Le développement et l'application du système de haut-parleurs Line Array

Dans les années récentes,systèmes d'enceintes line arrayont été largement utilisés dans les salles de sonorisation à grande échelle avec leurs avantages uniques. Le système d'enceintes line array est produit en réponse à la demande du marché et est également un produit de haute technologie, il a donc attiré l'attention des gens.

La production de haut-parleurs de système line array

Dans les années 60 et 70, la musique rock représentée par les «Beatles» a émergé en Europe et aux États-Unis. Il y avait des centaines de milliers de spectateurs qui se rendaient sur la place pour regarder des concerts de rock, et le sonorisation était un gros problème. Par exemple, 600 000 personnes ont participé à un concert de rock organisé dans le New Jersey le 3 septembre 1977. Le système de sonorisation utilise une «tour de son» composée de plusieurs haut-parleurs empilés, ce qui est très difficile à installer et à déboguer. Après une conception et un débogage soignés, beaucoup d'énergie a été dépensée et l'effet de renforcement sonore est toujours insatisfaisant. Ce phénomène fournit des informations sur le marché. Les tournées à grande échelle nécessitent des systèmes de sonorisation à haute puissance et une installation et un débogage faciles.

Certaines grandes entreprises se concentrent sur la demande du marché et se sont engagées à développer des systèmes de sonorisation à haute puissance et à projection lointaine. Du point de vue de l'acoustique, il y a deux manières d'obtenir l'effet de haute puissance et de projection lointaine.

• L'un est le klaxon, qui fait rayonner l'énergie sonore dans une direction à travers le klaxon pour contrôler la directivité, améliorer l'efficacité du rayonnement et obtenir l'effet de projection lointaine. Par exemple, dans les années 1950, nous avons utilisé de grands cornes pour les systèmes de diffusion Kinmen et Matsu. Un klaxon mesure plus de dix mètres de long et a une distance de transmission de plusieurs kilomètres.

• L'autre est le réseau d'enceintes proposé dans les années 1930, qui utilise le principe des interférences pour contrôler la directivité. En fait, il y avait déjà une colonne de haut-parleur de type colonne populaire. La colonne sonore a une directivité verticale relativement étroite, mais la puissance n'est pas assez grande, la projection n'est pas loin, et il reste encore quelques problèmes à surmonter, comme la dynamique et la bande passante du son. Certaines grandes entreprises ont leurs propres priorités en fonction de leur propre situation.

La recherche sur le klaxon a réussi à développer des haut-parleurs à pavillon à directivité constante, des haut-parleurs à pavillon avec plusieurs unités d'entraînement, etc. Le principe de fonctionnement est similaire à celui d'une colonne sonore. Sa directivité verticale est contrôlable, déterminée par le nombre de boîtiers unitaires, et l'angle de rayonnement horizontal est de 120 °. La réponse en fréquence de chaque boîtier d'unité est de 50 Hz ～ 18 kHz ± 3 dB, la puissance est de 1500 W et la sensibilité est de 134 dB. L'unité haute fréquence rayonne vers l'extérieur à travers le guide d'ondes. Il s'agit du premier produit line array lancé et il a attiré l'attention des gens depuis le début.

La demande du marché, le développement et l'application de la haute technologie font du système d'enceintes line array le produit emblématique de chaque entreprise montrant sa force. Désormais, le line array est une combinaison de technologie de corne et de technologie de réseau, ce qui rend les performances de rayonnement plus parfaites.

Caractéristiques du système d'enceintes de concert line array

1. Disposition régulière des boîtes unitaires

Le système de haut-parleurs line array est composé d'une rangée de boîtiers unitaires, qui sont agencés selon une certaine règle, et peuvent être disposés en ligne droite et en forme de «J» selon les besoins du champ sonore. Le nombre de boîtiers unitaires est déterminé par les exigences du champ sonore, mais doit répondre aux exigences de base de la formation d'un réseau de lignes, c'est-à-dire que la longueur du réseau de lignes doit être au moins supérieure à la moitié de la longueur d'onde du son rayonné vague. Les caractéristiques de rayonnement de chaque boîtier d'unité ont des exigences strictes. Par exemple, la puissance sonore rayonnée, les caractéristiques de fréquence, la directivité horizontale, la distorsion et la phase linéaire doivent répondre aux exigences du réseau de lignes.

