Die Entwicklung und Anwendung von Line Array Speaker System

In den vergangenen Jahren,Line-Array-Lautsprechersystemewurden in großen Schallverstärkungsstätten mit ihren einzigartigen Vorteilen weit verbreitet eingesetzt. Das Line-Array-Lautsprechersystem wird als Reaktion auf die Marktnachfrage hergestellt und ist auch ein High-Tech-Produkt, sodass es die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen hat.

Die Herstellung von Line-Array-Systemlautsprechern

In den 1960er und 1970er Jahren entstand in Europa und den USA Rockmusik, die von den \"Beatles\" vertreten wurde. Es gab Hunderttausende von Zuschauern, die auf den Platz gingen, um Rockkonzerte zu sehen, und die Beschallung war ein großes Problem. Zum Beispiel nahmen 600.000 Menschen an einem Rockkonzert teil, das am 3. September 1977 in New Jersey stattfand. Das Beschallungssystem verwendet einen \"Sound Tower\", der aus mehreren aufeinander gestapelten Lautsprechern besteht, was sehr schwierig zu installieren und zu debuggen ist. Nach sorgfältigem Design und Debugging wurde viel Energie aufgewendet, und der Beschallungseffekt ist immer unbefriedigend. Dieses Phänomen liefert Marktinformationen. Große Tourleistungen erfordern Beschallungssysteme mit hoher Leistung und einfacher Installation und Fehlerbehebung.

Einige große Unternehmen konzentrieren sich auf die Marktnachfrage und sind bestrebt, leistungsstarke Beschallungssysteme mit Fernprojektion zu entwickeln. Aus akustischer Sicht gibt es zwei Möglichkeiten, um den Effekt von hoher Leistung und Fernprojektion zu erzielen.

• Eines ist das Horn, bei dem die Schallenergie durch das Horn in eine Richtung abgestrahlt wird, um die Richtwirkung zu steuern, die Strahlungseffizienz zu verbessern und den Effekt der Fernprojektion zu erzielen. In den 1950er Jahren verwendeten wir beispielsweise große Hörner für die Kinmen- und Matsu-Rundfunksysteme. Ein Horn ist mehr als zehn Meter lang und hat eine Übertragungsentfernung von mehreren Kilometern.

• Das andere ist das in den 1930er Jahren vorgeschlagene Lautsprecherarray, bei dem das Prinzip der Interferenz zur Steuerung der Richtwirkung verwendet wird. Tatsächlich gab es bereits eine beliebte Säulentyp-Lautsprechersäule. Die Tonsäule hat eine relativ enge vertikale Richtwirkung, aber die Leistung ist nicht groß genug, die Projektion ist nicht weit und es sind noch einige Probleme zu überwinden, wie z. B. die Dynamik und Bandbreite des Tons. Einige große Unternehmen haben ihre eigenen Prioritäten entsprechend ihren eigenen Umständen.

Die Hornforschung hat erfolgreich Hornlautsprecher mit konstanter Richtwirkung, Hornlautsprecher mit mehreren Antriebseinheiten usw. entwickelt. Das französische Unternehmen L-Acoustics führte das V-DOSC-System erstmals 1993 ein. Es besteht aus einer Reihe von Einheitslautsprechern. Das Arbeitsprinzip ähnelt dem einer Schallkolonne. Seine vertikale Richtwirkung ist steuerbar, bestimmt durch die Anzahl der Einheitenkästen, und der horizontale Abstrahlwinkel beträgt 120 °. Der Frequenzgang jeder Gerätebox beträgt 50 Hz - 18 kHz ± 3 dB, die Leistung beträgt 1500 W und die Empfindlichkeit beträgt 134 dB. Die Hochfrequenzeinheit strahlt durch den Wellenleiter nach außen. Dies ist das erste Line-Array-Produkt, das auf den Markt gebracht wurde und von Anfang an die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen hat.

Die Nachfrage des Marktes, die Entwicklung und Anwendung von High-Tech machen das Line-Array-Lautsprechersystem zum Kultprodukt jedes Unternehmens, das seine Stärke zeigt. Jetzt ist das Line-Array eine Kombination aus Horn- und Array-Technologie, wodurch die Strahlungsleistung perfekter wird.

Merkmale des Concert Line Array Lautsprechersystems

1. Regelmäßige Anordnung der Gerätekästen

Das Line-Array-Lautsprechersystem besteht aus einer Reihe von Einheitsboxen, die nach einer bestimmten Regel angeordnet sind und je nach den Anforderungen des Schallfelds in einer geraden Linie und einer \"J\" -Form angeordnet werden können. Die Anzahl der Einheitsboxen wird durch die Anforderungen des Schallfelds bestimmt, muss jedoch die Grundanforderungen für die Bildung eines Linienarrays erfüllen, dh die Länge des Linienarrays sollte mindestens mehr als die Hälfte der Wellenlänge des abgestrahlten Schalls betragen Welle. Die Strahlungseigenschaften jeder Einheitsbox stellen strenge Anforderungen. Beispielsweise müssen die abgestrahlte Schallleistung, die Frequenzeigenschaften, die horizontale Richtwirkung, die Verzerrung und die lineare Phase die Anforderungen des Linienarrays erfüllen.

