تطوير وتطبيق نظام مكبر الصوت Line Array

فى السنوات الاخيرة،أنظمة مكبرات الصوت ذات مجموعة الخطوطتم استخدامها على نطاق واسع في أماكن تعزيز الصوت واسعة النطاق مع مزاياها الفريدة. يتم إنتاج نظام مكبرات الصوت ذات المصفوفة الخطية استجابة لطلب السوق وهو أيضًا منتج عالي التقنية ، لذلك فقد جذب انتباه الناس.

إنتاج مكبر صوت نظام صفيف الخط

في الستينيات والسبعينيات ، ظهرت موسيقى الروك التي يمثلها \"البيتلز \" في أوروبا والولايات المتحدة. كان هناك مئات الآلاف من المتفرجين الذين ذهبوا إلى الميدان لمشاهدة حفلات موسيقى الروك ، وكان تعزيز الصوت مشكلة كبيرة. على سبيل المثال ، شارك 600000 شخص في حفلة لموسيقى الروك أقيمت في نيوجيرسي في 3 سبتمبر 1977. يستخدم نظام تعزيز الصوت \"برج صوتي \" مكون من مكبرات صوت متعددة مكدسة معًا ، وهو أمر مزعج للغاية عند تثبيته وتصحيحه. بعد التصميم الدقيق والتصحيح ، تم إنفاق الكثير من الطاقة ، وكان تأثير تعزيز الصوت دائمًا غير مرضٍ. توفر هذه الظاهرة معلومات السوق. تتطلب عروض الجولات واسعة النطاق أنظمة تقوية الصوت ذات الطاقة العالية والتركيب السهل والتصحيح.

تركز بعض الشركات الكبيرة على طلب السوق وتلتزم بتطوير أنظمة تعزيز الصوت عالية الطاقة وبعيدة الإسقاط. من منظور الصوتيات ، هناك طريقتان للحصول على تأثير الطاقة العالية والإسقاط البعيد.

• الأول هو البوق ، الذي يجعل الطاقة الصوتية تشع في اتجاه واحد من خلال البوق للتحكم في الاتجاهية ، وتحسين كفاءة الإشعاع ، وتحقيق تأثير الإسقاط البعيد. على سبيل المثال ، في الخمسينيات من القرن الماضي ، استخدمنا الأبواق الكبيرة لأنظمة البث Kinmen و Matsu. يبلغ طول القرن أكثر من عشرة أمتار ومسافة نقله عدة كيلومترات.

• الآخر هو مجموعة مكبرات الصوت المقترحة في الثلاثينيات ، والتي تستخدم مبدأ التداخل للتحكم في الاتجاهية. في الواقع ، كان هناك بالفعل عمود صوت مكبر صوت من نوع العمود الشهير. يحتوي عمود الصوت على اتجاه رأسي ضيق نسبيًا ، لكن الطاقة ليست كبيرة بما يكفي ، والإسقاط ليس بعيدًا ، ولا تزال هناك بعض المشكلات التي يجب التغلب عليها ، مثل ديناميكيات الصوت وعرضه. بعض الشركات الكبيرة لها أولوياتها الخاصة وفقًا لظروفها الخاصة.

نجح البحث البوقي في تطوير مكبرات صوت بوق ذات اتجاه ثابت ، ومكبرات صوت بوق مع وحدات محرك متعددة ، وما إلى ذلك. قدمت الشركة الفرنسية L-Acoustics لأول مرة نظام V-DOSC في عام 1993. وهي عبارة عن مصفوفة مكونة من صف من مكبرات الصوت. مبدأ العمل مشابه لمبدأ عمود الصوت. يمكن التحكم في اتجاهيتها الرأسية ، ويتم تحديدها من خلال عدد صناديق الوحدات ، وزاوية الإشعاع الأفقية 120 درجة. استجابة التردد لكل صندوق وحدة هي 50 هرتز 18 كيلو هرتز ± 3 ديسيبل ، الطاقة 1500 واط ، والحساسية 134 ديسيبل. تشع وحدة التردد العالي إلى الخارج من خلال الدليل الموجي. هذا هو أول منتج مصفوفة تم إطلاقه ، وقد جذب انتباه الناس منذ البداية.

