Bei der Entwicklung eines Line-Array-Systems ist ein ganzheitlicher Ansatz von entscheidender Bedeutung. Wenn Sie mit Fachleuten für Klangdesign und Installation an diesem Projekt zusammenarbeiten, stellen Sie sicher, dass diese alle Aspekte des gesamten Systems berücksichtigen.
Hochpassfilter filtern tiefe Frequenzen heraus, die Ihr Audiosignal stören könnten, wie z. B. Geräusche von Ventilatoren, Kühlschränken und HLK-Anlagen.
DSP
DSP (Digitale Signalverarbeitung) ist das “Gehirn” in einem aktiven Lautsprecher, das Audioinformationen verwaltet, indem es Einsen und Nullen manipuliert, um einen bestimmten Effekt zu erzielen. Dies geht über die einfache Verhinderung von Verzerrungen bei niedrigen Lautstärken oder das Hinzufügen von Bässen bei höheren Lautstärken hinaus; vielmehr werden verschiedene Klänge erzeugt, um unterschiedliche Räume oder Spezialeffekte zu simulieren – ähnlich wie Smartphone-Apps DSP nutzen, um Hall- und Verzögerungseffekte hinzuzufügen und beim Hören von Musik über Kopfhörer verschiedene Räume zu simulieren.
DSPs spielen in Line-Array-Systemen eine unschätzbare Rolle, indem sie komplexe Berechnungen durchführen, um sicherzustellen, dass alle Lautsprecher den gleichen Mund-Schalldruckpegel und eine vollständige Abdeckung aufweisen. Darüber hinaus kann der DSP helfen, die horizontalen Abstrahlmuster zu steuern, um ein gleichmäßiges Schallfeld für die Zuhörer zu schaffen.
Einige Line-Arrays verfügen über integrierte DSP-Funktionen, während andere einen Verstärker mit einem eigenen dedizierten DSP benötigen, um das System zu betreiben. Die meisten modernen Line-Arrays verwenden beide Ansätze, um die Lautsprecher ordnungsgemäß mit Strom zu versorgen, ohne sie mit zu viel Wattzahl zu überlasten oder zu beschädigen.
Diese DSPs verfügen über erweiterte Funktionen, die nützlich sind, um verschiedene akustische Reaktionen und Strahlen zu erzeugen, um die Schallrichtung für eine verbesserte Sprachverständlichkeit in Umgebungen mit störendem Nachhall zu fokussieren. Darüber hinaus stellt die Echtzeitoptimierung sicher, dass alle Lautsprecher in einer großen Veranstaltungsstätte mit Spitzenleistung arbeiten.
Das DSP-Design erfordert komplexe mathematische Berechnungen, daher ist die Auswahl einer Architektur, die diese Aufgabe bewältigen kann, von großer Bedeutung. Die optimalen Lösungen verwenden DSP-Erweiterungen auf einem Arm-Prozessor, die mehr Rechenleistung für Audio-Algorithmen bereitstellen, als sonst verfügbar wäre, und helfen Entwicklern, zusätzliche Kosten, Komplexität und Programmierhürden zu vermeiden, die durch die Verwendung mehrerer Prozessoren entstehen.
DSPs in Line-Array-Systemen können verwendet werden, um Verzögerungen und Lautstärkeabschattungen für jede Lautsprecherzone im Array zu berechnen. Diese Berechnung kann bei Line-Array-Systemen besonders knifflig sein, da es viele verschiedene Hochtonzonen (typischerweise 12) und 8 verschiedene Tieftonzonen gibt; jede Zone benötigt ihre eigene Verzögerung, um gleiche Mund-Schalldruckpegel zu erreichen.
Frequenzweichen
Ein effektives, hochwertiges Lautsprechersystem erfordert eine Frequenzweiche, die die Bandbreiten beider Treiber angemessen begrenzt, wodurch Verzerrungspegel reduziert und ein integrierter Frequenz- und Leistungsfrequenzgang sowohl auf als auch außerhalb der Achse erzeugt wird.
Dies bedeutet, dass die Ausgabe BEIDER Treiber enger übereinstimmt, was eine bessere Verständlichkeit und eine gleichmäßige Abdeckung über den Hörbereich hinweg bietet. Ein schlecht entworfenes Filter-Netzwerk könnte die akustische Ausgangsverzerrung für beide Treiber erhöhen und die Gesamtleistung beeinträchtigen.
