ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΗΧΟΥ ΚΑΙ ΜΟΥΣΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΕΠΙΓΡΑΜΜΑΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ:

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΗΧΟΥ ΚΑΙ ΜΟΥΣΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΕΠΙΓΡΑΜΜΑΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΗΧΗΤΙΚΗ ΚΑΛΥΨΗ ΕΚΔΗΛΩΣΕΩΝ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ: ΜΑΡΑΓΚΟΣ ΘΕΟΦΑΝΗΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2014

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο Βασικά Ηλεκτρονικά Ωμική Ηλεκτρική Αντίσταση - Resistance (R) είναι το μέγεθος με το οποίο μετριέται η δυσχέρεια στην έλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από ένα υλικό. Η αντίσταση ενός υλικού δηλαδή, εκφράζει τη δυσκολία που συναντά το ηλεκτρικό ρεύμα όταν διέρχεται μέσα απ' αυτό. Η ωμική αντίσταση, μετρούμενη σε ευθύγραμμο αγωγό που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο προκαλεί η εφαρμογή μιας διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού στα άκρα του, ορίζεται ως το πηλίκο της διαφοράς δυναμικού προς την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος (Ohm s Law): όπου: RR = VV II R: Η αντίσταση που εμφανίζει το αντικείμενο (σε ohms) V: Η διαφορά δυναμικού/τάση που εφαρμόζεται στα άκρα του αντικειμένου (σε volts) I: Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το αντικείμενο (σε amperes) Η μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής αντίστασης στο Διεθνές σύστημα μονάδων (SI) είναι το Ωμ (στα Αγγλικά Ohm), το οποίο συμβολίζεται ως (Ω) και πήρε την ονομασία αυτή από τον Γερμανό φυσικό Γκέοργκ Ωμ (Georg Ohm) και ορίζεται ως 1Ω=1V/1A. Η αντίσταση είναι εξ' ορισμού αντίθετη έννοια της αγωγιμότητας. Υλικά που είναι μονωτές έχουν μεγάλη αντίσταση, ενώ υλικά που είναι αγωγοί έχουν μικρή αντίσταση. Η αντίσταση μπορεί να μην είναι σταθερή, αλλά να αλλάζει ανάλογα με τις εξωτερικές συνθήκες, ή να εξαρτάται από το ηλεκτρικό ρεύμα. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα ορίζεται ως το αντίστροφο μέγεθος της αντίστασης. Υλικά στα οποία η αντίσταση είναι σταθερή ονομάζονται αντιστάτες (κοινά ονομαζόμενες «αντιστάσεις»). Συνήθως, αυτά τα υλικά είναι οι αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος. Εμπέδηση ή Σύνθετη Αντίσταση - Impedance (Ζ) είναι ένα μέγεθος του ηλεκτρισμού που αναφέρεται σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος. Η εμπέδηση επεκτείνει την έννοια της αντίστασης και σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος όπου η τάση και η ένταση δεν είναι συμφασικά. Σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος ταυτίζεται με την αντίσταση Ζ=R. Η εμπέδηση ισούται με τον λόγο της τάσης προς την ένταση ηλεκτρικού ρεύματος για μία συγκεκριμένη συχνότητα εναλλασσόμενου ρεύματος. Η τιμή της εμπέδησης ενός κυκλώματος μεταβάλλεται με την μεταβολή της συχνότητας του ηλεκτρικού ρεύματος που το διαρρέει και συγκεκριμένα, η εμπέδηση αυξάνει με την αύξηση της συχνότητας. Μονάδα μετρησής της είναι το Ωμ, όπως και της αντίστασης. Κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα έχει κάποια ποσότητα εμπέδησης, ακόμα και τα καλώδια (π.χ. speakon) που χρησιμοποιούμε για να συνδέσουμε έναν ενισχυτή με ένα ηχείο. Η εμπέδηση αυξάνεται με το μήκος του καλωδίου. Πρέπει πάντα να χρησιμοποιούμε καλώδια ίδιου μήκους και πάχους και στις δυο μεριές του συστήματος (Left και Right). Σε μικρές δρομολογήσεις αυτό μπορεί να μην είναι διακριτό αλλά σε ένα μεγάλο σύστημα PA θα υπάρξει αντιληπτή διαφορά. 2