إن طلب السوق ، وتطوير وتطبيق التكنولوجيا الفائقة ، يجعل نظام مكبرات الصوت ذات مجموعة الخطوط الخطية المنتج الأيقوني لكل شركة يظهر قوتها. الآن المصفوفة الخطية هي مزيج من تقنية البوق وتقنية المصفوفة ، مما يجعل أداء الإشعاع أكثر كمالا.

ميزات نظام مكبر صوت خط الحفل

1. الترتيب المنتظم لصناديق الوحدات

يتكون نظام مكبرات الصوت ذات المصفوفة الخطية من صف من صناديق الوحدات ، مرتبة وفقًا لقاعدة معينة ، ويمكن ترتيبها في خط مستقيم وشكل \"J \" وفقًا لاحتياجات مجال الصوت. يتم تحديد عدد مربعات الوحدات حسب متطلبات مجال الصوت ، ولكن يجب أن تفي بالمتطلبات الأساسية لتشكيل مجموعة خطية ، أي أن طول صفيف الخط يجب أن يكون على الأقل أكثر من نصف الطول الموجي للصوت المشع موجة. خصائص الإشعاع لكل وحدة مربع لها متطلبات صارمة. على سبيل المثال ، يجب أن تفي قدرة الصوت المشعة وخصائص التردد والاتجاهية الأفقية والتشوه والطور الخطي بمتطلبات صفيف الخط.

2. قوة عالية ومسافة طويلة الإسقاط

على سبيل المثال ، وحدة التردد المنخفض في صندوق الوحدة في Sanwayمكبر صوت Vera36 في الهواء الطلقبقوة 1000 واط وحساسية 98 ديسيبل ؛ تبلغ قدرة وحدة التردد المتوسطة 800 واط وحساسية 110 ديسيبل ؛ وحدة التردد العالي بقوة 150 واط وحساسية 112 ديسيبل. بعد تشكيل صناديق الوحدة في مصفوفة ، نظرًا للتفاعل بين صناديق الوحدة ، يتم تحسين مقاومة الإشعاع لمكبر الصوت وتحسين كفاءة الإشعاع. لذلك ، من السهل استخدام نظام مكبرات صوت صفيف خط كمصدر صوت للحصول على مستوى ضغط صوت 100 ديسيبل أو أكثر من 100 متر.

3. مجال الصوت المغطى منتظم نسبيًا ، ومنطقة التداخل صغيرة ، ودقة التشغيل عالية

الاتجاه الرأسي لصفيف الخط حاد للغاية ، بشكل عام حول 10 درجات ، ويمكن أن يصل أضيق واحد إلى 3 درجات. حزمة الصوت المشعة ضيقة ، والصوت المباشر الذي يصل إلى منطقة الجمهور المقابلة قوي نسبيًا ، والمسافة المشعة بعيدة نسبيًا ، والتغير في مستوى ضغط الصوت في منطقة كبيرة صغير نسبيًا. بسبب التحكم في الفص الجانبي في صفيف الخط ، تكون مساحة التداخل في مجال الصوت المشع صغيرة نسبيًا وسطح التداخل صغير. المنطقة التي يسيطر عليها الصوت المباشر تتمتع بسمع جيد وصوت واضح ودقة عالية.

كيف يعمل مكبر الصوت PA Line Array؟

يمكن أن تكون كيفية عمل مصفوفات خطوط الطاقة مناقشة متعمقة إلى حد ما. هنا ، لن نشرح تفاصيل النظرية بأكملها بالتفصيل. سيستخدم ما يلي لغة بسيطة وحسابات رياضية للسماح للجميع أولاً بفهم كيفية انتشار صوت مكبر الصوت العادي مع زيادة المسافة.

1. قانون التربيع العكسي

محتوى قانون التربيع العكسي في الصوتيات هو أن حجم شدة الصوت والمسافة بين موضع الاستماع ومصدر الصوت تتناسب عكسياً مع المربع. والنتيجة هي أنه في كل مرة تتضاعف فيها المسافة بين المستمع ومصدر النقطة ، يتم تخفيف ضغط الصوت بمقدار 6 ديسيبل. هذا هو أداء مكبرات الصوت التي نستخدمها عادةً ، على الرغم من وجود العديد من الاختلافات الدقيقة بين الفعلي والنظري.

