Системи озвучення та звукопідсилення

1.

СИСТЕМИ ОЗВУЧЕННЯ ТА ЗВУКОПІДСИЛЕННЯ
Озвученням називається гучномовне відтворення акустичних сигналів: мовлення,
звукозапису, інформаційних повідомлень в заданих місцях розташування слухачів у
приміщенні або на відкритому просторі.
Звукопідсилення - це озвучення, при якому джерело (приймальний мікрофон)
знаходиться в одному звуковому полі з гучномовцями. На мікрофон в цьому випадку
впливає первинний сигнал і одночасно вторинний від гучномовців, що призводить до
виникнення акустичного зворотного зв'язку.
Системи озвучення та звукопідсилення (СОЗП) - це комплекс технічних засобів,
призначених для передачі, перетворення, відтворення акустичних сигналів за умови
забезпечення заданих рівнів гучності на озвучуваному майданчику.
Системи озвучення та звукопідсилення використовуються тоді, коли потужність
первинних джерел звуку недостатня для створення необхідного рівня гучності в
обслуговуваній зоні.
Системи складаються з джерел акустичних сигналів, мікрофонних і лінійних рівнів,
мікшерів і комутаторів, пристроїв обробки сигналів, підсилювачів потужності і
гучномовців, акустичних систем. Узагальнена структура СОЗП представлена ​на рис. 4.1

2.

Узагальнена структура СОЗП
Апаратна
М
МN
МП
ПП
К
й
К
...
...
ДЗС
Озв. площ.
М
ПОЗ
Системи озвучення та
звукопідсилення
характеризуються такими
параметрами.
1. АЧХ (електронної апаратури
Гм. 1 і акустична).
2. Нерівномірність АЧХ
(електронної апаратури і
Гм. 2 акустична).
3. Коефіцієнт гармонік КГ.
4. Відношення сигнал / шум.
5. Електрична і акустична
Гм. N потужність.
6. Максимальний і
мінімальний рівні звукового
поля, створювані на
слухацьких місцях (Nmax , Nmin)

3.

7. Неоднорідність звукового поля (нерівномірність рівнів): N= Nmax - Nmin.. N допускається для
музичних сигналів 6 дБ, для мовних 8 дБ.
8. Визначення удаваного джерела звуку (УДЗ).
9. Для мовних сигналів - розбірливість і зрозумілість мови.
10. Злитість звучання - це відсутність луни на озвучуваній поверхні
Вимоги до СОЗП
1) Забезпечити максимальні і мінімальні рівні поля.
Максимальний і мінімальний рівні поля - максимальна і мінімальна
величини рівня прямого звуку (тобто, без урахування інтенсивності
відбитого звуку), створювані системою озвучення на озвучуваній поверхні
при підведенні номінальної потужності до гучномовців, що входять в
систему озвучування.
Озвучуваною поверхнею називають поверхню, що проходить на рівні
голів слухачів. Для слухачів, що сидять вважають, що ця поверхня
знаходиться на висоті 1 м від підлоги, а для тих, що стоять - на 1,5 м від
поверхні, на якій стоять слухачі. Величини цих рівнів залежать від
призначення системи озвучення.

4.

Таблиця 4.1 - Оптимальні рівні поля і нерівномірність озвучення
Мінімальний рівень
поля, дБ
Відтворення музики та театральних ефектів
100
Максимальна
нерівномірність
озвучення, дБ
6
Звуковий супровід кінофільмів в кінотеатрах
100
6
Відтворення музики в концертних залах
95…105
6
Відтворення музичних програм
94…96
6
не менше 90 дБ
6
Відтворення спеціальних програм (танці, гімнастика і ін.)
94…96
8
Підсилення мови (для низьких рівнів шуму)
80...88
8
Відтворення музичного фону на відкритому просторі в
зоні гуляння і відпочинку
65…75
8
Призначення установки
Відтворення
зі
створенням
симфонічного оркестру не менше
ефекту
звучання

5.

Максимальний рівень звукового тиску на слухацьких місцях вибирається з наступного
умови:
Lmax=Lш+Lпр+D,
де Lш - рівень шуму, який визначається акустичними шумами (оптимально 45 дБ),
Lпр - рівень перевищення шумів мінімальним корисним сигналом,
D - динамічний діапазон звукових сигналів.
Якщо Lmax з урахуванням рівня шумів і з урахуванням Lпр більше припустимого (120 дБ),
необхідно знижувати динамічний діапазон сигналу.
2) Забезпечити нерівномірність озвучення.
Нерівномірність озвучення - різниця між максимальною і мінімальною величинами
рівня поля в межах озвучуваної поверхні.
3) Забезпечити мінімальну нерівномірність ЧХ.
Нерівномірність частотної характеристики системи озвучення в основному
визначається нерівномірністю частотної характеристики електричної апаратури та
частково загасанням в повітрі (при поширенні звуку на великі відстані).
4) Зменшити акустичні шуми (в межах озвучуваної поверхні), створювані публікою,
різними агрегатами, включаючи транспорт і т.д., особливо враховується при
розрахунку зрозумілості мови.

6.

Забезпечити злитість звучання (особливо для музичних програм).
Злитість звучання - відсутність помітної луни. Для мовних передач відлуння не повинно
знижувати зрозумілість мови.
Типи систем озвучення та звукопідсилення
За принципом розміщення гучномовців розрізняють наступні системи:
1. Зосереджені (централізовані)
2. Зональні (децентралізовані)
3. Загальнозональні
4. Розподілені
5. Комбіновані
У зосередженій системі (рис. 4.2) звук випромінюється одним або декількома
гучномовцями, розташованими в одному місці або на невеликій відстані один
від одного.
Переваги: легко локалізується джерело звуку.
Недолік: велика нерівномірність звукового поля на озвучується майданчику.

