- •Глава 10. Расчет систем озвучения и звукоусиления Контрольные вопросы
- •10.1. Требования к системам звукоусиления и озвучения
- •10.2. Классификация систем озвучения и звукоусиления
- •10.3. Порядок расчета системы звукоусиления
- •Звуковое давление в I-той точке, развиваемое данным громкого-
- •Для звуковых колонок:
Глава 10. Расчет систем озвучения и звукоусиления Контрольные вопросы
1. Какие требования предъявляются к системам звукоусиления и озвучения?
2. Какие системы озвучения и звукоусиления называются сосредоточенными?
3. Поясните области использования зональных систем.
4. Поясните порядок акустического расчета помещения.
5. Каким образом рассчитываются параметры звукового поля?
6. Каким образом выбирается микрофон для системы звукоусиления?
10.1. Требования к системам звукоусиления и озвучения
Из практики известно, что если помещение имеет объем свыше 2000 м3 или длину более 20 м, то голоса человека, как правило, уже недостаточно для того, чтобы создать уровень громкости, необходимый для полной понятности передаваемой речи в удаленных точках этого помещения. А если уровень шумов в помещении превосходит 60 дБ, то и в небольших помещениях (объемом около 200 м3), мощности человеческого голоса недостаточно для получения полной понятности речи. В этих случаях необходимо применять звукоусилительную аппаратуру, состоящую из микрофонов, усилителей и громкоговорителей.
То же самое можно сказать и в отношении сольных номеров и камерной музыки. Для исполнителей со слабым голосом необходимо звукоусиление и в небольших помещениях. Для больших оркестров, играющих даже в большом помещении, не требуется звукоусиления. Но если оркестр небольшой, а необходимо создать впечатление большого, то при соответствующем звукоусилении этого можно добиться (в этом случае говорят о подусилении оркестра). Сейчас распространена поп-музыка с довольно высокими уровнями исполнения. Это также требует применения звукоусилительной аппаратуры.
В системах звукоусиления микрофоны обычно находятся в поле действия громкоговорителей, т.е. налицо акустическая обратная связь по звуковому давлению, приводящая к возбуждению системы звукоусиления. Это явление ограничивает возможности системы звукоусиления. Но иногда приходится иметь дело с передачей информации в помещения, изолированные от первичного источника звука (от диктора, лектора и т.п.). В таких случаях для передачи информации применяется система озвучения, состоящая из вторичных источников звука – громкоговорителей. Классическим примером использования системы озвучения являются кинотеатры. При этом уже нет ограничения индекса тракта в форме обратной связи. Системы озвучения являются частным случаем систем звукоусиления (величина обратной связи для них равна нулю).
Рассмотрим требования, предъявляемые к системам звукоусиления и озвучения. При передаче речи определяющим является обеспечение требуемой разборчивости речи во всех точках помещения, даже самых удаленных от источника звука. Иначе разрабатываемая система не будет выполнять своего основного назначения. Так при нормальных условиях речь хорошо слышна и понятна на расстоянии 0,51,0 м. При этом перед слушателем создается уровень звукового давления Lсл = 80 86 дБ. Следовательно, система звукоусиления речи должна создавать такие же уровни на всех местах слушателей в зале (Lтр = 80 86 дБ).
Как следует из предыдущего, для выполнения этого требования необходимо, чтобы тракт обеспечивал соответствующее превышение спектральных уровней речи над спектральным уровнем помех и шумов, а это зависит как от общего уровня речи на местах слушателей, так и от спектра частот шума.
Для музыкальных передач главным требованием является создание соответствующего уровня громкости на местах слушателей. Известно, что хоры, оркестры лучше всего слушать в концертных залах, сидя в восьмом - пятнадцатом рядах партера (10 12 м от исполнителей). При этом у слушателей создаются уровни звукового давления Lсл = 94 100 дБ и более. Однако при воспроизведении музыки ограничиваются уровнями Lтр = 94 96 дБ из соображений экономии электроэнергии. Известно, что увеличение уровня на 3 дБ требует удвоение мощности усилителя.
В таблице 10.1 приведены рекомендуемые номинальные уровни звукового давления Lтр.