3 Ηλεκτρική Ισχύς (P) είναι ο ρυθμός με το οποίον η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται από ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Η μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής ισχύς στο Διεθνές σύστημα μονάδων (SI) είναι το watt. Ο τύπος με τον οποίο υπολογίζουμε την ισχύ είναι: P=V*I Πρακτικό παράδειγμα Εικ.1 : Χρήσιμο τυπολόγιο ηλεκτρονικών μεγεθών Αν το κύκλωμα της κονσόλας έχει τάση V = 6 volt και στην έξοδο της έχουμε συνδέσει ένα ηχείο με αντίσταση R = 8 Ω τι θα συμβεί στην ισχύ που θα καταναλωθεί από το σύστημα όταν αυξήσουμε κατά 6 db το Master Fader της κονσόλας Από τον γνωστό τύπο: dddd = 20llllll VVVVVVVV και επειδή το Vout = 2Vin έπεται db = 6. Άρα κάθε αύξηση 6 VVVVVV db διπλασιάζει την τάση εξόδου άρα η έξοδος της κονσόλας θα είναι 12 volt. Τώρα το ρεύμα που θα διέπει το κύκλωμα είναι: Ι = V/R, δηλαδή Ι = 12/8 = 1.5 A Υπολογίζω την ισχύ που καταναλώνεται: P = V*I = 12*1.5 = 18 watt Σύνδεση σε Σειρά Σε σειρά σύνδεση έχουμε όταν οι αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Ισχύει για την συνολική αντίσταση Rολ του κυκλώματος: Rολ = R1 + R2 + R3+ + Rn 3

4 Εικ. 2: Σύνδεση αντιστάσεων σε σειρά Σύνδεση παράλληλη Παράλληλη σύνδεση έχουμε όταν οι αντιστάσεις συνδέονται παράλληλα, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Ισχύει για την συνολική αντίσταση Rολ του κυκλώματος: 1/ Rολ = 1/ R1 + 1/ R2 + 1/ R /Rn Εικ. 3: Σύνδεση αντιστάσεων παράλληλα Τρόποι Σύνδεσης Ηχείων Όταν συνδέσουμε έναν ενισχυτή ισχύος (Power Amp) με ηχεία θα πρέπει να έχουμε υπόψην μας τα παρακάτω: Όσο αυξάνει η αντίσταση της συνδεσμολογίας τόσο μειώνεται η μέγιστη απόδοση ισχύος του ενισχυτή. Στην τιμή αντίστασης των 4 Ω η ροή σήματος συναντάει μικρότερη αντίσταση στη διέλευση της από ότι θα συναντήσει στην τιμή της αντίστασης των 8 Ω. Η ισχύς του ενισχυτή θα είναι μεγαλύτερη στα 4 Ω από ότι στα 8 Ω. Στη θεωρία μπορούμε να πούμε ότι διπλασιάζετε, αλλά όπως θα δούμε στην πράξη, αυτό δεν γίνεται ποτέ. Ένα άλλο μεγάλο πρόβλημα είναι το φαινόμενο της αύξησης της θερμοκρασίας (thermal) των κυκλωμάτων του ενισχυτή. Η θερμοκρασία στο εσωτερικό του ενισχυτή θα διπλασιαστεί από τα 8 Ω στα 4 Ω και θα τετραπλασιαστεί στην τιμή των 2 Ω. 4