7.

Зосереджена система СОЗП
Зональна система СОЗП
У зональній системи (рис. 4.3) кожна група
гучномовців обслуговує свою зону.
До зональних систем відносяться системи
До зосереджених систем відносяться системи, що озвучення, що являють собою зосереджені системи,
мають розміри (відстань між крайніми гучномовцями) в кожна з яких обслуговує в основному свою зону
кілька разів менші відстані від них до найближчих озвучення. Ці зони, як правило, стикуються між
слухачів.
собою. На стиках зон складаються інтенсивності від
При цьому якщо відстань між сусідніми гучномовцями
більше довжина звукової хвилі в переданому діапазоні найближчих гучномовців. На лініях стику, якщо
частот, то в кожній точці звукового поля складаються гучномовці створюють однакові інтенсивності,
інтенсивності звуку або квадрати звукових тисків, що рівень збільшується на 3 дБ, в кутах зон - на 6 дБ.
2
2
2
створюються кожним гучномовцем: p p1 p 2 ... Переваги: ​більш рівномірні рівні сигналів на
При близькому розташуванні однакових гучномовців слухацьких місцях.
(майже впритул) складаються звукові тиски:
Недолік:
неможливо
локалізувати
місце
p p1 p2 ...
розташування джерела звуку

8.

Загальнозональна система СОЗП
У загальнозональній (рис. 4.4) системі
гучномовці розташовані в різних місцях але
випромінюють енергію в одну й ту ж саму
зону. Створюється враження звучного
простору, так як звук сприймається з різних
напрямків.
Недолік: можлива поява заважаючого
відлуння через роздільне сприйняття сигналу
від різних гучномовців. Що б його не було,
часовий інтервал повинен бути менше 40 мс.
Комбінована система передбачає
використання кількох розглянутих вище
систем.
Для озвучення великих зон розташування
слухачів, коли немає необхідності в локалізації
джерела звуку, використовується розподілена
система озвучення (рис. 4.5). Наприклад: лінійки
гучномовців уздовж стін.
До розподілених систем відносяться системи
озвучення, в яких гучномовці розподілені по
всьому озвучуваному простору або приміщенню
і для яких рівні поля в кожній точці поля
визначаються сумарною дією всіх або більшості
гучномовців, що входять в систему.

9.

Гучномовці для СОЗП
Головною ознакою, що визначає вибір гучномовців для СОЗП є характеристики
спрямованості.
Для досягнення малих нерівномерностей озвучення велику роль відіграють
характеристики спрямованості гучномовців.
Для звукофікації гучномовці за спрямованістю ділять на чотири типи:
неспрямовані (ненаправлені), звукові колонки, рупорні і радіальні
гучномовці.
До ненаправлених відносять дифузорні гучномовці невеликих розмірів. Їх
застосовують для звукофікації невеликих за розмірами об'єктів. Для цього
використовують малопотужні гучномовці.
Радіальні гучномовці (рис. 4.10)
Радіальні гучномовці, що випускаються для звукофікації просторових зональних
систем, мають характеристику направленості в формі шляпки гриба: кругова
діаграма спрямованості в горизонтальній площині і сплющена у вертикальній
площині, причому випромінювання вгору дуже мало, а вниз - на 6 дБ менше
ніж під кутом 70 ° до вертикальної осі. Більш підходящої апроксимації поки
немає.

10.

ХН радіальних
гучномовців
70 0
0 дБ
0 дБ
6 дБ
Звукові колонки
Для озвучення та звукопідсилення використовуються звукові
колонки до 100 Вт.
Звукові колонки потужністю 0,5...100 Вт і більше за винятком
(звукофікації віддалених зон) ставляться на вузьку базу і тому
їх спрямованість у вертикальній площині значно більше, ніж в
горизонтальній.
Характеристика спрямованості звукових колонок
багатопелюсткова, але для спрощення розрахунків вона
замінюється обвідної цих пелюсток і тому має вид
напівеліпсоїда в передній напівсфері і сферичної - в задній,
звуковий тиск на 180 ° становить приблизно 20% від звукового
тиску на осі (0 °). Діаграма направленості в передній півсфері
апроксимується напівеліпсом в вертикальної і горизонтальній
площинах, що проходять через вісь колонки, а центри еліпсів
розташовуються в робочому центрі колонки.
У більшості випадків bГ>bВ.

11.

o
70
b
ХН звукових колонок
a
bB2
еВ 1 2 ;
a
bГ2
еГ 1 2 .
a
c
e 1
fd
2
Як і прийнято, ці еліпси характеризуються
ексцентриситетами ев і ег відповідно у вертикальній і
горизонтальній площині.
Малі осі напівеліпса у вертикальній і горизонтальній
площинах, що проходять через акустичну вісь, визначають
ексцентриситет гучномовця.
Величини ексцентриситетів залежать від частоти (тобто,
довжини хвилі) і відповідних розмірів колонки.
с = 340 м / с; d - відповідний розмір колонки (висота або
ширина), м; f - частота, Гц (зазвичай 500 Гц).
Якщо колонку ставлять одну на іншу або кілька колонок
один на одну, то в першому наближенні результуючий
ексцентриситет визначається з формули
2
2
n 1 e1
eв
n
де n - число колонок; e - ексцентриситет одиночній колонки.
Іноді колонки ставлять одну біля одної, тоді результуючий
ексцентриситет в горизонтальній площині буде визначатися за
аналогічною формулою.

12.

