При проектировании линейного массива ключевым является комплексный подход. При работе со специалистами по звуковому дизайну и установке в рамках данного проекта убедитесь, что они учитывают все аспекты всей системы.
Фильтры верхних частот отсекают низкие частоты, которые могут заглушать аудиосигнал, такие как шум от вентиляторов, холодильников и систем HVAC.
DSP
DSP (цифровая обработка сигналов) — это “мозг” внутри активного динамика, который управляет аудиоинформацией, манипулируя единицами и нулями для достижения определенного эффекта. Это выходит за рамки простого предотвращения искажений на низкой громкости или добавления низких частот на высокой громкости; скорее, это создает различные звуки для имитации разных пространств или спецэффектов — аналогично тому, как приложения на смартфонах используют DSP для добавления эффектов реверберации и задержки, а также имитации разных комнат при прослушивании музыки в наушниках.
DSP играют неоценимую роль в системах линейных массивов, выполняя сложные вычисления, чтобы обеспечить равный уровень звукового давления (SPL) на выходе всех динамиков и полное покрытие. Кроме того, DSP помогает контролировать горизонтальные диаграммы направленности для равномерного звукового поля для слушателей.
Некоторые линейные массивы имеют встроенные возможности DSP, в то время как другие требуют усилителя с собственным выделенным DSP для работы системы. Большинство современных линейных массивов используют оба подхода, чтобы правильно питать динамики, не перегружая и не повреждая их избыточной мощностью.
Эти DSP обладают расширенными функциями, полезными для создания различных акустических характеристик и лучей, чтобы фокусировать направление звука для улучшения разборчивости речи в средах с мешающей реверберацией. Кроме того, оптимизация в реальном времени гарантирует, что все динамики на большой площадке работают на пиковых уровнях производительности.
Разработка DSP требует сложных математических вычислений, поэтому выбор архитектуры, способной справиться с этой задачей, имеет большое значение. Оптимальные решения используют расширения DSP на процессоре Arm, что позволяет выделить больше вычислительной мощности для аудиоалгоритмов, чем было бы доступно в противном случае, помогая разработчикам избежать дополнительных затрат, сложности и проблем с кодированием, вызванных использованием нескольких процессоров.
DSP в системах линейных массивов могут использоваться для расчета задержек и затенения громкости для каждой зоны динамиков в массиве. Этот расчет может быть особенно сложным для систем линейных массивов из-за наличия множества отдельных зон твитеров (обычно 12) и 8 отдельных зон вуферов; каждая зона требует своей задержки для достижения равных уровней SPL на выходе.
Кроссоверы
Эффективная высококачественная акустическая система требует кроссовера, который соответствующим образом ограничивает полосу пропускания обоих драйверов, тем самым снижая уровень искажений и создавая интегрированную частотную и мощностную характеристику как на оси, так и вне оси.
Это означает, что выходной сигнал ОБОИХ драйверов будет более точно совпадать, обеспечивая лучшую разборчивость и равномерное покрытие по всей зоне прослушивания. Плохо спроектированная фильтрующая сеть может увеличить искажения акустического выхода для обоих драйверов, снижая общую производительность.
Кроссоверы необходимы в каждой аудиосистеме, независимо от применения. От домашних кинотеатров и профессиональных PA-систем до гастрольного использования — кроссоверы помогают направлять соответствующие частоты непосредственно каждому драйверу (в данном случае низкие/средние и высокие соответственно), а правильная конструкция гарантирует эффективную передачу частот обоим драйверам.
Существуют различные типы кроссоверов: от простых фильтров первого порядка до более сложных конструкций. В то время как некоторые кроссоверы могут быть встроены непосредственно в динамики или быть отдельными компонентами, подключаемыми между усилителями и динамиками, хорошая высококачественная акустическая система требует как активных, так и пассивных кроссоверов для достижения оптимальных результатов.
Эффективный пассивный или активный кроссовер, разработанный с осторожностью, уменьшит потери и искажения, обеспечивая драйверы стабильным импедансом нагрузки, эффективно ограничивая их полосу пропускания, чтобы ограничить уровень искажений и обеспечить равномерную частотную характеристику как по оси, так и по мощности (общий выход всех динамиков).
Одной из самых больших ошибок при проектировании громкоговорителя является использование компонентов более низкого качества в его кроссовере, что приводит к значительному ухудшению производительности.
Производители иногда используют электролитические конденсаторы в критических последовательных цепях как меру экономии средств по сравнению с более производительными воздушно-пленочными конденсаторами, однако эти детали, как правило, имеют более высокую диэлектрическую проницаемость, что может добавлять искажения по сравнению с более дорогими альтернативами. Хорошо спроектированный громкоговоритель обычно заменяет такие электролитические конденсаторы на пленочные конденсаторы меньшего номинала, чтобы избежать их потенциального негативного влияния на общую производительность.
