Задерживать или нет? Вот в чем вопрос… delay_or_not Full view

Задерживать или нет? Вот в чем вопрос…

 

Мерлин ван Вин изучает необходимость добавления громкоговорителей задержки в систему звукоусиления.

Я регулярно читаю на профессиональных форумах сообщения о необходимости добавления громкоговорителей задержки в системы звукоусиления.

Аргумент «за», обычный: восстановление уровня покрытия, в то время как возражения, тоже стандартные: рост бюджета, заметность, увеличение времени на монтаж и настройку, искажение звуковой перспективы, логистика и работа.

Тем не менее, существует серьезное, но часто игнорируемое преимущество развертывания громкоговорителей задержки, которое выходит за рамки простого восстановления уровня.

Схема, показанная на рисунке 1, взята из реального поста на форуме и является залом небольшой церкви. Человек, который разместил этот пост, искал у форумного сообщества информацию относительно наилучшего подхода к разработке подходящей звуковой системы при ограниченном бюджете.

DelayFigure1

Рисунок 1.

Стены и потолок помещения, показанного на рисунке 1, построены из гипсокартона, что предполагает практически отсутствие поглощения средних и высоких частот. Сцена и пол имеют ковровое покрытие. Как правило, большие объемы помещения приводят к увеличению времени реверберации, если увеличение размера не компенсируется добавлением дополнительного поглощения. В этом случае объем помещения достаточно мал, и можно остаться с низким поглощением. И это даже без учёта типично благоприятного эффекта поглощения звука человеческой аудиторией.

Тем не менее, ожидается, что участники аудитории, сидящие вблизи низко-поглощающих поверхностей на умеренных и дальних расстояниях от звуковой системы, будут испытывать сильные отражения на почти одинаковом уровне с прямым сигналом. Если длина пути прямой и отраженной траекторий звука приближаются друг к другу, уменьшаются относительные смещения уровней, и пульсация частотной характеристики, известная как гребенчатый фильтр (comb filter), становится хуже. Каждый раз, когда прямые и отраженные сигналы отменяют друг друга, всё, что остаётся — фоновый шум. Ухудшаются соотношение сигнал/шум (SNR) и разборчивость.

Существует три известных способа борьбы с этим:

1) Не направлять основную систему громкоговорителей на отражающие поверхности, и не располагать места для членов аудитории, которых мы пытаемся обслуживать, прямо перед указанными поверхностями, или рядом с ними. На практике это представляет собой конфликт интересов и практически невозможно, особенно при малых углах направленности.

2) Если мы не сможем избежать направления звука на эти поверхности, следует применить к ним поглотители, или рассеиватели звука. Данный подход, вероятно, повлияет в некотором роде на эстетику, и вероятно, также изменит акустику данного места, что может противоречить другим задачам, таким как события, не требующие звукоусиления, которые только выигрывают от определенного количества естественной реверберации.

3) Применить громкоговорители задержки и направить их путем тщательного позиционирования и прицеливания, чтобы эффективно «обходить» отражающие поверхности.

Прежде чем мы посмотрим на последнее, давайте начнем с рассмотрения главного аргумента в пользу громкоговорителей задержки, а именно: восстановление уровня.

DelayFigure2

Рисунок 2.

Укорачивание пути

В разрезе помещения (Рисунок 2) показано размещение громкоговорителя с соотношением  расстояний до аудитории 5,6: 1 (ослабление уровня — 15 дБ от фронта к тылу), размещенного над сценой, в «самом высоком» положении. Тем не менее, одиночный громкоговоритель может корректно обрабатывать только соотношение сторон не более 2: 1 (если по оси — 100%, то относительное расстояние до ближайшей границы раскрытия – 50%). Даже если мы готовы согласиться с разницей в уровне покрытия 6 дБ, это оставляет нам 3 дБ для задней части аудитории.

Для решения этой асимметрии в вертикальной плоскости потребуется не менее четырех-пяти громкоговорителей, сконфигурированных в асимметрично соединенном точечном источнике или массиве (для линейного массива — шесть громкоговорителей). Оба решения выходят за рамки этой статьи, а также доступного размещения и бюджета.

Другим недостатком подхода с одиночной главной системой является тональная дисперсия. Низкочастотный динамик типичного громкоговорителя не обладает какой-либо направленностью, потому что он производит длины волн, которые в несколько раз превышают его собственный диаметр, поэтому его невозможно направить, просто повернув в нужную сторону. Это конфликтует со средними и высокими частотами, которые можно очень хорошо контролировать с помощью правильного рупора постоянной направленности, позволяя нам направлять звук туда, куда мы хотим.

DelayFigure3

Рисунок 3.

На рисунке 3 показан один громкоговоритель с 50-градусным раскрытием, направленный на заднюю часть комнаты. Падение уровня от фронта к задним рядам в этой части спектра составляет 9 дБ (15 дБ в его диапазоне минус 6 дБ на угловое ослабление), и оно касается и первых рядов. Последний вопрос затрагивает меньшинство аудитории, и лучше всего решается локально, например, при помощи фронт-филлов.

На рисунке 4 изображен нижний спектр того же громкоговорителя. Отсутствие направленности приводит к потере 15 дБ. В данной игре участвуют только расстояние и отсутствие углового ослабления, потому что в этой части спектра нет угла раскрытия. Усиление самой комнаты обычно благоприятствует низким частотам, благодаря накоплению отражений на расстоянии (НЧ-накопление), и вероятно, замедлит скорость потерь НЧ.

DelayFigure4

Рисунок 4.