Усереднені значення ексцентриситетів гучномовців
Тип
Габаритні
розміри, мм
2КЗ-6
6КЗ-2
8КЗ-4
10КЗ-2
15КЗ-6
25КЗ-6
394 132 94
520 230 140
423 188 124
775 365 255
651 301 179
1320 307 260
25КЗ-7
25КЗ-12
50КЗ-5
50КЗ-3М
974 340 280
730 280 210
1280 340 230
1480 394 294
100КЗ-2
100КЗ-11
100КЗ-13
Круглые
Сдвоенные
Робочий
діапазон, Гц
Нерівномірність
ЧХ, дБ
Звукові колонки
300…7000
15
160…18000
15
150…8000
15
15
80…12500
15
80…10000
15
80…14000
63…16000
80…10000
18
18
15
15
1310 610 460
1433 320 270
1280 340 280
100…10000
80…10000
15
15
18
500
1150 500
Рупорні гучномовці
200…4000
15
200…4000
15
Середній
стандартний
звуковий тиск, Па
ег
ев
0,85
0,4
0,85
0,5
0,9
0,65
0,9
0,89
0,9
0,902
0,965
0,955
0,983
0,9
0,9
0,87
0,91
0,91
0,97
0,962
0,982
0,985
0,4
0,7
0,9
0,9
0,91
0,982
0,984
0,982
0,75
1,5
0,77
0,77
0,77
0,95
0,3
0,5
0,5
0,3

13.

Рупорні гучномовці
Рупорні гучномовці мають паспортну потужність 10...100 Вт і більше
(потужні гучномовці використовуються для спеціальних цілей:
оповіщення, озвучення віддалених і далеких зон до 10 км). Більшість
рупорних гучномовців, що застосовуються для звукофікації, мають круглий
вихідний отвір, але при комбінації двох і більше рупорних гучномовців,
що встановлюються один на одного, виходить рупорний гучномовець,
еквівалентний рупорному гучномовцю з прямокутним вихідним отвором.
Характеристика спрямованості рупорного гучномовця апроксимується
еліпсоїдом, вершина якого знаходиться в робочому центрі
випромінювача, тобто, приблизно в центрі вихідного отвору рупора. Для
круглих рупорів характеристика спрямованості має вигляд еліпсоїда
обертання. Діаграми спрямованості мають вигляд еліпсів.
Ексцентриситети цих еліпсів, як і для звукових колонок, для вертикальної і
горизонтальної площин, що проходять через вісь рупора, позначаються як
ев і ег (для круглих отворів ев = ег). Вони залежать від частоти і розмірів
отвору рупора.

14.

ХН рупорних гучномовців
a
ХН суміщених рупорів
b
DH
Для розрахунків рівнів звукового поля звичайно користуються усередненими
значеннями цих ексцентриситетом в робочому діапазоні частот (250...4000 Гц). На
низьких частотах рупорні гучномовці випромінюють досить значну потужність і назад (в
тильну півсферу). Для найбільш часто застосовуваних рупорних гучномовців в табл. 4.2
наведені усереднені значення ексцентриситетів. Як показано в таблиці, ексцентриситети
мають два значення 0,77 (круглий рупор або вузька база здвоєного рупорного
гучномовця) і 0,95 (широка база рупора).
Для поліпшення спрямованості гучномовця використовуються суміщені рупори (рис.
4.7). В цьому випадку рзв ос 2рзвГм. У разі прямокутних отворів рупора еГ еВ.
Застосовуються комірчасті або віялові рупора.

15.

Особливості озвучення відкритих просторів
До відкритих просторів відносяться: вулиці і площі, спортивні
майданчики, стадіони, відкриті перони, зелені театри і літні естради, зони
гуляння і відпочинку.
До особливостей відносяться:
- відсутність відбиттів, хоча обов'язково є відбиття від землі, сусідніх
будівель, нерівностей;
- залежність від кліматичних і атмосферних умов, облік затухань в повітрі;
- високий рівень акустичних шумів (транспорт, публіка і т.д.);
- локалізація звукового поля (зменшення рівня поля при видаленні від
зони озвучення)
- можливість появи луни або від дії джерела звуку, розташованих на
відстані більш ніж 17 м або внаслідок відбиття звукових хвиль від
предметів, що перевищують довжину звукової хвилі.
В основному використовуються рупорні гучномовці.

16.

Особливості озвучення приміщень
Крім того що в приміщеннях обов’язково присутні ревербераційні перешкоди і
перешкоди від дифузного звуку, що має рівень вище рівня прямого звуку, вони
мають ряд специфічних рис, які слід враховувати при їх озвученні.
До цих особливостей відносяться:
1) наявність відбиттів від обмежувальних поверхонь з невеликим запізненням
по відношенню до прямого звуку, що підвищує ефективність систем озвучення;
2) обмеження висоти підвісу через стелі;
3) як правило, менші розміри озвучуваних площ в порівнянні з відкритим
простором.
4) обмеження відстані до джерел випромінювання звукових сигналів
(гучномовців).
Для озвучення приміщень використовують зосереджені і розподілені системи.
Зональні системи застосовуються рідко, якщо не брати до уваги, що
використання окремої системи для озвучення балконів і лож є зональною
системою. Правда, в дуже великих приміщеннях (типу виставкових) іноді
застосовують зональну систему.
В основному використовуються звукові колонки, дуже рідко рупорні
гучномовці.

17.

