно было сравнивать эф­фективность работы различных систем, способ из­мерения величины уровня звукового давления стан­дартизуется. Стандартное измерение уровня звуко­вого давления акустической системы производится на расстоянии одного метра от акустической систе­мы, а величина этого уровня определяется в деци-бельном соотношении от уровня стандартного ми­нимального звукового давления, принятого за 0 дБ.

Связь между электрической мощностью и уров­нем стандартного звукового давления акустической системы можно проследить на следующем примере. Предположим, что некая акустическая система при электрической мощности сигнала 1 ватт создает на расстоянии 1 метр уровень звукового давления 100 дБ. Каждое удвоение мощности входного сигнала увеличивает уровень звукового давления на 3 дБ. Следовательно, при мощности 2 вт. уровень звуко­вого давления составит 103 дБ, при мощности 4 вт. - 106 дБ, при мощности 8 вт. - 109 дБ и так далее. Полный расчет уровня звукового давления, создава­емого акустической системой, должен производит­ся, начиная со значения уровня звукового давления при мощности сигнала 1 вт., то есть со значения чувствительности акустической системы, и закан­чивая значением уровня звукового давления при максимально допустимой электрической мощности системы, то есть до значения уровня максимального звукового давления акустической системы.

82

Пример полного расчета уровня звукового давления акустической системы приводится в сле­дующей таблице.

Зависимость уровня звукового давления от величины электрической мощности звукового сигнала для акустичекой системы чувствительностью 100 дБ.

На этом примере видно, что при увеличении электрической мощности в 500 раз, уровень звуко­вого давления, создаваемого акустической систе­мой, увеличивается лишь на 27 дБ. Примерно на столько же увеличится и громкость звука.

Проанализировав эти данные, можно также убедиться в том, что незначительное уменьшение чувствительности акустической системы приводит к очень большим потерям мощности. Например, если чувствительность системы уменьшится на 3 дБ, что в нашем случае составит 97 дБ, то для того, чтобы получить прежний уровень звукового давления 127 дБ, электрическая мощность звукового сигнала в системе должна быть увеличена до ЮООвт. При этом потери электрической мощности будут составлять 500 вт. Акустическая система, чувствительность ко­торой на 3 дБ выше, создаст такой же уровень звукового давления при мощности 250 вт. и позво­лит сэкономить 250 вт. для того, чтобы подключить еще одну такую же систему.

Из всего этого следует, что величина чувстви­тельности акустических систем имеет чрезвычайно важное значение для систем звуковоспроизведения большой мощности. Например, применение акус­тических систем с высокой чувствительностью в составе мобильного концертного комплекса позво­ляет в 2 и более раза сократить количество и вес акустических систем и усилителей мощности, сни­зить затраты на установку, погрузку и доставку системы, и высвободить массу времени. Чувстви­тельные акустические системы позволяют сэконо­мить много места, времени и сил, а, следовательно,

и затрачиваемых средств, без которых проведение концертного турне может стать нереальным.

Использование в системе звуковоспроизведения мощного концертного комплекса акусти­ческих систем с низким уровнем чувстви­тельности - это слишком дорогой способ обогрева помещения.

Составление акустических систем звуковоспроизведения

В наиболее простом случае акустическую вос­производящую систему большой мощности можно составить из однотипных многополосных акусти­ческих систем, каждая из которых имеет сбаланси-рованнные динамические головки низких, средних и высоких частот. Уровень звукового давления, создаваемого такой составной воспроизводящей системой, определяется на основе значений чув­ствительности одной акустической системы и ее номинальной электрической мощности.

Каждое удвоение мощности составной вос­производящей системы, возникающее в результате удвоения общего количества акустических систем, из которых эта система составляется, производит увеличение ее уровня чувствительности и уровня номинального звукового давления на 3 дБ. Если чувствительность одной акустической системы рав­на 109 дБ, то чувствительность системы звуковос­произведения, состоящей из двух акустических сис­тем, будет равна 112 дБ. Составная система из четырех акустических систем будет иметь чувстви­тельность 115 дБ, из восьми - 118 и так далее.

Уровень чувствительности составной воспроизводящей системы.

Теоретически, составная воспроизводящая система, состоящая из 32 акустических систем с уровнем чувствительности 109 дБ, при помощи входного сигнала 1 вт. должна создавать уровень звукового давления 124 дБ, а при мощности входно-

83

го сигнала каждой акустической системы 500 вт. -151 дБ.

Однако практически, точки, удаленной на расстояние 1 метр от каждой акустической системы в составной воспроизводящей системе не существу­ет, поэтому уровень звукового давления в любой точке, удаленной на 1 метр от составной воспроиз­водящей системы, всегда меньше рассчитанного таким способом.

Подобное явление приводит к зависимости амплитудно-частотной характеристики составной системы воспроизведения от способа расположения и взаимной ориентации отдельных акустических систем, из которых она составляется. Например, если расположить многополосные акустические системы так, как показано на диаграмме составной

системы звуковоспроизведения, состоящей из четы­рех акустических систем, то полученная система будет иметь уровень чувствительности в области высоких частот несколько ниже, чем в области низких частот. Поэтому на амплитудно-частотной характеристике такой системы будет наблюдаться некоторый подъем низких частот.