Настройки в реальном времени
DSP предоставляет живому звуку больше свободы, чем когда-либо прежде, применяя коррекцию помещения и другие продвинутые алгоритмы DSP к массиву. Благодаря этому система может стать акустически совершенной в любой среде или быть настроена под конкретные жанры или музыкальные стили; некоторые высококлассные аудиосистемы даже оснащены пресетами для популярной, рок-, джазовой и другой музыки — эти функции DSP вносят огромную разницу в работу динамиков и могут значительно повысить производительность.
Одним из основных применений DSP является коррекция акустических несоответствий, вызванных размерами помещения и отражениями. Продвинутые DSP-системы анализируют ваше пространство перед применением фильтров для нейтрализации этих эффектов, обеспечивая гораздо более чистое качество звука от ваших динамиков, раскрывая детали, ранее скрытые отражениями в помещении.
Технология DSP также может использоваться для коррекции частотной характеристики динамиков. Хотя это может быть сложно без высокоточного измерительного оборудования, при правильной калибровке можно добиться очень точной характеристики динамиков. Выполнение этого вручную было бы похоже на попытку изолировать бактерии в моче с помощью увеличительного стекла — невозможно и в лучшем случае некачественно!
Для эффективного выполнения этого необходимо понимать, как частота и фаза взаимодействуют в громкоговорителе. Начните с просмотра характеристики вашего динамика на оси и вне оси с помощью аудиоанализатора; затем проверьте комбинированную кривую, чтобы убедиться, что оба динамика акустически суммируются равномерно.
Далее необходимо определить, насколько характеристика вашего динамика отклоняется от целевого значения. Это можно сделать, сравнив характеристики на оси и вне оси с кривой отклика, предоставленной вашим производителем; если желаемая характеристика находится в пределах одного децибела от фактически измеренной, то все в порядке.
В качестве заключительного шага убедитесь, что ваши динамики настроены с одинаковой полярностью и правильно сконфигурированы для предполагаемого использования. Например, если вы планируете использовать два трехполосных боковых филла и один кью-ведж в качестве филлов, убедитесь, что все DSP-фильтры настроены в соответствии с этой конфигурацией; в противном случае вы рискуете столкнуться с непостоянной характеристикой и фазовыми проблемами, что с самого начала усложнит создание системы с отличным звучанием.
Оптимизация
Поскольку цифровая революция продолжает преобразовывать наш аудиоопыт, технология DSP является неотъемлемым компонентом. От простой эквализации до сложных алгоритмов коррекции помещения — эта универсальная технология может использоваться для всего: от эквализации музыкальных треков до автоматической коррекции вашей среды в реальном времени — некоторые сложные системы даже используют DSP для мониторинга изменений в реальном времени и внесения изменений самостоятельно! Интересно, что продвинутый DSP становится важным элементом персонализации звука, а не просто его коррекции.
DSP предлагает несколько ключевых преимуществ, которые улучшают производительность динамиков. Он может улучшить частотную характеристику, уменьшить искажения и устранить проблемы, вызванные кроссоверами, такие как фазовый сдвиг. Поскольку кроссоверы являются электрическими устройствами, изменения их выходного сигнала происходят всякий раз, когда изменяется их наклон или выравнивание — независимо от того, подключен кроссовер или нет.
Кроссоверы изменяют фазовое соотношение между высокими и низкими частотами в динамиках, но они также влияют на другие факторы. Например, динамики, установленные дальше от микрофона, будут иметь более длинные волны, что изменяет выходной сигнал в 1,36 раза независимо от наклона кроссовера.
Использование референсных треков во время эквализации и калибровки необходимо для установления базовых целевых значений частотной характеристики и проверки того, обеспечивает ли ваша система реалистичное звучание при выбранной громкости воспроизведения.
Технология DSP также может улучшить другие аспекты производительности акустической системы, включая когерентность полярности между динамиками и уровни ранних отражений относительно прямого звука для улучшения иммерсивного аудио и стереофонического воспроизведения. Аналоговые системы требуют ручных настроек; поэтому эти проблемы легче решать цифровыми средствами.
Серия LEA Connect использует DSP для максимизации производительности своих модулей линейного массива. Ее продвинутый 96-кГц DSP обеспечивает быстрый мониторинг нагрузки и динамически регулирует входное напряжение в соответствии с фактическим потреблением энергии, защищая динамики от перегрузок и предотвращая повреждения. Кроме того, обнаружение пиков в реальном времени гарантирует, что усилители работают с максимальной эффективностью для максимальной надежности и долговечности работы, создавая более надежные системы с большей производительностью и более длительным сроком службы.