ЗОСЕРЕДЖЕННЯ СИСТЕМИ ОЗВУЧЕНІ
Для створення зосереджених систем озвучення використовують в
основному рупорні гучномовці та звукові колонки, рідше - радіальні
гучномовці і дуже рідко (тільки для невеликих об'єктів) - дифузорні
гучномовці.
РУПОРНІ ГУЧНОМОВЦІ
Якщо довжина поверхні, що озвучується невелика (до 25 м), то частіше
застосовують рупорні гучномовці з круглим рупором. Для більш довгих
вузьких об'єктів (наприклад, вулиць) доцільніше застосовувати рупорні
гучномовці з прямокутним вихідним отвором рупора, встановлюючи
рупор на коротку базу.
Якщо встановити три або чотири рупорних гучномовця один над іншим, то
можна ще більше збільшити направленість і дальність дії системи. Але
при цьому вийде значна залежність спрямованості озвучення від частоти
і, як наслідок, значне збільшення нерівномірності озвучення на високих, а
іноді і на середніх частотах.

18.

При озвученні вісь рупора зазвичай направляють в віддалену точку озвучуваної
поверхні.
Якщо озвучувана поверхня плоска і горизонтальна, то кут нахилу осі рупора по
відношенню до горизонталі визначиться з рівняння
h
tg 0
г-с
x0
hг-с zгр z0 - висота підвісу гучномовця над озвучуваною площиною;
z0 - висота площини, що озвучується; zгм - висота підвісу гучномовця над поверхнею
підлоги; a x02 hг-с2 - відстань від гучномовця до віддаленої точки озвучуваної
площини; х0 - проекція лінії а на горизонтальну вісь.
При такому розташуванні гучномовця діаграма спрямованості у вертикальній площині
hг-сeв2ctg 0
x0eв2
буде перетинати озвучувану площину в точках х1 і х0, де
x1
1 1 e ctg 0
2
в
2
x02
1 1 e 2
hг-с
2
в
а лінія перетину еліпсоїда з озвучуваною поверхнею має вигляд еліпса з осями
a ' x0 x1 b ' a ' 1 eг2 cos 2 0
де ев і вг - ексцентриситети еліпсоїда, тобто, діаграми спрямованості в поздовжньому і
поперечному перетинах рупора.

19.

Розташування рупорного гучномовця при озвученні плоскої поверхні (на нижній
проекції показаний еліпс, що обмежує обслуговувану зону на озвучуваній поверхні)
z
Зона озвучення
гучномовця
hГм
а
b
c
r
x1
0
Lmax
xm
Lmin
x
x0
0
Lmin
а'
0
b'
Lmin
Lmax
x1
Lmin
y
xm
Lmin
Lmin
x
x0
Звуковий тиск на всьому периметрі еліпса, що
обмежує зону озвучення, буде однаковим і
дорівнюватиме звуковому тиску в віддаленій
точці, тобто в цих точках всюди буде рівень
pmin
Lmin 20lg
20lg pmin 94
p1
p0
pmin
a
Усередині еліпса рівень буде вище, ніж по його
периметру. Максимальний рівень буде в точці з
координатою
2
x0
1 ctg 0
xm
2
ctg 0 1 1 e 2 ctg 2
в
0
Різниця між рівнем в цій точці і в віддаленій
дорівнює нерівномірності озвучення в межах
еліпса. Якщо зона озвучення збігається з цим
еліпсом, то ця різниця буде нерівномірністю
озвучення на площині, що озвучується
L Lmax Lmin 20lg 0,5 1 1 1 eв2 ctg 2 0

20.

Поза еліпса озвучення, в тому числі і на ділянках, що лежать між цим еліпсом і проекцією
точки підвісу на горизонтальну площину, рівень нижче, ніж у віддаленій точці, тобто, ця зона
не обслуговувана. При необхідності її озвучення застосовують додаткові гучномовці ближньої
дії.
Чим нижче підвішений гучномовець (точніше, чим менше кут підвісу), тим більша
нерівномірність озвучення, але менше необслуговувана зона поблизу гучномовця
У будь-якій точці проекції осі гучномовця на озвучувану площину рівень буде відрізнятися від
рівня в точці упору осі гучномовця в цю площину і складатиме:
1 e
1 XX 1 X
1 XX 0 X 0 X
2
2
2
в
x0
x
X
ctg 0
L L0 20 lg
X
ctg
0
2
hг-с
hг-с
0
0
0 - кут між віссю гучномовця і віссю х, - кут між напрямком на задану точку і віссю
гучномовця.
Зауважимо, що цей вираз є загальним для всіх точок, що лежать на проекції гучномовця на
вісь х причому в точках, що лежать всередині еліпса озвучення, цей рівень більше L0, а поза
ним - менше.
Якщо точка х буде збігатися з точкою хm то рівень буде максимальним. Різниця Lm - L0 буде
давати нерівномірність озвучення в еліпсі озвучення. Рівень в точці x1 дорівнюватиме рівню в
точці упору вісь, тобто Lх1 = L0.

21.

Якщо зменшити висоту підвісу, але одночасно взяти
гучномовець з більшою спрямованістю в вертикальній
площині (див. криву 3), то можна зберегти розмір
обслуговуваної зони і зменшити нерівномірність
озвучення.
2
3
r
r
0 x1-2 x1-1
02
Якщо зменшити висоту підвісу гучномовця з h1 до h2 (рис.
8.5), то збільшиться нерівномірність озвучення, але при
цьому зменшиться обслуговувана зона з x1,1 до x1,2 (див.
криві 1 і 2).
1
01
Необхідну висоту підвісу гучномовця над озвучуваною
площиною при заданій координаті віддаленої точки і
нерівномірності знайдемо з формули
1 eв2
hг-с x0
2
0,05 L
2 10 1 1
z
hГм2
X0
1 eв2
Lx 0 L0 20lg
1 X 02
1
hГм1
Під гучномовцем (x=0) цей рівень буде:
2
Вплив висоти підвісу при однаковій
спрямованості рупорного гучномовця (криві 1 і
2) та вплив спрямованості при однаковій
висоті підвісу (криві 2 і 3) на нерівномірність
озвучення
x0
x

22.