Frequenzweichen sind in jedem Audiosystem unerlässlich, unabhängig von der Anwendung. Von Heimkinosystemen und professionellen PA-Systemen bis hin zu Touring-Anwendungen helfen Frequenzweichen, die entsprechenden Frequenzen direkt an jeden Treiber zu leiten – in diesem Fall Tiefen/Mitten bzw. Höhen – wobei ein korrektes Design sicherstellt, dass die Frequenzen beide Treiber effektiv erreichen.
Es gibt verschiedene Arten von Frequenzweichen, von einfachen Filtern erster Ordnung bis hin zu komplexeren Konstruktionen. Während einige Frequenzweichen direkt in die Lautsprecher selbst integriert oder separate Komponenten sein können, die zwischen Verstärker und Lautsprecher geschaltet werden, erfordert ein gutes, hochwertiges Lautsprechersystem sowohl aktive als auch passive Frequenzweichen für optimale Ergebnisse.
Eine effektive, sorgfältig entworfene passive oder aktive Frequenzweiche reduziert Verluste und Verzerrungen, versorgt die Treiber mit stabilen Lastimpedanzen, während sie deren Bandbreite effektiv einschränkt, um Verzerrungspegel zu begrenzen und einen gleichmäßigen Frequenzgang sowohl im axiale Frequenzgang als auch im Leistungsfrequenzgang (der Gesamtausgabe aller Lautsprecher) zu gewährleisten.
Einer der größten Fehler beim Entwurf eines Lautsprechersystems ist die Verwendung von Teilen geringerer Qualität in seiner Frequenzweiche, was zu einer erheblichen Verschlechterung der Leistung führt.
Hersteller verlassen sich manchmal aus Kostengründen auf Elektrolytkondensatoren in kritischen Serienschaltungen anstelle von leistungsstärkeren Luftpolymere-Kondensatoren, doch diese Teile neigen zu einer höheren Dielektrizitätskonstante, die im Vergleich zu den teureren Alternativen Verzerrungen hinzufügen kann. Ein gut entworfener Lautsprecher ersetzt solche Elektrolytkondensatoren typischerweise durch Folienkondensatoren mit niedrigerem Wert, um deren potenzielle negative Auswirkungen auf die Gesamtleistung zu vermeiden.
Echtzeitanpassungen
DSP bietet Live-Einstellungen mehr Freiheit als je zuvor, indem Raumkorrektur und andere fortschrittliche DSP-Algorithmen auf ein Array angewendet werden. Dadurch kann es in jeder Umgebung akustisch perfekt oder auf bestimmte Genres oder Musikstile zugeschnitten werden; einige High-End-Audiosysteme sind sogar mit Voreinstellungen für Pop, Rock, Jazz und andere Musikrichtungen ausgestattet – diese DSP-Funktionen machen einen enormen Unterschied in der Leistung von Lautsprechern und können die Leistung erheblich steigern.
Eine der Hauptanwendungen von DSP ist die Korrektur akustischer Unstimmigkeiten, die durch Raumdimensionen und Reflexionen verursacht werden. Fortschrittliche DSP-Systeme analysieren Ihren Raum, bevor sie Filter anwenden, um diese Effekte zu neutralisieren – was zu einer viel saubereren Klangqualität Ihrer Lautsprecher führt, da sie Details preisgeben, die zuvor durch Raumreflexionen verdeckt wurden.
Die DSP-Technologie kann auch verwendet werden, um den Frequenzgang von Lautsprechern zu korrigieren. Obwohl dies ohne hochauflösende Messgeräte eine Herausforderung darstellen kann, können Sie mit der richtigen Kalibrierung einen sehr genauen Lautsprecherfrequenzgang erzeugen. Dies von Hand zu tun, wäre wie der Versuch, Bakterien im Urin mit einer Lupe zu isolieren – unmöglich und bestenfalls unzureichend!
Um dies effektiv zu tun, ist es notwendig zu verstehen, wie Frequenz und Phase in einem Lautsprecher interagieren. Beginnen Sie damit, sowohl den axiale als auch den außeraxiale Frequenzgang Ihres Lautsprechers mit einem Audioanalysator zu betrachten; überprüfen Sie als nächstes die Kombinationskurve, um sicherzustellen, dass beide Lautsprecher akustisch gleichmäßig summieren.