5 Σε σειρά (Series Circuit) Ο πρώτος τρόπος ονομάζεται σύνδεση ή κύκλωμα σε σειρά και πραγματοποιείται όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Αν η αντίσταση του Α και Β ηχείου είναι 4 Ω στο καθένα και τα καλωδιώσουμε σε σειρά τότε η συνολική αντίσταση θα γίνει 8 Ω. Αν ο ενισχυτής που τροφοδοτεί το κύκλωμα έχει μέγιστη απόδοση ισχύος 2,000 watt στα 4 Ω στα 8 Ω θα έχει 1,250 watt (συνήθως είναι στο 80%). Ένα βασικό μειονέκτημα του σε σειρά κυκλώματος είναι, ότι αν ένα ηχείο σταματήσει να λειτουργεί για κάποιο λόγο τότε όλα τα ηχεία του κυκλώματος τίθενται εκτός λειτουργίας. Εικ. 4: Σε σειρά συνδεσμολογία 2 ηχείων Παράλληλα (Parallel Circuit) Ο δεύτερος τρόπος ονομάζεται παράλληλη σύνδεση ή κύκλωμα και πραγματοποιείται όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Αν η αντίσταση του Α και Β ηχείου είναι 8 Ω στο καθένα και τα καλωδιώσουμε παράλληλα τότε η συνολική αντίσταση θα μειωθεί και θα γίνει 4 Ω. Αν ο ενισχυτής που τροφοδοτεί το κύκλωμα έχει μέγιστη απόδοση ισχύος 1,250 watt στα 8 Ω τότε θα έχει 2,000 watt στα 4 Ω. Αν πάλι καλωδιώσουμε 4 ηχεία μεταξύ τους με τον τρόπο του παράλληλου κυκλώματος το αποτέλεσμα είναι να μειωθεί η τιμή της αντίστασης του κυκλώματος στα 2 Ω. Για να γίνει αυτή η συνδεσμολογία θα πρέπει ο ενισχυτής να μπορεί να δουλέψει σε τόσα λίγα ohms άρα είναι απαραίτητο να διαβάσουμε τις τεχνικές προδιαγραφές του από το manual που τον συνοδεύει. Αν δεν προβλέπεται θα έχει ως αποτέλεσμα να κάψουμε τις ασφάλειες προστασίας του ή να τεθεί προσωρινά εκτός λειτουργίας. Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα του παράλληλου κυκλώματος είναι ότι και ένα ηχείο να σταματήσει να λειτουργεί τα υπόλοιπα ηχεία του κυκλώματος συνεχίζουν να λειτουργούν κανονικά Όταν για παράδειγμα συνδέουμε τον ενισχυτή με ένα ηχείο με Speakon καλώδιο και έπειτα το ηχείο αυτό με ένα άλλο ηχείο με Speakon καλώδιο τότε κάνουμε παράλληλη συνδεσμολογία. 5

6 Εικ. 5: Παράλληλη συνδεσμολογία 2 ηχείων Σε σειρά/παράλληλο κύκλωμα (series/parallel circuit) Ο τρίτος τρόπος συνδεσμολογίας ονομάζεται σε σειρά/παράλληλο κύκλωμα και πραγματοποιείται όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Συνήθως γίνεται με καλωδίωση 2 ηχείων μεταξύ τους με τον τρόπο του παράλληλου κυκλώματος και άλλων 2 ηχείων με το τρόπο του κυκλώματος σε σειρά. Το σημαντικό πλεονέκτημα είναι ότι η συνολική αντίσταση του κυκλώματος παραμένει σταθερή και ίση με την αντίσταση του ενός ηχείου, δηλαδή 8 Ω (με την προϋπόθεση ότι όλα τα ηχεία έχουν την ίδια αντίσταση). Αυτήν την συνδεσμολογία συνήθως θα την συναντήσουμε στα μεγάφωνα των καμπινών του μπάσου (Bass Cabinet). Εικ. 6: Σε σειρά/παράλληλη συνδεσμολογία 4 ηχείων. Με το μπλε καλώδιο διακρίνεται η σε σειρά σύνδεση. 6