Якщо поставити гучномовці один над іншим, то такою
системою можна обслужити вдвічі більшу довжину і
ширину площі (тобто вчетверо більшу площу), а
нерівномірність озвучення і висота підвісу при цьому
будуть приблизно такими ж, як для одного гучномовця з
простими розмірами.
Ексцентриситет діаграми спрямованості в вертикальні
площині для здвоєного гучномовця розраховується за
формулою
1 e2
eв2 1
в1
4
де ев1 - ексцентриситет для одного гучномовця.
Ексцентриситет еліпса для n гучномовців, що встановлені
один на одного
2
1 e
e 1
в1
n2
Якщо поверхня озвучення має криволінійну твірну,
наприклад, в разі озвучення великих стадіонів (рис. 8.6),
то в такому випадку вісь гучномовця також спрямовують в
віддалену точку на кордоні зони озвучення.
Lmin
z
w
Lmax
Lmin
x
u

23.

Для розрахунку звукового тиску в різних точках звукового поля і нерівномірності
озвучення використовують метод координат.
Для цього центр координат розташовують в робочому центрі випромінювача (в центрі
вихідного отвору рупора), вісь u поєднують з робочою віссю випромінювача, вісь w - з
поздовжньою віссю площині випромінювача, а вісь v - з її поперечною віссю (див. рис.
8.7). У точці з координатами u, w і v звуковий тиск
p1u
z
Гм
u1
-w
1
0
y
мо
вц
я
Озвучувана поверхня
zг
уч
но
M1
2
2
v
w
u2
2
1 eг 1 eв2
де р1 - звуковий тиск на відстані 1 м від
центру координат, тобто від робочого
центру випромінювача.
u0, v0=0
w0=0
x
v1
v
hг-гм
Віс
ьг
hп-г
hгм=hп-гм
zгм
p
w
x0=хв.г.
x1=хб.г.
Зона розміщення
глядачів
u
u x cos hгр z sin
v y
w x sin hгр z cos

24.

Для зручності розрахунків зазвичай задають координати озвучуваної поверхні в
прямокутній системі x, y і z (x - по довжині, y - ширині і z - висоті поверхні), а потім
переходять до координат u, w і v .
hг-с hгр hу-с
tg
х0
x0
- координата точки робочого центру випромінювача
(гучномовця); hг-с - висота робочого центру випромінювача над головами віддаленого
слухача; hв-с і x0=xmax - координати віддаленої точки озвучуваної поверхні.
У тих випадках, коли є характеристика спрямованості гучномовця і видно, що вона
відхиляється від ідеалізованої (еліпсоїдальної), користуються такою формулою:
p1
p
u2 v 2
u2 w 2
u
w
v
в arctg
Rг ( г )
Rв в
г arctg
Rв в
Rг г
u
u
- радіуси-вектори діаграм спрямованості в поздовжній (вертикальній) і поперечній
(горизонтальній) площинах, що проходять через робочу вісь гучномовця;

25.

Озвучення рупорними гучномовцями через їх низькі якісні показники застосовують
тільки для передачі мовної інформації. Їх використовують і для передачі музичних
програм під час демонстрацій, мітингів і т.п., коли рівень акустичних шумів великий та
інші спотворення непомітні. Рупорні гучномовці мають високий номінальний звуковий
тиск, тому ними можна озвучувати великий простір з однієї точки. (Рупорний
гучномовець 100 ГРД має номінальне звуковий тиск 48 Па, тобто, на відстані 240 м
створює тиск близько 0,2 Па, що відповідає рівню звуку 80 дБ, який визначає дуже
гучну розмову на відстані 1 м.) Озвучення рупорними гучномовцями дає погану
локалізацію звукового поля у фронтальній півсфері.
Рупорні гучномовці, мають хорошу осьову концентрацію випромінювання, і тому їх
випромінювання в тильну півсферу невелике, що дає можливість хорошої локалізації
поля в цій півсфері (можна розташовувати гучномовці близько до житлових приміщень
без небезпеки перевищення санітарних норм). Одним з недоліків систем озвучення
рупорними гучномовцями є підкреслення ними низьких частот (бубніння) в зоні під
гучномовцями, що обумовлено різким зменшенням направленності на частотах нижче
300 Гц.
Достоїнство - високий звуковий тиск (тобто, можна забезпечити більшу площу
озвучення).

26.

ЗОСЕРЕДЖЕНІ СИСТЕМИ ОЗВУЧЕННЯ ІЗ ЗВУКОВИМИ КОЛОНКАМИ
Акустичну (робочу) вісь звуковий колонки направляють в віддалену точку озвучується
поверхні з нахилом , де
hк-с
tg
x0
х0 - відстань проекції точки підвісу гучномовця на горизонтальну площину до
віддаленої точки, hк-с - висота підвісу колонки над озвучуваною поверхнею.
Так як характеристику спрямованості звукової колонки у фронтальній півсфері
апроксимують напівеліпсоїдом, центр якого збігається з робочим центром
випромінювача, тобто колонки (рис. 8.8), то осі напівеліпса направлені наступним
чином: велика - по робочій осі колонки, а мала - по повздовжній і по поперечній осях
вихідного отвору. Відповідно малі осі еліпсів в діаграмах спрямованості в подовжній і
поперечній площинах, що проходять через акустичну вісь, визначатимуть
ексцентриситет цих еліпсів
2
2
bв
eв 1 2
a
bг
eг 1 2
a

27.

