8.7. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ ОЗВУЧЕНИЯ

Распределенные системы делятся на линейные и поверхностные. Линейное расположение громкоговорителей называют цепочкой, а поверхностное — решеткой. Распределенные системы в помещении применяют в виде настенных (рис. 8.14, а и б), потолочных цепочек (рис. 8.14, в и г), а также в виде потолочных решеток из громкоговорителей (рис. 8.14, д). Кроме того, применяют кресельные системы из громкоговорителей или телефонов. Распределенные системы широко применяют, когда нет необходимости в локализации первичного источника звука, т. е. когда его нет в помещении, или для речевых информационных передач, так как в этом случае локализация источника звука необязательна.

В распределенных системах используют диффузорные громкоговорители или звуковые колонки. Применение рупорных громкоговорителей в распределенных системах даже для

озвучения открытых пространств нерационально, а для помещений — тем более, так как они слишком мощны для таких систем.

При расчетах звукового поля с применением диффузорных громкоговорителей считают их ненаправленными, что верно только для частот ниже 1000 Гц. Расчеты для диапазона свыше 1000 Гц следует вести, как для звуковых колонок, имеющих одинаковую направленность в вертикальной и в горизонтальной плоскостях, с эксцентриситетом диаграмм направленности, как у колонки в горизонтальной плоскости. Колонку для этого следуетбрать с громкоговорителями, близкими к расчитываемым.

Для бесконечной прямолинейной цепочкй из диффузорных громкоговорителей с шагом цепочки и высотой подвеса над озвучиваемой поверхностью (см. рис. 8.14, а) уже на расстоянии от цепочки громкоговорителей фронт волны получается практически цилиндрическим. Звуковое давление, создаваемое цепочкой на расстоянии (в пределах между определяется формулой где звуковое давление на расстоянии от диффузорного громкоговорителя; координата точки (см. рис. 8.14, а). Для или волна получается сферической и расчеты ведут по формулам: или

Рис. 8.14. (см. скан) Озвучение помещений распределенными системами: а — одна настенная цепочка; б - две настенные цепочки; в — одна потолочная цепочка; г - две потолочные цепочки; д - потолочная решетка

Неравномерность озвучения в пределах озвучиваемой плоскости по ее ширине определяют из соотношения между высотой подвеса цепочки и расстоянием цепочки от удаленного слушателя

т. е. Эту неравномерность можно найти по кривой 1 на рис. 8.15.

Пример. Цепочка подвешена на боковой стене на высоте над полом (слушатели сидят, поэтому высота подвеса над озвучиваемой плоскостью равна расстояние цепочки до противоположной стены равно найти неравномерность озвучения при условии слабого отражения от стен. Имеем

Если задано, что неравномерность озвучения должна быть не более то по кривой 1 на рис. 8.15 находим, что отношение высоты подвеса к ширине помещения должно быть не менее 0,58, т. е. высота подвеса цепочки должна быть не менее

Неравномерность озвучения в продольном направлении (по длине помещения) будет наибольшей под цепочкой громкоговорителей. Она определяется по формуле Так как шаг цепочки обычно берут из условия получения цилиндрической волны по формуле то для этого условия

Пример. Для данных предыдущего примера найдем шаг цепочки

Если коэффициент отражения от противоположной стены (по отношению к цепочке) не менее 0,75 и расстояние от нее до цепочки не более то считают, что в помещении есть две цепочки, почти одинаковые по развиваемому звуковому давлению и расположенные ,на противоположных стенах. В этом случае расчет ведут по формулам для двух цепочек.

Для двух цепочек (см. рис. 8.14, б), расположенных на параллельных боковых стенах, при расстоянии между цепочками высоте подвеса над озвучиваемой плоскостью и шаге цепочки звуковое давление в точках на озвучиваемой плоскости определится из формулы

где расстояние рассматриваемой точки от первой цепочки; звуковое давление, создаваемое одним диффузорным громкоговорителем на расстоянии от излучателя.

Если высота подвеса цепочки не превосходит то максимальный уровень получается под цепочками, а минимальный — на средней оси помещения.