2. Hohe Leistung und lange Projektionsentfernung

Zum Beispiel die Niederfrequenzeinheit in der Gerätebox von SanwayVera36 Outdoor Line Array Lautsprecherhat eine Leistung von 1000W und eine Empfindlichkeit von 98dB; Die Zwischenfrequenzeinheit hat eine Leistung von 800 W und eine Empfindlichkeit von 110 dB. Das Hochfrequenzgerät hat eine Leistung von 150 W und eine Empfindlichkeit von 112 dB. Nachdem die Einheitsboxen aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Einheitsboxen zu einem Array geformt wurden, wird die Strahlungsimpedanz des Lautsprechers verbessert und die Strahlungseffizienz verbessert. Daher ist es einfach, ein Line-Array-Lautsprechersystem als Schallquelle zu verwenden, um einen Schalldruckpegel von 100 dB oder mehr über 100 m zu erhalten.

3. Das abgedeckte Schallfeld ist relativ gleichmäßig, der Interferenzbereich ist klein und die Wiedergabeauflösung ist hoch

Die vertikale Richtwirkung des Linienarrays ist sehr scharf, im Allgemeinen um 10 °, und die engste kann 3 ° erreichen. Der abgestrahlte Schallstrahl ist schmal, der direkte Schall, der den entsprechenden Zuschauerbereich erreicht, ist relativ stark, die abgestrahlte Entfernung ist relativ weit und die Änderung des Schalldruckpegels in einem großen Bereich ist relativ gering. Aufgrund der Nebenkeulensteuerung des Linienarrays ist der Überlappungsbereich des abgestrahlten Schallfeldes relativ klein und die Interferenzfläche klein. Der von Direktschall dominierte Bereich hat ein gutes Gehör, einen klaren Klang und eine hohe Auflösung.

Wie funktioniert der Pa Line Array Lautsprecher?

Wie Power Line Arrays funktionieren, kann eine ziemlich eingehende Diskussion sein. Hier werden wir die Details der gesamten Theorie nicht zu detailliert erklären. Im Folgenden werden einfache sprachliche und mathematische Berechnungen verwendet, damit jeder zuerst verstehen kann, wie sich der Klang eines typischen Lautsprechers mit zunehmender Entfernung ausbreitet.

1. inverses Quadratgesetz

Der Inhalt des inversen Quadratgesetzes in der Akustik besteht darin, dass die Größe der Schallintensität und der Abstand zwischen der Hörposition und der Schallquelle umgekehrt proportional zum Quadrat sind. Das Ergebnis ist, dass jedes Mal, wenn sich der Abstand zwischen dem Hörer und der Punktquelle verdoppelt, der Schalldruck um 6 dB gedämpft wird. Dies ist die Leistung der Lautsprecher, die wir normalerweise verwenden, obwohl es viele subtile Unterschiede zwischen tatsächlich und theoretisch gibt.

2. Punktquelle

Die Prämisse des inversen Quadratgesetzes ist, dass der Sprecher Omni direktional ausstrahlen kann. Bei physischen Lautsprechern ist diese Situation selten, es sei denn, die Lautsprecher senden sehr niedrige Frequenzen aus (aus diesem Grund haben wir immer den Bass hervorgehoben oder warum der Superbass keine Richtwirkung hat). Mit zunehmender Schallausbreitungsentfernung gehorchen jedoch auch typische Richtungslautsprecher (wie Hornlautsprecher mit einem horizontalen Erfassungswinkel von 90 ° und einem vertikalen Erfassungswinkel von 90 °) dem Gesetz des umgekehrten Quadrats und wirken wie eine theoretische Punktquelle. Die Diffusion von Schall (dh , Omnidirektionale Strahlung).

3. Line-Tonquelle

Die Schalldruckabdeckung von passiven Linear-Array-Lautsprechern liegt nahe an der sogenannten Line-Sound-Source-Theorie. Immer wenn die Hörentfernung verdoppelt wird, sinkt der Pegel nicht um 6 dB. Theoretisch wird es nur um 3 dB fallen, aber in praktischen Anwendungen ist das Ergebnis nicht so ideal. In diesem Artikel wird nicht näher darauf eingegangen, warum es diese Unterschiede gibt. Trotzdem haben Linear-Array-Lautsprecher im Vergleich zu Punktquellenlautsprechern einzigartige Vorteile hinsichtlich der vertikalen Abdeckung.