b
z
Озвучувана
поверхня
a
Перший варіант (рівень під колонкою менше
ніж в віддаленій точці) застосовують, коли під
випромінювачем знаходиться первинне
джерело звуку (характерно для
звукопідсилення),
другий найбільш часто застосовують в
системах озвучення;
третій - якщо немає можливості застосування
другого варіанту (наприклад, коли обмежена
або задана висота підвісу гучномовця).
hк
Звукову колонку можна розташувати так, що
рівень під колонкою буде менше, ніж в
віддаленій точці (див. рис. 8.8, а), що
дорівнює йому (див. рис. 8.8, б) і більше його
(див. рис. 8.8, в). При цьому у всіх точках, що
знаходяться всередині еліпса озвучення,
рівень буде вище, ніж в точках, що лежать на
самому еліпсі.
0
Lmax
Lmin
c
xm
Lmin
x0
Е
0
y
x
Зона озвучення
гучномовця
a'
c
Lmax
x0
Lmin
x

28.

Якщо колонка має велику спрямованість, то
відповідно другому варіанту її слід підвішувати
нижче. При цьому нерівномірність озвучення
майже не змінюється (прагне до 3 дБ).
b
0
Lmin
Lmax
xm
Е
0
Lmin
x0
x
Зона озвучення
гучномовця
a'
Lmax
x0
b'
h к-в.с x0
1 eв
2eв2 1
Озвучувана
поверхня
a
z
hк
Для другого варіанту (рівень під колонкою
дорівнює рівню у віддаленій точці)
a ' x0 a cos 0
а точка з максимальним рівнем знаходиться у
середині еліпса озвучення. При цьому
нерівномірність рівнів L 10lg 2e 2
в
Ширина еліпса озвучення, тобто значення малої
осі цього еліпса
b ' a cos 0 1 eг2
Зона озвучення повинна вписуватися в цей
еліпс.
Висота підвісу колонки над озвучуваною
площиною в цьому випадку (другий варіант
підвісу ЗК)
2
Lmin
x

29.

z
hк
Озвучувана
поверхня
Lmax
xm
0
Lmin
x0
x
Е
Зона озвучення
гучномовця
Lmax
0
xm
y
x
x0
Lmin
Застосування здвоєних колонок (поставлених одна над іншою) дозволяє збільшити
спрямованість (діаграма спрямованості у вертикальній площині стискається удвічі) і
одночасно підвищити звуковий тиск на осі удвічі. З'являється можливість збільшити
довжину озвучуваної зони майже при тій же нерівномірності озвучення. При цьому
ширина озвучуваної зони також розширюється майже удвічі (див. рис. 2.2, б), а площа
озвучуваної зони – майже вчетверо.

30.

2
0
Lmin
1
2
1
hк2
hк1
1
2
Lmax
xm
1,2
a'
0
eв1<ев2
Озвучувана
поверхня
Lmin
x0
2
1
x
1
0
1
Озвучувана
поверхня
2
Lmin
l1
x
l2
ег1=ег2
2
Зона озвучення
гучномовця
Lmax
eв1<ев2
2
hк
z
l2 =2l1
z
x
ег1=ег2
1
x
0
x0
Lmin
y
y
Вплив гостроти спрямованості колонки на нерівномірність озвучення (а) і порівняння
озвучуваної поверхні при використанні однієї колонки (крива 1) і здвоєної (крива 2),
що працюють на повну потужність (б)

31.

У будь-якій точці проекції осі звукової колонки на озвучувану поверхню рівень
1 XX 0
2
L L0 L L0 10 lg
X X0
1 e
1 X
2
в
2 2
0
2
x0
ctg 0
hг-с
x
X
ctg
hг-с
X0
0 - кут між віссю гучномовця й віссю х, - кут між напрямом на задану точку
розміщення слухача й віссю х.
Цей вираз є загальним для всіх точок, що лежать на проекції осі звукової колонки на
озвучувану поверхню, причому усередині основного еліпса озвучення рівень вище, ніж
в точці упору осі в цю поверхню, а поза ним – менше. Якщо точка х співпадає з точкою
хм, то рівень вище L0 на величину нерівномірності озвучення. Під звуковою колонкою
X 02
(x=0) рівень
1
1 eв2
L L0 L L0 10lg
2 2
1 X 0
2
1
L 10lg
X0
1 eв2
1 X
2 2
0
- зниження рівня сигналу під гучномовцем по відношенню до рівня
в точці розташування віддаленого слухача.

32.

eв2 x0
xm
1 1 eв2 X 02
Координата точки максимального рівня для однієї колонки
2eв2
x1 x0
1
2
2
1 1 eв X 0
2
2
Координата точки, в якій рівень дорівнює рівню в точці х0
Довжина великої осі основного еліпса озвучення
1 e 1 X
a x x 2x
1 1 e X
2
2
в
0
ширина еліпса озвучення (мала вісь еліпса)
1
0
0
2
в
2
0
eг X 0
b a 1
1 X 02
Якщо форма озвучуваної поверхні складна, то розрахунок рівнів на ній і визначення
нерівномірності озвучення можуть бути зроблені методом координат. Для цього осі
координат суміщають з осями еліпсоїда, який апроксимує характеристики спрямованості
гучномовця. Точки на озвучуваній поверхні задають в системі координат x, y, z, а потім
переходять від них до координат u, v, w за допомогою формул:
u x cos 0 hк z sin 0
v y
w x sin 0 hк z cos 0

33.