Рис. 8.15. Зависимость неравномерности озвучения от высоты подвеса цепочки (решетки над озвучиваемой плоскостью: одна цепочка на боковой стене расстояние цепочки от противоположной стены); 2 — две цепочки на боковых параллельных стенах стояние между цепочками); 3 — потолочная решетка (d - шаг решетки)

Звуковое давление определяется из формулы

В этом случае неравномерность озвучения по ширине помещения

На рис. 8.15 приведена эта зависимость (кривая 2). Из нее следует, что если высота подвеса цепочки над озвучиваемой плоскостью не менее 0,3 то неравномерность озвучения будет меньше Для неравномерности озвучения в продольном направлении зависимость остается той же, что и для одной цепочки, поэтому шаг цепочки

Пример. На боковых стенах должны быть подвешены две цепочки, расстояние между стенами Определить высоту подвеса и шаг цепочки для неравномерности озвучения не более Высоту подвеса берем (над полом она будет шаг цепочки Положим, что высота помещения составляет только поэтому отношение Из рис. 8.15 по кривой 2 находим, что неравномерность озвучения в поперечном направлении Для такой высоты подвеса цепочки шаг цепочки следует брать

Для тех же данных определим минимальный уровень при использовании диффузорных громкоговорителей, если

громкоговоритель развивает 1 Па на расстоянии Получаем

Следует также учитывать, что из-за отражения от стен уровень может увеличиться на

Для Цепочки из звуковых колонок звуковое давление определяется аналогично случаю ненаправленных громкоговорителей с учетом эксцентриситетов диаграммы направленности В продольной и поперечной плоскостях, Проходящих через ось излучателя

Здесь - координаты точки на озвучиваемой поверхности для системы координат, привязанной к характеристике направленности звуковой колонки, ось координат и направлена по оси звуковой колонки, ось обычно находится в вертикальной плоскости, проходящей Через ось колонки. Координата не участвует» так как рассматривается волна цилиндрической формы. Для помещений с параллельными боковыми стенами оси колонок располагают перпендикулярно боковой стене и направляет на слушателей, сидящих у противоположной стены. Для помещений с расходящимися стенами расчеты ведут для каждой колонки в отдельности с последующим суммированием иитенсивиостей в каждой точке. Для перехода к координатам от координат используют следующие формулы:

где координата центра колонки; угол наклона оси колонки к горизонтали, определяемый из формулы: высота центра колонки над головами удаленных слушателей; — расстояние от центра колонки до удаленны слушателей по горизонтали; вертикальная координата удаленной точки озвучиваемой поверхности.

Для получения неравномерности озвучения в поперечном направлении не более 3 дБ берут высоту подвеса цепочки

где расстояние цепочкиот противоположной стены; — шаг цепочки.

Пример. Рассчитать звуковое поле для цепочки из звуковых колонок, имеющих характеристику направленности, определяемую эксцентриситетами Боковые стены параллельны друг другу. Расстояние между ними Звуковые колонки расположены на одной боковой стене. Высота подвеса

(т. е. от уровня поля); шаг цепочки

Если звуковая колонка развивает звуковое давление (на расстоянии от нее), равное 4 Па, то в точке с координатами имеем

Угол подвеса колонки определится из равенства Определяем координаты для Уравнения для перехода от Расчет сводим в табл. 8.8.

Таблица 8.8. Результаты расчета звукового поля

Для двух цепочек, расположенных вдоль боковых стен помещения, оси колонок направляют на удаленных слушателей, т. е. слушателей, сидящих на продольной оси помещения. Тогда минимальные уровни поля увеличиваются на При сложной системе расположения колонок расчет ведут методом координат и затем для каждой точки поля суммируют квадраты звуковых давлений от каждой колонки.

Потолочные цепочки из диффузорных громкоговорителей рассматриваются, как и настенные. Только для них высота подвеса задана (см. рис. 8.14, в и г), и координаты х отсчитывают от проекции цепочки на пол. Если применяют звуковые колонки, расположенные на потолке, то расчет ведется по методу координат.

Потолочные решетки (см. рис. 8.14, д) создают плоскую волну на расстоянии от решетки. Звуковое давление, развиваемое решеткой из ненаправленных громкоговорителей с шагом определяется по формуле где звуковое давление, создаваемое одним громкоговорителем на расстоянии от него;

обслуживаемая площадь (под решеткой). Иногда шаг решетки по длине и ширине помещения берут разный, тогда

Неравномерность озвучения для решетки определяется по кривой 3 на рис. 8.15.

Одну настенную цепочку диффузорных громкоговорителей применяют, если ширина помещения превосходит При ширине помещения применяют две цепочки из таких же громкоговорителей. В помещениях шириной применяют одну, а шириной — две настенных цепочки из звуковых колонок или, что лучше, одну цепочку, расположенную на передней стене. При низком потолке предпочтение оказывают потолочным цепочкам, а при очень большой ширине потолка применяют потолочную решетку или кресельную систему. Одна потолочная решетка равноценна двум настенным, подвешенным под потолком. Во всех случаях исходят из возможно меньшего акустического отнощения в помещении, возможно меньшей неравномерности озвучения и архитекутурных требований.

Применительно к открытому пространству распределенные системы имеют лучшую локализацию звукового поля, чем сосредоточенные, но в них совершенно нет локализации первичного источника звука, так как он приходит с разных направлений.