2. Haute puissance et longue distance de projection

Par exemple, l'unité basse fréquence dans la boîte d'unité de SanwayEnceinte line array d'extérieur Vera36a une puissance de 1000W et une sensibilité de 98dB; l'unité de fréquence intermédiaire a une puissance de 800 W et une sensibilité de 110 dB; l'unité haute fréquence a une puissance de 150W et une sensibilité de 112dB. Une fois les boîtiers unitaires formés en un réseau, en raison de l'interaction entre les boîtiers unitaires, l'impédance de rayonnement du haut-parleur est améliorée et l'efficacité du rayonnement est améliorée. Par conséquent, il est facile d'utiliser un système d'enceintes line array comme source sonore pour obtenir un niveau de pression acoustique de 100 dB ou plus au-delà de 100 m.

3. Le champ sonore couvert est relativement uniforme, la zone d'interférence est petite et la résolution de lecture est élevée

La directivité verticale du line array est très nette, généralement autour de 10 °, et la plus étroite peut atteindre 3 °. Le faisceau sonore rayonné est étroit, le son direct atteignant la zone d'audience correspondante est relativement fort, la distance rayonnée est relativement éloignée et le changement du niveau de pression acoustique dans une grande zone est relativement faible. En raison du contrôle des lobes latéraux du réseau de lignes, la zone de chevauchement du champ sonore rayonné est relativement petite et la surface d'interférence est petite. La zone dominée par le son direct a une bonne audition, un son clair et une haute résolution.

Comment fonctionne l'enceinte PA Line Array?

Le fonctionnement des réseaux électriques peut être une discussion assez approfondie. Ici, nous n'expliquerons pas les détails de l'ensemble de la théorie trop détaillés. Ce qui suit utilisera un langage simple et des calculs mathématiques pour permettre à chacun de comprendre d'abord comment le son d'un locuteur typique se propage à mesure que la distance augmente.

1. loi du carré inverse

Le contenu de la loi du carré inverse en acoustique est que l'amplitude de l'intensité sonore et la distance entre la position d'écoute et la source sonore sont inversement proportionnelles au carré. Le résultat est que chaque fois que la distance entre l'auditeur et la source ponctuelle double, la pression acoustique est atténuée de 6 dB. C'est la performance des enceintes que nous utilisons habituellement, bien qu'il existe de nombreuses différences subtiles entre le réel et le théorique.

2. Source ponctuelle

La prémisse de la loi du carré inverse est que le locuteur peut rayonner de manière omnidirectionnelle. Pour les enceintes physiques, cette situation est rare, à moins que les enceintes n'émettent des fréquences très basses (c'est pourquoi nous avons toujours mis l'accent sur les graves ou la raison pour laquelle les super basses n'ont pas de directivité). Cependant, à mesure que la distance de propagation du son augmente, même les haut-parleurs directionnels typiques (tels que les haut-parleurs à pavillon avec un angle de couverture horizontal de 90 ° et un angle de couverture vertical de 90 °) obéiront à la loi du carré inverse, agissant comme une source ponctuelle théorique La diffusion du son (c.-à-d. , Rayonnement omnidirectionnel).

3. Source sonore de ligne

La couverture de la pression acoustique des enceintes à réseau linéaire passives est proche de la théorie dite de la source sonore en ligne. Chaque fois que la distance d'écoute est doublée, le niveau ne baisse pas de 6 dB. En théorie, il ne baissera que de 3 dB, mais dans les applications pratiques, le résultat n'est pas si idéal. Quant à savoir pourquoi il existe ces différences, cet article ne développera pas. Mais même ainsi, par rapport aux enceintes à source ponctuelle, les enceintes à réseau linéaire présentent des avantages uniques en termes de couverture verticale.