2. مصدر النقطة

فرضية قانون التربيع العكسي هو أن المتحدث يمكنه إشعاع أومني اتجاهيًا. بالنسبة للمتحدثين الماديين ، فإن هذا الموقف نادر الحدوث ، ما لم تصدر السماعات ترددات منخفضة جدًا (وهذا هو السبب في أننا أكدنا دائمًا على الجهير أو سبب عدم وجود اتجاهية للباس الفائق). ومع ذلك ، مع زيادة مسافة انتشار الصوت ، حتى السماعات الاتجاهية النموذجية (مثل مكبرات الصوت البوق بزاوية تغطية أفقية 90 درجة وزاوية تغطية رأسية 90 درجة) ستلتزم بقانون التربيع العكسي ، وتعمل كمصدر نقطي نظري انتشار الصوت (أي ، إشعاع اتجاهي أومني).

3. مصدر صوت الخط

إن تغطية ضغط الصوت لمكبرات الصوت ذات المصفوفة الخطية المنفعلة قريبة مما يسمى بنظرية مصدر الصوت الخطي. عند مضاعفة مسافة الاستماع ، لن ينخفض ​​المستوى بمقدار 6 ديسيبل. من الناحية النظرية ، سينخفض ​​بمقدار 3 ديسيبل فقط ، ولكن في التطبيقات العملية ، فإن النتيجة ليست مثالية. بالنسبة لسبب وجود هذه الاختلافات ، فلن تقدم هذه المقالة مزيدًا من التفاصيل. ولكن مع ذلك ، بالمقارنة مع مكبرات الصوت ذات المصدر النقطي ، تتمتع مكبرات الصوت ذات المصفوفة الخطية بمزايا فريدة من حيث التغطية الرأسية.

يمكن أن تحقق مكبرات الصوت ذات خصائص إشعاع مصدر الصوت الخطي التأثيرات التالية: يمكنك أن تشعر بمستوى ضغط صوت كبير نسبيًا في المنطقة الخلفية للقاعة أو في الفضاء الخارجي ، ولكي تفعل ذلك ، لا تحتاج إلى تشغيل مصدر صوت عادي مكبرات الصوت. وبالمثل ، يتم زيادة القوة بشكل متعمد حتى يتمكن الأشخاص الأقرب إلى نظام PA من الأمام من سماع أصوات عالية جدًا. تكمن ميزته في إمكانية التحكم المعقدة والمتغيرة لزاوية انتشار الصوت العمودي.

فكيف نحقق إشعاع مصدر الصوت الخطي؟ الجواب هو إلغاء المرحلة.

عادةً ما يكون إلغاء الطور أحد الأشياء التي يحاول المهندسون تجنبها في أنظمة الصوت ، لكنه يلعب دورًا مركزيًا في توفير زاوية تغطية عمودية ضيقة عندما تعمل مكبرات الصوت ذات المصفوفة الخطية معًا. حتى إذا تم استخدام تصميم خزانة مكبرات الصوت عالية المستوى لتشكيل التغطية الرأسية ، فلا يزال هناك الكثير من التداخل الفعلي بين السماعات في مجموعة الخطوط. بعبارة أخرى ، لا يمكن تشكيل زاوية التغطية الرأسية لمكبر صوت مصفوفة خطية بواسطة مكبر صوت واحد ، فهي نتيجة للتداخل الفعال لسماعات متعددة عند المخرج. ومع ذلك ، في الواقع ، ستكون المسافة بين كل متحدث بمصفوفة الخط والجمهور مختلفة قليلاً ، مما سيؤدي إلى درجة صغيرة من إلغاء المرحلة. بالطبع ، يمكنك أيضًا التدخل يدويًا وإجراء تعديلات دقيقة على زاوية التغطية الرأسية لمكبرات الصوت ذات المصفوفة الخطية من خلال إدخال التأخيرات الإلكترونية (تستخدم أنظمة EAW Anya و Anna هذه التقنية).

