СОСРЕДОТОЧЕННЫЕ СИСТЕМЫ ОЗВУЧЕНИЯ.

Рупорные системы. Рассмотрим озвучение одним рупорным громкоговорителем с круглым выходным от­верстием рупора. Расположим громкоговоритель на высоте h_г над озвучиваемой поверхностью и направим его рабочую ось в удаленную точку плоской озвучивае­мой поверхности (рис. 9.1), находящуюся на расстоя­нии а от рабочего центра громкоговорителя. Согласно установившейся методике бу­дем считать, что характери­стика направленности рупор­ного громкоговорителя с доста­точной точностью аппроксими­руется эллипсоидом враще­ния, вершина которого нахо­дится в рабочем центре излу­чателя, т. е. в центре выход­ного отверстия рупора. При таком условии диаграмма на­правленности в вертикальной плоскости будет пересекать плоскость озвучивания в точках х₁ и l, а продольная ось эллипса а будет наклонена к озвучиваемой плоскости

Рис. 9.1. К расчету озвучивания плоской поверхности ру­порным громкоговорителем.

под углом а, где tg а = h_г/l. Ли­ния пересечения эллипсоида с озвучиваемой пло­скостью имеет вид эллипса (см. рис. 9.1) и назы­вается эллипсом озвучивания. Согласно тому, что диаграмма направленности излучателей сферической волны совпадает с изобарой , звуковое давление и уровень звука в точках х₁ и l, а также на всей кривой эллипса озву­чивания будут одни и те же, т. е. везде будет уровень L_мин. Внутри же эллипса уровень будет выше, так как точки, лежащие на озвучиваемой плоскости между х₁ и l, находятся ближе к источнику звука, чем точки, на­ходящиеся на диаграмме направленности между х₁ и l. Максимальный уровень будет в точке с координатой Хм. Заметим, что эта точка не лежит на середине меж­ду x_m и l. Разность уровней в этой точке и в удаленной равна неравномерности озвучения в пределах всего эллипса озвучения. Если принять, что зона озвучения вписана в этот эллипс, то эта разность и будет являть­ся неравномерностью озвучения на озвучиваемой плос­кости.

Вне зоны эллипса озвучения, в том числе и на уча­стках, лежащих между эллипсом и проекцией точки подвеса громкоговорителя, уровень будет меньше, чем в удаленной точке, т. е. это будет необслуживаемая зо­на. При необходимости эту зону озвучивают дополни­тельными громкоговорителями.

Из рис. 9.2 (кривые 1 и 2) следует, что чем ниже подвешен громкоговоритель, тем больше неравномер­ность озвучения, но меньше необслуживаемая зона

Рис. 9.2. Влияние высоты подве­са и направленности рупорного громкоговорителя на величины неравномерности озвучения и неозвучиваемой поверхности: 1 и 2 — влияние высоты подвеса при одинаковой направленности; 2 и 3 — влияние направленности при одинако­вой высоте подвеса

вблизи подвеса громкоговорителя. Если уменьшить вы­соту подвеса, но одновременно повысить его направлен­ность в вертикальной плоскости (рис. 9.2, кривая 3), то можно сохранить величину обслуживаемой зоны и уменьшить неравномерность озвучения.

Для озвучения широких площадей часто применяют рупорные громкоговорители с прямоугольным сечением рупора, ставя их на узкую базу, так как при такой уста­новке ширина обслуживаемой зоны будет наибольшей, а излучение вверх — наименьшим (диаграмма направ­ленности излучателя с прямоугольным сечением в плос­кости, проходящей через рабочую ось рупора и попереч­ную ось излучающего отверстия, имеет больший угол излучения , чем диаграмма в плоскости, про­ходящей через рабочую ось рупора и продольную ось излучающего отверстия). При таком условии нерав­номерность озвучения будет определяться диаграммой направленности в вертикальной плоскости, а размеры эллипса озвучения определятся направленностью как в вертикальной, так и в перпендикулярной к ней попе­речной плоскостях (часто ее неправильно называют горизонтальной, так как в действительности она накло­нена к горизонту под углом α.

Если поверхность озвучения имеет сложную форму, то ось громкоговорителя также направляют в

Рис. 9.3. Озвучение сложной поверхно­сти.

удаленную точку на границе озвучиваемой зоны (рис. 9.3), а неравномерность озвучения определяют методом коор­динат.

Рупорные громкоговорители имеют хорошую осевую концентрацию излучения, и поэтому их излучение в тыльную полусферу мало, что дает возможность хоро­шо локализовать поле в этой полусфере (можно распо­лагать громкоговорители близко к жилым помещениям без опасности превышения санитарных норм). Одним из недостатков систем озвучения рупорными громкого­ворителями является подчеркивание ими низких частот (бубнение) в зонах, находящихся под большими угла­ми к рабочей оси. Это обусловлено резким уменьше­нием направленности на частотах ниже 300 Гц, вслед­ствие чего уровни звукового давления, создаваемые под громкоговорителем, оказываются значительно выше на этих частотах, чем в остальном диапазоне частот.

Звуковые колонки. Рассмотрим озвучение с помощью звуковой колонки. Расположим ее на высо­те h_k над озвучаемой горизонтальной плоскостью, аку­стическую (рабочую) ось ее направим в удаленную точку с наклоном a = arctg (h_k/l) l — расстояние проекции

Рис. 9.5. К. расчету озвучения плоской поверхности звуковой колонкой: а) при высоком подвесе; б) при оптимальной высоте подвеса; в) при низкой подвеске

точки подвеса колонки на горизонтальную плоскость до удаленной точки. Согласно установившейся методике характеристика направленности звуковой колонки во фронтальной полусфере аппроксимируется полуэллип­соидом, центр которого совпадает с рабочим центром излучателя, т. е. колонки (рис. 9.5), а оси образующих его эллипсов направлены следующим образом: боль­шая — по рабочей оси колонки, а малые — по продольной и поперечной осям выходного отверстия. Значения эксцентриситетов этих эллипсов для колонок даются в справочниках.