Les haut-parleurs avec des caractéristiques de rayonnement de source sonore linéaire peuvent obtenir les effets suivants: Vous pouvez ressentir un niveau de pression acoustique relativement élevé dans la zone arrière de la salle ou de l'espace extérieur, et pour ce faire, vous n'avez pas besoin d'utiliser une source sonore ponctuelle ordinaire haut-parleurs. De même, la puissance est volontairement augmentée pour que les personnes plus proches du système de sonorisation en avant puissent entendre des sons trop forts. Son avantage réside dans la contrôlabilité complexe et variable de l'angle vertical de diffusion du son.

Alors, comment obtenir un rayonnement de source sonore linéaire? La réponse est l'annulation de phase.

L'annulation de phase est généralement l'une des choses que les ingénieurs essaient d'éviter dans les systèmes audio, mais elle joue un rôle central en fournissant un angle de couverture vertical étroit lorsque les haut-parleurs line array fonctionnent ensemble. Même si une conception d'enceinte de haut niveau est utilisée pour façonner la couverture verticale, il y a encore beaucoup de chevauchement réel entre les enceintes dans le line array. En d'autres termes, l'angle de couverture vertical d'un haut-parleur line array ne peut pas être formé par un seul haut-parleur, il est le résultat d'une interférence effective de plusieurs haut-parleurs à la sortie. Cependant, en réalité, la distance entre chaque haut-parleur line array et le public sera légèrement différente, ce qui entraînera une légère annulation de phase. Bien entendu, vous pouvez également intervenir manuellement et ajuster précisément l'angle de couverture vertical des haut-parleurs line array en introduisant des retards électroniques (les systèmes EAW Anya et Anna utilisent cette technologie).

Précautions pour l'utilisation de systèmes line array

Bien que l'application de l'annulation de phase puisse avoir pour effet de rétrécir l'angle de couverture vertical des haut-parleurs dans le réseau de lignes, leur angle de couverture horizontal n'est pas affecté. Par conséquent, un seul haut-parleur dans un réseau de lignes réel peut avoir un angle de couverture horizontal de 90 ° et ne couvrir qu'un angle vertical de 20 ° ou moins. De plus, même si l'annulation de phase peut atteindre la distribution de la source de ligne et améliorer considérablement la couverture longue distance, à mesure que la distance augmente, le réseau de lignes commencera à montrer les caractéristiques de la source ponctuelle et succombera à la loi du carré inverse qui atténue 6 dB pour chaque doublement de distance. .

Le line array a la capacité de se rapprocher de la fonction de source de ligne, mais il y a aussi certaines limitations et questions nécessitant une attention. Premièrement, la longueur totale du réseau de haut en bas détermine la fréquence la plus basse avec les caractéristiques de couverture de la source sonore de ligne. En effet, à mesure que la longueur d'onde devient plus longue, à la position d'écoute, la différence entre les moments correspondants où le son atteint la position de l'auditeur à partir de différentes enceintes doit être plus grande pour obtenir l'effet d'une source sonore linéaire. Cela nécessite une plus grande longueur de tableau. À l'autre extrémité du spectre, la longueur d'onde devient si courte que les pilotes sont trop grands pour être placés suffisamment près les uns des autres, de sorte que la différence de phase relative devient trop grande pour réaliser la fonction de source de ligne. Dans ces circonstances, les principaux fabricants utiliseront des structures de guide d'ondes pour réaliser la conversion de sources sonores ponctuelles en sources sonores linéaires. Bien que toutes les structures de guide d'ondes aient le même but, presque chaque fabricant utilise une structure différente et possède son propre brevet pour protéger ses droits de propriété intellectuelle. C'est également la partie la plus difficile du processus d'un fabricant de développement d'enceintes linéaires.