де 0 – кут підвісу, визначуваний з
формули
z
tg 0 h к-в.с x0 hк hв.с x0
Гм
p
p1
2
2
2
v
w
u
2
1 eг 1 eв2
2
; р
zгм
Віс
ьг
hп-г
zг
уч
но
мо
вц
я
Озвучувана поверхня
v
hг-гм
hгм=hп-гм
hк – висота розташування робочого центру
випромінювача колонки над рівнем підлоги
першого ряду слухачів, що відповідає
координаті zк; hв.с – висота розташування
віддаленого слухача озвучуваної поверхні
(останнього ряду), що відповідає координаті
віддаленої точки zв.с; hк-в.с – висота
розташування робочого центру
випромінювача над головою віддаленого
слухача.
За такої умови звуковий тиск в точці з
координатами u, v, w визначатиметься
2
виразом
w
x
x0=хв.г.
0 x1=хб.г.
u
Зона розміщення
глядачів
y
Розташування систем координат х, у, z та u, v,
p1
w у загальному випадку
2
2
v
w
u2
2
1 eг 1 eв2

34.

А рівень
L 10 lg p 2 94
2
p
2
У разі наявності характеристики спрямованості
колонки
і
u 2v 2
p12
u2 w 2
2
u
Rг2 г Rв2 в
.
Rв в
Rг г - радіуси-вектори діаграми спрямованості у відповідних площинах,
w
v
в arctg
г arctg
u
u
Для декількох звукових колонок, що стоять не поряд, але все таки на відстанях, значно
менших відстаней до найближчих слухачів, звуковий тиск визначають по методу
координат з подальшим підсумовуванням по інтенсивності, тобто
p
p12 p22 p32 ...
Відстань між ними визначають, виходячи з нерівномірності озвучення по координаті y.
Якщо нерівномірність Lу для першого ряду не перевищує заданої, то для більш
видалених рядів вона буде менша за неї. Відстань між сусідніми однаковими
колонками обчислюють за формулою
2
d 2w 10
0,1 Ly
1 e
1
1 e
г
2
в

35.

Вищенаведені формули дають можливість визначення рівня у фронтальній півсфері
випромінювання. Випромінювання в тильну півсферу у звукових колонок складає
близько 20 % випромінювання у фронтальну, тому локалізація звукового поля для
тильної півсфери для них гірше, ніж для рупорних гучномовців.
Для звукових колонок рівень в тильній півсфері обчислюють за формулою
Lт Lф 14
(Lф – рівень у фронтальній півсфері на такій же відстані від колонки).
Звукові колонки використовують для передачі різноманітних програм, оскільки їх
якісні показники достатньо високі. Але вони дають меншу дальність озвучення за
рахунок меншого, у порівнянні з рупорним гучномовцем, звуковим тиском.
nf – кількість частотних смуг;
Рн - номінальна потужність, Вт (НЧ/СЧ/ВЧ);
Рпік – пікова (або довготривала) потужність, Вт;
f -10 дБ - частотний діапазон із спадом АЧХ на 10 дБ,
Гц…кГц;
f -3 дБ - частотний діапазон із спадом АЧХ на 3 дБ,
Гц…кГц;
f розд – частота (частоти) розділення кросовера, кГц;
Rном – номінальний опір, Ом;
Рн - номінальна потужність, Вт;
Ргр.ш – гранична шумова потужність, Вт;
LEx - рівень характеристичної чутливості, 1Вт/1м, дБ (НЧ/СЧ/ВЧ);
Lмакс – максимальний рівень звукового тиску при номінальній потужності, дБ;
рст - стандартний тиск, Па;
рн - номінальний тиск, Па;
R( г)/R( в) - кут спрямованості по горизонталі/вертикалі, ;
В Ш Г - габарити, мм;
ег, ев – ексцентриситети еліпса характеристики спрямованості у
горизонтальній та вертикальній площинах.
Ех - характеристична чутливість, Па;

36.

Загальні параметри гучномовців та акустичних систем закордонного виробництва
KCS S-8902
nf,
шт
3
Рн,
Вт
800/400/400
Рпік,
f -10 дБ, f розд,
Вт
Гц…кГц
кГц
1600/400/400 30…20 0,4/1,3
KCS S-8801
3
800/240/240
KCS S-2400
2
KCSS-1800
Тип
Ех,
дБ
101/110/110
1600/480/480 30…20
400
800
2
400
KCS S-1200
2
KCS SR-8-2
4/8/8
Вага,
кг
99
заекранна
Рн,
Вт
800
LEx
дБ
101
73,8
заекранна
800
101
90/40
4
58
400
97
90/40
99
8
37
400
99
90/90
1,2
98
8
24
400
98
90/45
40…20
2,5
90
8
8
заекранна/
просторова
заекранна/
просторова
заекранна/
просторова
просторова
В Ш Г,
мм
2690x630x47
0
1990x630x47
0
1300x630x47
0
1310x630x26
0
680x440x360
0,38/1,7 101/110/110
4/4/4
35…20
0,8
97
800
30…20
0,9
400
800
40…20
2
100
200
100
90
100/100
420x260x220
KCS SR-12-N
2
300
600
50…20
1,5
97
8
17
просторова
300
97
90/60
500x530x270
KCS SR-29
2
400
1600
50…20
-
99
8
19.3
400
99
90/50
620x400x370
2
360
1440
50…20
-
96
8
18.8
360
96
100/100
660x400x352
MAG SCR-210
2
450
1800
50…20
97
8
13
просторова
стельова
просторова
стельова
заекранна
KCS SR-50
450
97
129,5
80/60
637x317x236
MAG SCR-335L
3
2000/300/100
101,5
4/8/8
115
заекранна
2000
101,5
140,5
MAG SUR 6
2
150
8000/1200/40 50…18
0
600
90…18
93
8/16
5
просторова
150
93
121
MAG SCR 3
3
500/150/100
1000/300/200 60…18
99/107
8/8
заекранна
750
99
135
MAG SUR 20
2
400
1600
50…18
96
8/16
17
просторова
400
96
128
JBL JRX115
2
250
1000
38…16
1,6
98
8
27,4
заекранна
250
98
128
JBL 3310
2
75
300
40…20
2,5
89
8
13
просторова
75
89
0,4/1,5
Rном
Призначення
Lмаксд рст, рн,
Б
Па Па
R( г)/
R( в),
90/40
2264x600x54
0
344x246x186
1545х560х38
6
592х402х298
90/50
699х460х432
100/100
483х446х267
ег
ев

37.