Таблица 10.1 – Требуемые параметры звукового поля |
|
|
|
Акустическое отношение |
|
Назначение установки
|
Lтр, дБ |
L,дБ |
Rмин |
Rмакс |
Воспроизведение музыки и театральных эффектов |
100 |
6 |
1 |
8-10 |
Воспроизведение музыки, подусиление солистов |
9496 |
6 |
1 |
8-10 |
Усиление речи, воспроизведения музыки |
9496 |
8 |
1 |
4-6 |
Усиление речи |
8086 |
8 |
0,5 |
4-6 |
Усиление речи при повышенном уровне шума |
Lтр=Lш+10 15 дБ (но не более 96 100 дБ) |
Важной характеристикой помещения (кроме рассмотренного в предыдущих главах времени реверберации) является, так называемое, акустическое отношение.
Известно, что плотность энергии в помещении состоит из двух частей: плотности энергии прямого и многократно отраженного звуков. Поле отраженного звука обычно называют диффузным. Отношение диффузной составляющей к составляющей прямого звука называют акустическим отношением, т.е.
Если перейти к уровням и обозначить через Lд уровень диффузной составляющей, а через Lпр уровень прямого звука, то разность этих уровней
, дБ.
Акустическое отношение является одним из количественных показателей акустики помещения. Если оно велико, то речь становится неразборчивой, а музыка, особенно при быстром исполнении, становится неблагозвучной. Если акустическое отношение меньше единицы, то музыка звучит отрывисто, теряется плавность исполнения. Речь звучит также отрывисто, но если акустическое отношение несколько больше 0,5, то разборчивость речи не снижается. Поэтому стремятся для речевых передач обеспечить акустическое отношение в пределах 14, а для музыкальных – 210. Заметим, что для некоторых видов исполнения (органная музыка) это отношение допускается до 1620. Рекомендуемые величины пределов изменения приведены в таблице 10.1.
Естественно, что для обеспечения указанных требований, показатели тракта (неравномерность частотной характеристики; номинальное звуковое давление, развиваемое громкоговорителями; направленность и чувствительность громкоговорителей и микрофонов; мощность усилительного устройства; нелинейные искажения; шумы и т.п.) должны удовлетворять соответствующим нормам на эти показатели.
Третьим требованием к системам звукоусиления и озвучения является возможно меньшая неравномерность озвучения, т.е. по возможности минимальное изменение уровня звучания от точки к точке. Величина неравномерности L определяется как разность , где и – максимальный и минимальный уровни прямого звука, создаваемые системой озвучения.
Неравномерность озвучения приводит к тому, что если в самых удаленных точках помещения обеспечен необходимый уровень , то в ряде точек он может оказаться завышенным. Следствием этого являются ненужная перегрузка слуха; излишний расход мощности; неприятное ощущение, испытываемое слушателем при его перемещении по помещению. Поэтому в помещениях не допускается неравномерность озвучения больше 68 дБ. Вообще же всегда, когда это не противоречит требованиям экономичности и техники обслуживания, стремятся к снижению неравномерности озвучения. В таблице 10.1. приведены максимально допустимые значения неравномерности озвучения.
Одной из важных характеристик установок звукоусиления является индекс усиления , который равен разности уровня прямого звука, приходящего к микрофону от первичного источника L1 и уровня звука, приходящего к слушателю от громкоговорителя
Поскольку зависит от положения слушателя, будет изменяться от точки к точке, причем это изменение равно неравномерности прямого звука.
Индекс усиления характеризует эффективность системы передачи звукового сигнала от точки, где установлен микрофон, принимающий звук первичного источника, до места размещения слушателя.
Требуемая величина индекса усиления определяется характером звучания. Идеальная система звукоусиления должна обеспечить для всех слушателей условия, эквивалентные лучшим местам концертного зала, аудитории и т.д.
Максимальная величина , которую можно получить в данной системе звукоусиления, определяется порогом самовозбуждения. Однако для нормальной работы системы звукоусиления недостаточно отсутствия самовозбуждения. Если усиление близко к критическому, то в системе звукоусиления резко возрастают переходные процессы. Запаздывающая обратная связь приводит к возникновению так называемой регенеративной реверберации, т.е. к постепенному затуханию звука после выключения первичного источника. При усилении в закрытом помещении появление регенеративной реверберации приводит к кажущемуся увеличению гулкости и соответствующему ухудшению качества звучания.
В таблице 10.2. приведены рекомендуемые значения для установок различного назначения.
Таблица 10.2 – Значение . для различных установок
|
|
Назначение установки |
|
Усиление речи |
-10 -14 |
Усиление оркестров, хоров, ансамблей |
- 12 |
Подусиление солистов при удаленном (12 м) микрофоне |
- 10 |
То же при близко (0,51 м) размещенном микрофоне |
- 16 |