Les réseaux linéaires sont très utiles dans les espaces acoustiquement difficiles car vous pouvez contrôler leur diffusion verticale et réduire les réflexions sonores. Trouver un moyen d'éloigner la zone de couverture sonore du plafond et du sol est un bon début, puis choisissez un haut-parleur avec un angle de couverture horizontal spécifique, ce qui vous aidera à garder l'excès de son loin des parois latérales, afin d'obtenir meilleure clarté de renforcement sonore à l'intérieur.

Lforme de tableau ine

Comme le rayonnement vertical de chaque enceinte est très étroit, l'espace d'écoute peut être efficacement divisé en plusieurs parties de l'avant vers l'arrière. L'avant n'est couvert que par un petit nombre d'enceintes et davantage d'enceintes peuvent couvrir l'arrière. Sur la base de cette idée, un réseau de lignes en forme de J très populaire est formé, qui apparaît souvent dans les salles de concert et les lieux extérieurs.

La forme d'installation exacte du line array variera en fonction de la disposition et de la taille de la zone à couvrir. En général, la couverture de la première rangée n'a besoin que d'un petit nombre d'entre eux pour répondre aux exigences de pression acoustique en raison de la distance proche, mais l'angle d'installation entre les réseaux de lignes doit également être conçu pour être plus grand en raison de la couverture uniforme. Cependant, en raison de la distance relativement longue au milieu et à l'arrière, un plus grand nombre de haut-parleurs doit être installé à un angle concentré, de sorte que l'effet de la couverture longue distance puisse être obtenu. L'approche décrite tout à l'heure permet d'améliorer la cohérence de la couverture globale. Ces dernières années, il a également été mis au point un moyen pour les utilisateurs d'ajuster la distribution de l'énergie en ajustant la puissance fournie à chaque enceinte - cette technique est généralement appelée gradation de puissance.

Défis et limites des line arrays

Bien que les tableaux linéaires puissent aider à résoudre certains problèmes spatiaux, ils présentent des limitations complexes. En plus du défi d'exiger une longueur suffisante pour contrôler l'angle de couverture des fréquences plus basses, les réseaux de lignes peuvent parfois souffrir d'anomalies étranges, par exemple, certaines fréquences peuvent former des lobes dans la zone directement au-dessus et au-dessous du réseau. Si cela se produit dans un mauvais espace acoustique, cela peut avoir de graves conséquences. Par exemple, si votre microphone vocal est placé sous le line array, vous pouvez rencontrer des problèmes de rétroaction.

Paramètres de line array

Pour que le line array joue bien son rôle, il doit passer par une conception d'installation mécanique stricte et mettre en place la division électronique de fréquence et les procédures d'étalonnage correctes. En raison des interactions complexes impliquées, tout cela est important. L'angle d'installation exact de chaque armoire, le point de suspension et la hauteur exacts, ainsi que les réglages individuels du pilote et du retard, de la phase, du gain et même des filtres passe-haut et bas de chaque armoire doivent être précis pour obtenir les meilleures performances. Heureusement, la plupart des grands fabricants existants disposent de logiciels de simulation de couverture sonore basés sur un espace virtuel pour leurs produits.

Qualité sonore

Même dans le meilleur des cas, un line array ne peut pas égaler la pureté du son produit par un haut-parleur à entraînement unique de haute qualité ou un seul haut-parleur à deux ou trois voies. C'est l'une des raisons pour lesquelles il est peu probable qu'ils apparaissent dans un petit espace. Pour les petites occasions, il serait plus approprié que le nombre de haut-parleurs capables de produire du son soit inférieur. Bien sûr, le coût et l'espace sont également des considérations.

Micro line array

Bien que la technologie line array soit le plus couramment utilisée dans les applications professionnelles de sonorisation intérieure et extérieure à grande échelle, il existe de nombreuses entreprises, telles que Bose, Turbosound, etc., qui fournissent de petits systèmes de sonorisation personnels utilisant de petites baies de haut-parleurs (généralement 2 \" -4 \"Size) pour produire le même effet de couverture de source de ligne. L'utilisation correcte de ces systèmes peut leur permettre de fournir une bonne couverture dans les petites salles.