احتياطات لاستخدام أنظمة مجموعة الخطوط

على الرغم من أن تطبيق إلغاء الطور يمكن أن يشكل تأثير تضييق زاوية التغطية الرأسية للسماعات في مجموعة الخطوط ، إلا أن زاوية تغطيتها الأفقية لا تتأثر. لذلك ، يمكن أن يكون لسماعة واحدة في مصفوفة خطية حقيقية زاوية تغطية أفقية تبلغ 90 درجة ، وتغطي فقط زاوية عمودية 20 درجة أو أقل. بالإضافة إلى ذلك ، حتى إذا كان إلغاء الطور يمكن أن يحقق توزيع مصدر الخط ويحسن تغطية المسافات الطويلة بشكل كبير ، مع زيادة المسافة ، ستبدأ صفيف الخط في إظهار خصائص مصدر النقطة ، والاستسلام لقانون التربيع العكسي الذي يخفف 6 ديسيبل لكل مضاعفة مسافة. .

تتمتع مصفوفة الخطوط بالقدرة على تقريب وظيفة مصدر الخط ، ولكن هناك أيضًا بعض القيود والمسائل التي تحتاج إلى الاهتمام. أولاً ، يحدد الطول الإجمالي للمصفوفة من أعلى إلى أسفل التردد الأدنى بخصائص تغطية مصدر الصوت الخطي. هذا لأنه عندما يصبح الطول الموجي أطول ، في موضع الاستماع ، يجب أن يكون الفرق بين الأوقات المقابلة عندما يصل الصوت إلى موضع المستمع من وحدات السماعات المختلفة أكبر لتحقيق تأثير مصدر الصوت الخطي. يتطلب هذا طول مجموعة أكبر. في الطرف الآخر من الطيف ، يصبح الطول الموجي قصيرًا جدًا بحيث تكون المحركات كبيرة جدًا بحيث لا يمكن وضعها بالقرب من بعضها بشكل كافٍ ، وبالتالي يصبح فرق الطور النسبي أكبر من أن تدرك وظيفة مصدر الخط. في ظل هذه الظروف ، ستستخدم كبرى الشركات المصنعة هياكل الدليل الموجي لتحقيق التحويل من مصادر الصوت النقطية إلى مصادر الصوت الخطية. على الرغم من أن جميع هياكل الدليل الموجي مخصصة للغرض نفسه ، إلا أن كل مصنع تقريبًا يستخدم هيكلًا مختلفًا ولديه براءة اختراع خاصة به لحماية حقوق الملكية الفكرية الخاصة به. هذا أيضًا هو أصعب جزء من عملية الشركة المصنعة لتطوير مكبرات صوت ذات مصفوفة خطية.

تعد المصفوفات الخطية مفيدة جدًا في المساحات الصعبة صوتيًا لأنه يمكنك التحكم في انتشارها الرأسي وتقليل انعكاسات الصوت. يعد العثور على طريقة لإبعاد منطقة التغطية الصوتية عن السقف والأرض بداية جيدة ، ثم اختيار مكبر صوت بزاوية تغطية أفقية محددة ، مما سيساعدك على إبعاد الصوت الزائد عن الجدران الجانبية ، وذلك للحصول على وضوح أفضل في تعزيز الصوت الداخلي.

Lشكل مصفوفة

نظرًا لأن الإشعاع الرأسي لكل مكبر صوت ضيق جدًا ، يمكن تقسيم مساحة الاستماع بشكل فعال إلى أجزاء متعددة من الأمام إلى الخلف. الجزء الأمامي مغطى بعدد صغير فقط من مكبرات الصوت ، ويمكن لعدد أكبر من مكبرات الصوت تغطية الجزء الخلفي. بناءً على هذه الفكرة ، يتم تشكيل مجموعة خطوط على شكل حرف J شائعة جدًا ، والتي تظهر غالبًا في قاعات الحفلات الموسيقية والأماكن الخارجية.