Lautsprecher mit linearen Schallquellen-Strahlungseigenschaften können die folgenden Effekte erzielen: Sie können einen relativ hohen Schalldruckpegel im hinteren Bereich der Halle oder im Außenbereich spüren, und dazu müssen Sie keine gewöhnliche Punktschallquelle betreiben Lautsprecher. In ähnlicher Weise wird die Leistung absichtlich erhöht, damit Personen, die sich näher am vorderen PA-System befinden, zu laute Geräusche hören können. Sein Vorteil liegt in der komplexen und variablen Steuerbarkeit des vertikalen Schalldiffusionswinkels.

Wie erreicht man also eine lineare Schallquellenstrahlung? Die Antwort lautet Phasenabbruch.

Phasenauslöschung ist normalerweise eines der Dinge, die Ingenieure in Audiosystemen zu vermeiden versuchen, spielt jedoch eine zentrale Rolle bei der Bereitstellung eines engen vertikalen Abdeckungswinkels, wenn Line-Array-Lautsprecher zusammenarbeiten. Selbst wenn ein High-Level-Lautsprechergehäuse-Design verwendet wird, um die vertikale Abdeckung zu formen, gibt es immer noch eine große tatsächliche Überlappung zwischen den Lautsprechern im Line-Array. Mit anderen Worten, der vertikale Abdeckungswinkel eines Line-Array-Lautsprechers kann nicht von einem einzelnen Lautsprecher gebildet werden, sondern ist das Ergebnis einer effektiven Interferenz mehrerer Lautsprecher am Ausgang. In der Realität ist der Abstand zwischen jedem Line-Array-Lautsprecher und dem Publikum jedoch geringfügig unterschiedlich, was zu einem geringen Grad an Phasenauslöschung führt. Natürlich können Sie auch manuell eingreifen und den vertikalen Abdeckungswinkel von Line-Array-Lautsprechern fein einstellen, indem Sie elektronische Verzögerungen einführen (EAW Anya- und Anna-Systeme verwenden diese Technologie).

Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung von Line-Array-Systemen

Obwohl die Anwendung der Phasenauslöschung den Effekt einer Verengung des vertikalen Abdeckungswinkels der Lautsprecher in der Linienanordnung haben kann, wird ihr horizontaler Abdeckungswinkel nicht beeinflusst. Daher kann ein einzelner Lautsprecher in einem realen Linienarray einen horizontalen Abdeckungswinkel von 90 ° haben und nur einen vertikalen Winkel von 20 ° oder weniger abdecken. Selbst wenn die Phasenauslöschung eine Linienquellenverteilung erreichen und die Fernabdeckung mit zunehmender Entfernung signifikant verbessern kann, zeigt das Linienarray Punktquelleneigenschaften und erliegt dem Gesetz des umgekehrten Quadrats, das 6 dB bei jeder Verdoppelung von abschwächt Entfernung. .

Das Zeilenarray kann die Zeilenquellenfunktion approximieren, es gibt jedoch auch einige Einschränkungen und Aspekte, die beachtet werden müssen. Erstens bestimmt die Gesamtlänge des Arrays von oben nach unten die niedrigste Frequenz mit den Abdeckungseigenschaften der Linienschallquelle. Dies liegt daran, dass mit zunehmender Wellenlänge an der Hörposition die Differenz zwischen den entsprechenden Zeiten, zu denen der Ton von verschiedenen Lautsprechereinheiten die Position des Hörers erreicht, größer sein muss, um den Effekt einer linearen Schallquelle zu erzielen. Dies erfordert eine größere Array-Länge. Am anderen Ende des Spektrums wird die Wellenlänge so kurz, dass die Treiber zu groß sind, um nahe genug beieinander platziert zu werden, sodass die relative Phasendifferenz zu groß wird, um die Leitungsquellenfunktion zu realisieren. Unter diesen Umständen werden große Hersteller Wellenleiterstrukturen verwenden, um die Umwandlung von Punktschallquellen in lineare Schallquellen zu realisieren. Obwohl alle Wellenleiterstrukturen dem gleichen Zweck dienen, verwendet fast jeder Hersteller eine andere Struktur und verfügt über ein eigenes Patent zum Schutz seiner Rechte an geistigem Eigentum. Dies ist auch der schwierigste Teil des Herstellungsprozesses eines Herstellers für lineare Array-Lautsprecher.

Line Arrays sind in akustisch anspruchsvollen Räumen sehr nützlich, da Sie ihre vertikale Streuung steuern und Schallreflexionen reduzieren können. Es ist ein guter Anfang, einen Weg zu finden, um den Schallschutzbereich von Decke und Boden zu entfernen, und dann einen Lautsprecher mit einem bestimmten horizontalen Abdeckungswinkel zu wählen, um den überschüssigen Schall von den Seitenwänden fernzuhalten Bessere Klarheit der Innenschallverstärkung.