Звуковую колонку можно расположить так, что уро­вень звука под колонкой будет меньше, чем в удален­ной точке (рис. 9.5а), равный ему (рис. 9.56) и больше его (см. рис. 9.5в). Первый вариант применяют при зву­коусилении (см. § 9.8), когда под излучателем находит­ся первичный источник звука, второй — преимущественно используется в системах озвучения.

Рис. 9.6. Сравнение неравномерности озвучения при использовании одной колонки (кривая 1) и сдвоенной (кривая 2): а) при одинаковой подводимой мощности и оптимальной высоте подвеса; б) при полной подводимой мощности

Третий вариант применяют, если нет возможности применить второй (например, когда ограничена или задана высота подве­са громкоговорителя).

Излучение в тыльную полусферу у звуковых коло­нок составляет около 20% от излучения во фронтальную, поэтому локализация звукового поля в тыльную полу­сферу для них хуже, чем для рупорных громкоговорите­лей. Звуковые колонки используют для передачи разно­образных программ, так как их качественные показате­ли достаточно высокие. Но они дают меньшую даль­ность озвучения. Поэтому для озвучения больших площадей требуется боль­шее число колонок, чем рупорных громкоговорителей, т. е. озвучение стоит дороже.

Диффузорные и радиальные громкоговорители чрез­вычайно редко используются для сосредоточенных сис­тем, так как их дальность действия невелика из-за низ­кого номинального звукового давления, развиваемого ими.

Звуковое поле для сосредоточенных систем отлича­ется низкой локализацией и чем больше дальность дей­ствия системы, тем дальше находится граница зоны, в которой уровень будет выходить за пределы санитар­ных норм.

ЗОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ.

Зональными называют такие системы, в которых озвучиваемая площадь разбивается на ряд зон, в каждой зоне звуковое поле создается отдельными громкоговорителями.

Зональные системы бывают линейные и пространствен­ные. Первые служат для озвучения длинных, но узких площадей (например, улиц), вторые — для озвучения больших площадей, когда их нельзя озвучить сосредо­точенной системой. Для зонального озвучения широких площадей применяют радиальные громкоговорители. В вертикальной плоскости радиальные громкоговорители имеют диаграмму направленности грушевидной формы (максимум излучения получается под углом á = 60...80° к вертикали). В горизонтальной плоскости диаграмма не направлена.

В зональных системах звуковое поле создается звуковыми колонками, радиальными или рупорными громкоговорителями. Громкоговорители располагают так, чтобы их зоны озвучения частично перекрывались и покрывали всю озвучиваемую поверхность.

Наиболее удобными для зонального озвучения ши­роких площадей являются радиальные громкоговори­тели или веерные групповые системы громкоговорите­лей (несколько звуковых колонок или рупорных гром­коговорителей, расположенных около центральных то­чек частных зон озвучения). При таком расположении громкоговорителей (рис. 9.7) уровень поля на стыке границ соседних частных зон озвучения, по отношению к уровню от действия громкоговорителей своей зоны, повышается на 3 дБ, так как интенсивности от двух громкоговорителей складываются арифметически. В уг­лах зон увеличение будет на 6 дБ (от четырех громко­говорителей). В остальных точках и внутри каждой зо­ны уровень может быть определен по характеристике направленности, но можно сказать, что приближенно уровень на всей границе зоны будет примерно один и тот же. Неравномерность озвучения для радиальных громкоговорителей можно определить, считая их харак­теристику направленности в нижней половине верти­кальной плоскости близкой к сферической (на самом деле получается уменьшение на 5—7 дБ вниз по верти­кали по отношению к углу 50° от нее), так как радиальный громкоговоритель излучает вниз несколько слабее, чем в сторону (см. рис. 6.12б). В зональных системах

появляется опасность возникновения эха из-за большо­го расстояния между соседними громкоговорителями. В первую очередь эхо прослушивается под громкогово­рителем, так как разность хода в этой точке получает­ся максимальной.

Рис. 9.8. Зональное озвучение улицы:

а) звуковыми колонками; б) рупорными громкоговорителями

d — расстояние между громкоговори­телями).

Практически для радиальных громкоговорителей эхо не прослушивается или не является мешающим, а для других громкоговорителей оно воз­можно и поэтому подлежит проверке (рис. 9.8а) Осо­бенно это проявляется при одинаковой ориентации ра­бочих осей рупорных громкоговорителей: разность хода волн получается очень большая, а уровни от громкого­ворителей уменьшаются с расстоянием очень медленно. На рис. 9.8б показано такое расположение громкоговорители и указаны зоны эха, которые получаются очень большими. В таких случаях идут на расстыковку зон озвучения, т. е. заранее планируют необслуживаемые зоны. По существу, в этом случае имеют место несколь­ко зон озвучения централизованными системами Преимуществом рупорных громкоговорителей в зональных системах является их меньшая общая стои­мость перед другими громкоговорителями. Зональные системы по сравнению с сосредоточенными имеют луч­шую локализацию звукового поля, так как размеры частных зон невелики, а за их пределами уровень быст­ро падает.