Но если это оставить неучтенными, разные коэффициенты поглощения приведут к тональной разнице. Если результат в задней части площадки звучание будет слишком «тёмным» (правило, а не исключение), потому что мы одновременно пострадаем от потерь ВЧ воздухе, то громкоговоритель задержки обеспечивает дополнительный бонус, восстанавливая только те частоты, которые отсутствуют. Это уменьшает спектральный наклон. И помните, что, например, хай-хэт не может быть локализован при помощи громкоговорителя задержки.

Больше плюсов

Если получается компенсировать падение уровня не менее, чем на 3 дБ в задней части комнаты, то мы можем разместить аудиторию в пределах зоны падения 6 дБ от верхнего уровня или даже меньше.

DelayFigure5

Рисунок 5.

На рисунке 5 представлен наглядный разрез этого подхода. Основные громкоговорители были слегка наклонены, чтобы ограничить их охват соотношением расстояний 2: 1, вплоть до второго ряда. Громкоговорители задержки позаботились об оставшейся части аудитории, поддерживая основную систему.

На рисунке 6 показана вся сущность этой статьи, и что часто упускается из виду, когда говорят о необходимости применения громкоговорителей задержки, когда точное прицеливание или дополнение поглощения не являются жизнеспособными решениями. Один громкоговоритель со скользящим углом прицеливания, помещая аудиторию в плоскость покрытия, или около неё, при наличии отраженного звука от непоглощающей задней стенки, может только поддерживать уровень своего доминирования в первой половине аудитории.

DelayFigure6

Рисунок 6.

Помимо этого, длина пути прямого и отраженного звука приближается друг к другу, что приводит к выраженному гребенчатому фильтру. Мы не можем ожидать, что основной громкоговоритель достигнет последнего ряда и волшебным образом избежит задней стены. Когда мы приближаемся к задней стене, её присутствие увеличивается. На нашем двухканальном FFT анализаторе это проявляется как уменьшение когерентности относительно соотношения сигнал/шум (SNR).

DelayFigure7

Рисунок 7.

Напротив, прямо-направленный на аудиторию громкоговоритель задержки имеет значительно отличающееся геометрическое отношение к той же самой задней стене. Его увеличенный угол наклона приводит к угловому затуханию вне оси (рисунок 8). Отраженная траектория проходит более длинную дистанцию по сравнению с прямым звуком, и, кроме того, на старте он имеет дополнительную поддержку прямым звуком от основной системы.

DelayFigure8

Рисунок 8.

Таким образом, громкоговоритель задержки будет демонстрировать лучшее соотношение D/R (прямой звук к отраженному), что приносит пользу основной системе громкоговорителей, одновременно восстанавливая уровень и уменьшая тональную дисперсию.

Угол направленности громкоговорителя задержки по отношению к основному громкоговорителю определит отношение, с которым основная система и задержка разрываются по времени (рисунок 9). Очевидно, что должным образом задержанный громкоговоритель, размещенный в линию с основным громкоговорителем, будет ощущаться на одном расстоянии, в то время как некорректное вычисление задержки будет создавать тупиковые ситуации.

DelayFigure9

Рисунок 9.

При выборе правильного положения для громкоговорителей задержки, покрытия, уровень звукового давления и тональная дисперсия должны быть тщательно сбалансированы для улучшения D/R у основной системы, даже в обмен на снижение «синхронности». Если акустическая обработка помещения не является возможной (опять же: рисунок 6), то громкоговорители задержки является жизнеспособной альтернативой для улучшения соотношения D/R для наиболее уязвимой части аудитории.

Эмпирические правила

Чтобы гарантировать, что задержка не локализуется слухом как отдельный громкоговоритель, насколько это возможно, убедитесь, что:

1) Он одинаковый по громкости с основной системой.

2) Он прибывает вовремя. Эффект Хааса требует дифференциальной системы для вычисления смещения времени прибытия. Мы располагаем систему не в вертикальной, а в горизонтальной плоскости. Чрезмерное время задержки приведет к слышимому ухудшению, меньшей эффективности и артефактам, начиная от сильной тональной окраски и, возможно, дискретных эхо-сигналов в зависимости от материала программы.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Если ожидаются большие температурные колебания, влияющие на скорость звука и, следовательно, на временное выравнивание, время задержки должно быть скорректировано.

3) Он звучит так же, как основная система. Как правило, у громкоговорителя задержки меньше путь по воздуху до аудитории, чем путь от основной системы до аудитории. По этой причине основной громкоговоритель теряет на поглощении в воздухе больше ВЧ, чем громкоговоритель задержки. Поэтому последние должны быть немного «темнее». В качестве альтернативы, основные громкоговорители могут быть немного ярче, если это не ухудшит положение аудитории перед ними.

4) НЧ должны быть скорректированы, или даже отрезаны. Большинство помещений испытывают низкочастотное нарастание в задней части комнаты. Эквализация НЧ в громкоговорителе задержки уменьшит тональную дисперсию и одновременно уменьшит обратную циркуляцию НЧ для аудитории перед громкоговорителем задержки.

На рисунках 10 и 11 показаны различия между обоими подходами. Обратите внимание на уменьшение гребенчатой фильтрации в задней части аудитории.

DelayFigure10

Рисунок 10.

DelayFigure11

Рисунок 11.

В заключение

Правильно развернутые громкоговорители задержки будут:

— Поддерживать нужный уровень звукового давления (что не всегда требуется);

— Уменьшать тональные различия в передней и задней частях зала;

-Улучшать соотношение прямого и отраженного звука;

-Отменять гребенчатую фильтрацию;

-Улучшать соотношение сигнал/шум, согласованность и разборчивость.

coda_f

Оригинал материала.