Line Array-Form

Da die vertikale Strahlung jedes Lautsprechers sehr gering ist, kann der Hörraum von vorne nach hinten effektiv in mehrere Teile unterteilt werden. Die Vorderseite wird nur von einer kleinen Anzahl von Lautsprechern abgedeckt, und mehr Lautsprecher können die Rückseite abdecken. Basierend auf dieser Idee wird ein sehr beliebtes J-förmiges Linienarray gebildet, das häufig in Konzertsälen und Veranstaltungsorten im Freien auftritt.

Die genaue Installationsform des Linienarrays hängt vom Layout und der Größe des abzudeckenden Bereichs ab. Im Allgemeinen benötigt die Abdeckung in der ersten Reihe aufgrund des geringen Abstands nur eine geringe Anzahl von ihnen, um die Schalldruckanforderungen zu erfüllen. Der Installationswinkel zwischen den Leitungsarrays muss jedoch aufgrund der gleichmäßigen Abdeckung auch größer ausgelegt werden. Aufgrund des relativ großen Abstands in der Mitte und hinten muss jedoch eine größere Anzahl von Lautsprechern in einem konzentrierten Winkel installiert werden, damit der Effekt der Fernabdeckung erzielt werden kann. Der gerade skizzierte Ansatz trägt dazu bei, die Konsistenz der Gesamtabdeckung zu verbessern. In den letzten Jahren wurde auch eine Möglichkeit für Benutzer entwickelt, die Energieverteilung durch Anpassen der an jede Lautsprecherbox gelieferten Leistung zu optimieren. Diese Technik wird üblicherweise als Leistungsabstufung bezeichnet.

Herausforderungen und Einschränkungen von Line Arrays

Obwohl Linienarrays zur Lösung bestimmter räumlicher Probleme beitragen können, weisen sie komplexe Einschränkungen auf. Zusätzlich zu der Herausforderung, eine ausreichende Länge zur Steuerung des Abdeckungswinkels niedrigerer Frequenzen zu benötigen, können Linienarrays manchmal unter seltsamen Anomalien leiden, beispielsweise können bestimmte Frequenzen im Bereich direkt über und unter dem Array Lappen bilden. Wenn dies in einem schlechten akustischen Raum geschieht, kann dies schwerwiegende Folgen haben. Wenn sich Ihr Stimmmikrofon beispielsweise unter dem Line-Array befindet, können Feedback-Probleme auftreten.

Line-Array-Einstellungen

Damit das Line-Array seine Rolle gut spielt, muss es ein striktes mechanisches Installationsdesign durchlaufen und die richtigen Verfahren zur elektronischen Frequenzteilung und Kalibrierung einrichten. Aufgrund der komplexen Wechselwirkungen ist dies alles wichtig. Der genaue Installationswinkel jedes Gehäuses, der genaue Aufhängepunkt und die Höhe sowie die individuellen Einstellungen für Treiber und Verzögerung, Phase, Verstärkung und sogar Hoch- und Tiefpassfilter jedes Gehäuses müssen präzise sein, um die beste Leistung zu erzielen. Glücklicherweise verfügen die meisten bestehenden Markenhersteller über eine Software zur Simulation der Schallabdeckung, die auf dem virtuellen Raum für ihre Produkte basiert.

Tonqualität

Selbst im besten Fall kann ein Line-Array nicht mit der Reinheit des Klangs übereinstimmen, der von einem hochwertigen Single-Drive-Lautsprecher oder einem einzelnen Zwei- oder Drei-Wege-Lautsprecher erzeugt wird. Dies ist ein Grund, warum es unwahrscheinlich ist, dass sie auf kleinem Raum erscheinen. Für kleine Gelegenheiten wäre es besser geeignet, wenn die Anzahl der Lautsprecher, die Ton erzeugen können, geringer sein könnte. Kosten und Platz sind natürlich auch Überlegungen.

Micro Line Array

Obwohl die Line-Array-Technologie am häufigsten in professionellen großtechnischen Beschallungsanwendungen im Innen- und Außenbereich eingesetzt wird, gibt es viele Unternehmen wie Bose, Turbosound usw., die kleine persönliche PA-Systeme anbieten, die kleine Lautsprecher-Arrays verwenden (normalerweise 2 \"). -4 \"Größe\"), um den gleichen Effekt der Zeilenquellenabdeckung zu erzielen. Die korrekte Verwendung dieser Systeme kann es ihnen ermöglichen, eine gute Abdeckung in kleinen Veranstaltungsorten bereitzustellen.