ЗАВИСИМОСТЬ УРОВНЯ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ЗВУКОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ОТ РАССТОНИЯ.

При удалении от источника звука величина создаваемого им звукового давления уменьшается в 4 раза, что соответствует понижению уровня звуко­вого давления на 6 дБ.

84

Таким образом, система звуковоспроизведе­ния, состоящая из 32 акустических систем мощ­ностью 500 вт. и создающая на расстоянии 1 метр уровень звукового давления 151 дБ, на расстоянии 2 метра создаст уровень звукового давления 145 дБ, на расстоянии 4 метра - 139 дБ и так далее.

В большинстве концертных залов область ауди­тории начинается с расстояния 16 метров от акусти­ческих систем и заканчивается 64 метрами. На переднем крае такой аудитории ослабление уровня звукового давления, вызванное его отдаленностью, составит 24 дБ, а на всем остальном пространстве аудитории уровень звукового давления понизится еще на 12 дБ. Поэтому, для того, чтобы добиться большей равномерности распределения громкости звука по пространству аудитории, необходимо рас­полагать систему звуковоспроизведения как можно дальше от переднего края. Разумеется, общий уро­вень громкости при этом понижается.

Если микшерный пульт звукооператора рас­полагается в аудитории, то он должен находиться на таком расстоянии от акустических систем, на кото­ром громкость звука примерно равна средней гром­кости звука в аудитории. В нашем примере это расстояние составит от 30 до 40 метров.

Это расстояние наиболее оптимально, так как с него достаточно громко слышен звук основной системы звуковоспроизведения, хорошо видно дей­ствие, происходящее на сцене, и удобно контроли­ровать качество звука в аудитории.

ПРОСТЫЕ ПРАВИЛА КОНТРОЛЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ЗВУКОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

• Убедитесь, что характеристики подключае-

мых акустических систем соответствуют характеристикам усилителей мощности.

• Убедитесь, что все динамические головки всех акустических систем включены син- фазно. При подаче на систему звуковос­ произведения сигнала все диффузоры ди­ намических головок системы должны пе­ ремещаться в одном и том же направлении.

• Обращайтесь с акустическими системами осторожно, старайтесь уберечь их от слу­ чайных повреждений.

• При сборке системы звуковоспроизведения

составляйте акустические системы так, что­бы обеспечить максимальную безопасность аудитории.

• Подбирая ориентацию системы звуковос- призведения комплекса, старайтесь добить-

ся максимальной равномерности ее звуча­ния в аудитории. Располагайте операторс­кое место там, откуда звук в аудитории слышен наиболее отчетливо.

• Не перегружайте акустические системы.

• Внимательно прислушивайтесь к работе системы звуковоспроизведения. Любые призвуки и искажения свидетельствуют о возникновении неполадки, которая долж­ на быть полностью устранена.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Усилитель мощности

Усилитель мощности - это электронное ус­тройство, производящее усиление мощности ли­нейного звукового сигнала до величины, достаточ­ной для того, чтобы получить требуемый уровень звукового давления от подключенных к нему акус­тических систем. Усилитель мощности не позволяет производить управление характеристиками усили­ваемого сигнала. Для того, чтобы осуществить уп­равление выходным сигналом усилителя мощности, в его состав включают предварительный усилитель. Усилитель мощности может быть отдельным ус­тройством или входить в состав какого-либо другого устройства, в котором требуется усиление сигнала по мощности, например, микшерного пульта или акустических систем.

Предварительный усилитель

Предварительный усилитель предназначен для согласования, регулировки, коррекции и усиления сигналов различных источников до уровня линей­ного сигнала. Дальнейшее усиление сигналов про­изводится усилителями мощности.

Время затухания

Время затухания - это промежуток времени, в течение которого сигнальный процессор - компрес­сор, лимитер или ограничитель шума, сохраняет активное состояние после прекращения сигнала управления. По окончании этого промежутка вре­мени процессор автоматически возвращается в ис­ходное состояние - состояние готовности.

Порог

В различных преобразователях динамическо­го диапазона, компрессорах, лимитерах и т.п. поро­гом называется некоторое выбранное значение ам­плитуды входного сигнала, в соответствии с кото­рым происходит переключение режима работы это­го преобразователя, например, его включение или выключение.

85

Амплитудный выброс

Амплитудным выбросом в системах звуковос­произведения называется случайное кратковремен­ное резкое повышение уровня звукового сигнала на входе какой-либо системы, превосходящее номи­нальный уровень входного сигнала системы на ве­личину около 20 дБ. Из-за высокой амплитуды такое скачкообразное повышение входного напряжения вызывает перегрузку входных и выходных цепей системы. Способность системы противостоять ам­плитудным выбросам называется перегрузочной способностью системы. Чем выше перегрузочная

способность системы, тем более эффективно она может противостоять амплитудным выбросам, и тем меньшее количество дополнительных искажений, производимых выбросом, она вносит в выходной сигнал.

Коэффициент передачи (усиления) системы

Коэффициентом передачи системы называет­ся отношение амплитуды выходного сигнала систе­мы к амплитуде ее входного сигнала.