Загальні параметри гучномовців та акустичних систем виробництва СРСР
Тип
f -10 дБ,
Гц
6АС-221
10АС-221(S30)
15АС-109
25АС-109
25АС-131
35АС-012 (S90)
35АС-021
50АС-5
75АС-001
100АС-003
100АС-063
63…18 000
50…18 000
40…20 000
50…20 000
40…25 000
31,5…25 000
25…31500
20…20 000
25…31 000
20…30 000
25…25 000
10КЗ-2
25КЗ-7
50КЗ-2
50КЗ-2Т
100КЗ-2
15КЗ-6
25КЗ-6
25КЗ-12
50КЗ-5
50КЗ-ЗМ
100КЗ-13
120…8 000
80…14 000
100…8 000
80…12 000
50…10 000
80…12 500
80…10 000
63…16 000
80…14 000
80…10 000
80...10 000
Рн /Ргр.ш,
Вт
Ех,
дБ
Побутові акустичні системи
6/10
84
10/30
85
15/25
84
25/50
84
25/50
86
35/90
86
35/50
85
50
75/100
91
100/150
85
75/100
88
Звукові колонки
10
25
50
50
100
15
25
25
50
50
100
рст,
Па
рн ,
Па
В Ш Г,
мм
0,78
168х163х300
364х214х195
360х220х190
480х290х270
520х300х260
710х360х290
710х360х290
900x472x290
710х386х340
1230х480х400
760х390х310
2,3
0,5
0,7
0,3
0,5
0,3
0,9
0,7
2,5
4,0
5,6
14,5
19,0
3,7
7,9
4,8
13,5
20,0
22,0
775х365х255
974x340x280
1160х580х383
815х370х220
1310х610х460
651х301х179
320х307х260
730х280х240
1280х340х230
1360х394х264
1280х340х280

38.

Для озвучення приміщень майже не використовують рупорні гучномовці, так як вони
непридатні для передачі художніх програм, а приміщення для мовних передач не такі великі,
щоб застосовувати в них потужні гучномовці. Тому для зосереджених систем використовують
переважно звукові колонки, що розташовуються поблизу первинних джерел звуку, тобто, на
сцені, близько кафедри і т.п., а іноді і в центрі залу.
Для музичних передач необхідно, щоб задовольнялись умови локалізації первинного джерела
звуку. Для більшості приміщень достатньо мати одну звукову колонку, щоб забезпечити
рівномірне озвучення залу шириною не більше 12 м. Часто доводиться встановлювати дві
звукові колонки з боків сцени через неможливість встановлення однієї колонки в середині
сцени. Дві колонки забезпечують озвучення приміщень завширшки не менше 20 м. Ширші
зали озвучують чотирма колонками, але не більше. Якщо приміщення прямокутної форми, то
осі колонок доцільно направляти паралельно одна одній. При круглій (напівкруглій) формі
приміщення (в плані) осі доцільно направляти по радіусах секторів.
Розрахунки ведуться, як і для відкритих просторів, але з урахуванням відбиттів, від задньої і
частково від бічних стін. Якщо задня стіна має коефіцієнт відбиття 0,6, то сумарна інтенсивність
звуку біля задньої стіни буде в 1,6 рази більше інтенсивності прямого звука, тому в таких
приміщеннях в порівнянні з відкритим простором висоту підвісу слід брати менше в 1,6 рази.
Тоді рівні під гучномовцем і в віддаленій точці будуть однаковими. В цьому випадку висота
підвісу звукової колонки над озвучуваною поверхнею буде близько
h 0,7 x 1 e 2
к-с
0
де х0 - відстань від колонки до віддаленої точки; ев - ексцентриситет діаграми направленності по
вертикалі.
в

39.

У кутах приміщення рівень підвищується від відбиттів від бокових стін, і тому він
майже такий же, як на осі приміщення. Це підвищення рівня обмежено відстанями від
стіни не більше 8 м, так як на великих відстанях відбиті хвилі вже будуть ставати
перешкодами. Тому рівень звуку в середині приміщення розраховують без
урахування відбиттів від стін. Це призводить до зменшення нерівномірності озвучення
в порівнянні з відкритими просторами. Якщо стіни сильно заглушені, то тоді ніякої
поправки брати не слід.
Зосереджені системи у вигляді звукових люстр (кілька дифузорних гучномовців або
малопотужних звукових колонок, розташованих віялом) застосовують для озвучення
різного роду приміщень, де слухачі в основному розташовані навколо центру
приміщення (наприклад, зали «круглого столу»). Такі люстри не мають спрямованості
по горизонталі і являють собою свого роду радіальний гучномовець. Якщо
застосовують дифузорні гучномовці, то враховуючи їх низьку спрямованість рівень
звуку в кожній точці приміщення буде визначатися спільною дією всіх гучномовців.
Для звукових колонок, що входять в люстру і мають кут випромінювання не більше 60°,
можна вважати їх випромінювання тільки в свою зону, а на стиках зон додавати 3 дБ.
Розрахунок поля ведуть методом координат.