سيختلف شكل التثبيت الدقيق لصفيف الخط وفقًا لتصميم وحجم المنطقة المراد تغطيتها. بشكل عام ، لا تحتاج تغطية الصف الأمامي إلا إلى عدد صغير منها لتلبية متطلبات ضغط الصوت بسبب المسافة القريبة ، ولكن يجب أيضًا تصميم زاوية التثبيت بين صفيفات الخطوط لتكون أكبر بسبب التغطية المنتظمة. ومع ذلك ، نظرًا للمسافة الطويلة نسبيًا في الوسط والخلف ، يلزم تثبيت عدد أكبر من مكبرات الصوت بزاوية مركزة ، بحيث يمكن تحقيق تأثير تغطية المسافات الطويلة. النهج الموضح الآن فقط يساعد على تحسين اتساق التغطية الشاملة. في السنوات الأخيرة ، تم أيضًا تطوير طريقة للمستخدمين لضبط توزيع الطاقة عن طريق ضبط الطاقة التي يتم توفيرها لكل صندوق مكبرات صوت - هذه التقنية تسمى عادةً تدرج الطاقة.

تحديات وقيود صفائف الخط

على الرغم من أن المصفوفات الخطية يمكن أن تساعد في حل بعض المشاكل المكانية ، إلا أن لها حدودًا معقدة. بالإضافة إلى التحدي المتمثل في طلب طول كافٍ للتحكم في زاوية تغطية الترددات المنخفضة ، قد تعاني مصفوفات الخطوط أحيانًا من حالات شذوذ غريبة ، على سبيل المثال ، قد تشكل بعض الترددات فصوصًا في المنطقة أعلى وأسفل الصفيف مباشرةً. إذا حدث هذا في مساحة صوتية سيئة ، فقد يؤدي إلى عواقب وخيمة. على سبيل المثال ، إذا تم وضع الميكروفون الصوتي الخاص بك أسفل مجموعة الخطوط ، فقد تواجه مشكلات في التغذية الراجعة.

إعدادات مجموعة الخط

لكي تلعب مجموعة الخطوط دورها بشكل جيد ، فإنها تحتاج إلى المرور بتصميم تركيب ميكانيكي صارم ، وإعداد قسم التردد الإلكتروني الصحيح وإجراءات المعايرة. بسبب التفاعلات المعقدة المتضمنة ، كل هذا مهم. يجب أن تكون زاوية التثبيت الدقيقة لكل خزانة ، ونقطة التعليق والارتفاع الدقيقين ، بالإضافة إلى برنامج التشغيل الفردي والتأخير ، والطور ، والكسب ، وحتى إعدادات مرشح التمرير العالي والمنخفض لكل خزانة دقيقة لتحقيق أفضل أداء. لحسن الحظ ، تمتلك معظم الشركات المصنعة ذات العلامات التجارية الكبيرة حاليًا برنامجًا لمحاكاة التغطية الصوتية استنادًا إلى المساحة الافتراضية لمنتجاتهم.

جودة الصوت

حتى في أفضل الأحوال ، لا يمكن لمصفوفة الخطوط أن تتطابق مع نقاء الصوت الناتج عن مكبر صوت أحادي المحرك عالي الجودة أو مكبر صوت واحد ثنائي الاتجاه أو ثلاثي الاتجاه. هذا هو أحد أسباب عدم احتمال ظهورهم في مساحة صغيرة. للمناسبات الصغيرة ، سيكون من الأنسب أن يكون عدد السماعات التي يمكنها إنتاج الصوت أقل. بالطبع ، التكلفة والمساحة اعتبارات أيضًا.

مجموعة الخط الصغير

على الرغم من استخدام تقنية مصفوفة الخطوط بشكل شائع في تطبيقات تعزيز الصوت الاحترافية واسعة النطاق في الأماكن المغلقة والمفتوحة ، إلا أن هناك العديد من الشركات ، مثل Bose ، و Turbosound ، وما إلى ذلك ، التي توفر أنظمة PA شخصية صغيرة تستخدم صفيفات مكبرات صوت صغيرة (عادةً 2 \" -4 \"الحجم) لإنتاج نفس تأثير تغطية مصدر الخط. يمكن أن يسمح الاستخدام الصحيح لهذه الأنظمة بتوفير تغطية جيدة في الأماكن الصغيرة.