Als nächstes muss bestimmt werden, wie weit Ihr Lautsprecherfrequenzgang von seinem Zielwert entfernt ist. Dies kann erreicht werden, indem die axiale und außeraxiale Frequenzgänge mit einer vom Hersteller bereitgestellten Frequenzgangkurve verglichen werden; wenn Ihr gewünschter Frequenzgang innerhalb von einem Dezibel des tatsächlich Gemessenen liegt, ist alles in Ordnung.
Stellen Sie als letzten Schritt sicher, dass Ihre Lautsprecher mit gleicher Polarität eingerichtet und für ihren vorgesehenen Verwendungszweck korrekt konfiguriert sind. Wenn Sie beispielsweise planen, zwei Drei-Wege-Seitenfills und einen Cue-Wedge als Fills zu verwenden, stellen Sie sicher, dass alle DSP-Filter entsprechend dieser Konfiguration konfiguriert sind; andernfalls riskieren Sie inkonsistente Frequenzgänge und Phasenprobleme, die es von Anfang an schwieriger machen, ein hervorragend klingendes System zu erstellen.
Optimierung
Während die digitale Revolution unsere Audioerlebnisse weiterhin verändert, ist die DSP-Technologie ein integraler Bestandteil. Von einfacher Entzerrung bis hin zu komplexen Raumkorrekturalgorithmen kann diese vielseitige Technologie für alles verwendet werden, von der Entzerrung von Musiktiteln bis hin zur automatischen Echtzeitkorrektur Ihrer Umgebung – einige hochentwickelte Systeme verwenden DSP sogar, um Echtzeitänderungen zu überwachen und selbstständig Änderungen vorzunehmen! Interessanterweise wird fortschrittliches DSP zu einem wesentlichen Element für die Personalisierung von Klängen, anstatt sie nur zu korrigieren.
DSP bietet mehrere wichtige Vorteile, die die Lautsprecherleistung verbessern. Es kann den Frequenzgang verbessern, Verzerrungen reduzieren und Probleme beseitigen, die durch Frequenzweichen wie Phasenverschiebung verursacht werden. Da Frequenzweichen elektrische Geräte sind, treten Änderungen ihrer Ausgabe immer dann auf, wenn sich ihre Flankensteilheit oder Ausrichtung ändert – unabhängig davon, ob eine Frequenzweiche angeschlossen ist oder nicht.
Frequenzweichen ändern die Phasenbeziehung zwischen hohen und tiefen Frequenzen in Lautsprechern, wirken sich aber auch auf andere Faktoren aus. Beispielsweise haben Lautsprecher, die weiter vom Mikrofon entfernt montiert sind, längere Wellenlängen, was die Ausgabe unabhängig von der Flankensteilheit der Frequenzweiche um das 1,36-fache verändert.
Das Referenzieren von Titeln während der Entzerrung und Kalibrierung ist unerlässlich, um Basislinien-Zielfrequenzgänge festzulegen und zu überprüfen, ob Ihr System bei der ausgewählten Wiedergabelautstärke einen realistischen Klang liefert.
Die DSP-Technologie kann auch andere Aspekte der Lautsprecher-Systemleistung verbessern, einschließlich der Phasenkohärenz zwischen den Lautsprechern und der Pegel früher Reflexionen im Verhältnis zum Direktschall für verbesserten immersiven Audio- und Stereobetrieb. Analoge Systeme erfordern manuelle Anpassungen; daher müssen diese Probleme auf digitalem Wege leichter zu handhaben sein.
Die LEA Connect Serie nutzt DSP, um die Leistung ihrer Line-Array-Module zu maximieren. Ihr fortschrittlicher 96-kHz-DSP bietet eine schnelle Lastüberwachung und passt die Eingangsspannung dynamisch an den tatsächlichen Stromverbrauch an – schützt Lautsprecher vor Überlastungen und vermeidet Schäden. Darüber hinaus stellt die Echtzeit-Spitzenerkennung sicher, dass Verstärker mit Spitzenwirkungsgrad arbeiten, um maximale Zuverlässigkeit und Langlebigkeit im Betrieb zu gewährleisten – was zu zuverlässigeren Systemen mit höherer Leistung und längerer Lebensdauer führt.