7 Ενισχυτής Ισχύος (Power Amplifiers) Ο ενισχυτής ισχύος είναι η συσκευή που αναλαμβάνει να μας πολλαπλασιάσει την ισχύ του σήματός μας και με το σήμα αυτό να τροφοδοτήσουμε έπειτα τα ηχεία μας. Το κύριο χαρακτηριστικό του ενισχυτή είναι η ισχύς του, δηλαδή πόσα watt μπορεί να βγάλει στην έξοδό του σε μια δεδομένη πάντα αντίσταση λειτουργίας (π.χ. 8 Ω, 4 Ω, 2 Ω). Η ισχύς έχει να κάνει πάντα με την αντίσταση που «βλέπει» ο ενισχυτής και καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τα ηχεία που συνδέουμε. Επίσης, ένα ακόμα βασικό χαρακτηριστικό ενός ενισχυτή είναι η απόδοση του. Είναι το πραγματικό ποσοστό ισχύος (%) που αποδίδει ο ενισχυτής στην έξοδο του, σε σχέση με την ισχύ που καταναλώνει για να λειτουργήσει. Απώλειες θα υπάρξουν πάντα, συνήθως υπό μορφή θερμότητας εξαιτίας των υψηλών θερμοκρασιών που θα αναπτυχθούν στο στάδιο της εξόδου. Η απόδοση επίσης του ενισχυτή θα εξαρτηθεί από την χρονική διάρκεια λειτουργίας του, αλλά και από το πλάτος του σήματος εισόδου. Οι ενισχυτές ισχύος εισάγουν δυο ειδών παραμορφώσεις αλλοιώνοντας και υποβαθμίζοντας το σήμα εισόδου κατά την διαδικασία ενίσχυσης. Η πρώτη ονομάζεται αρμονική παραμόρφωση (harmonic distortion), με την εισαγόμενη παραμόρφωση να είναι συχνότητες που σχετίζονται και καθορίζονται αρμονικά από το σήμα εισόδου. Η δεύτερη ονομάζεται παραμόρφωση ενδοδιαμόρφωσης (intermodulation distortion) όπου η εισερχόμενη παραμόρφωση δεν σχετίζεται άμεσα με το σήμα εισόδου στον ενισχυτή. Υπάρχουν πολλές τάξεις λειτουργίας (classes) των ενισχυτών όσον αφορά το τρόπο που πραγματοποιείται η ενίσχυση στο στάδιο της εξόδου. Οι σημαντικότερες τάξεις είναι: Α, Β, AB, και D. Ο ακριβής τρόπος λειτουργίας τους είναι πέρα από τα πλαίσια του συγκεκριμένου μαθήματος, ωστόσο κάποια βασικά χαρακτηριστικά σχετικά με τις δυνατότητες και τους περιορισμούς τους είναι απαραίτητα. Η Class A έχει πολύ καλή ποιότητα και πιστότητα στον ενισχυόμενο ήχο. Έχει χαμηλή απόδοση, περίπου 20% και απώλειες με την μορφή θερμότητας, κάτι που την κάνει απαγορευτική στην χρησιμοποίηση για ενισχυτές μεγάλης ισχύος για ένα live. Πρακτικά, class A ενισχυτές θα συναντήσουμε μέχρι 200 Watt για οικιακές υψηλής πιστότητας (hi-fidelity) εφαρμογές. Η Class B έχει υποδεέστερη ποιότητα και πιστότητα σε σχέση με την Class A στον ενισχυόμενο ήχο διότι παρουσιάζει παραμόρφωση ενδοδιαμόρφωσης. Η απόδοση της φτάνει στο 50% με 60%, ενώ στα θετικά της είναι η χαμηλή κατανάλωση ρεύματος. Χρησιμοποιείται όταν δεν μας ενδιαφέρει η ποιότητα του σήματος όπως στους ΑΜ ραδιοφωνικούς πομπούς, σειρήνες οχημάτων, κλπ. Οι ενισχυτές με class B μπορούν να φτάσουν τις αρκετές εκατοντάδες Watt. Η Class AB ήταν οι πρώτοι ενισχυτές με καλή ποιότητα και πιστότητα (παρουσιάζουν μικρή παραμόρφωση ενδοδιαμόρφωσης) και υψηλή απόδοση λειτουργίας 40%-50%. Ήταν και οι πρώτοι που χρησιμοποιήθηκαν σε συναυλίες. Το μεγάλο μειονέκτημα τους είναι το βάρος τους, κάτι που στα πλαίσια ενός live είναι προβληματικό. Για παράδειγμα, ο Crown Macro-Tech 2402 αποδίδει 520 watt στα 8Ω ανά κανάλι και ζυγίζει περίπου 23.5 kg. Σε κάποια μεγάλα lives μπορεί να χρειαστούν μέχρι και 100 ενισχυτές. Αν αναλογιστεί κανείς ότι όλοι αυτοί για να μεταφερθούν με ασφάλεια πρέπει να τοποθετηθούν σε rack cases, αντιλαμβάνεται εύκολα πόσο αυξάνεται το βάρος και κατά συνέπεια το κόστος μεταφοράς και εγκατάστασης. 7

8 Η Class D είναι οι λεγόμενοι ψηφιακοί ενισχυτές (digital Amps). Αν και είχαν σχεδιαστεί από την δεκαετία του 50, μόνο στα τέλη της δεκαετίας του 90 εισήχθησαν στην αγορά για μαζική παραγωγή. Μετατρέπουν το σήμα σε ψηφιακό χρησιμοποιώντας την Pulse Width Modulation. Προσφέρουν την απόδοση των Class AB ενισχυτών σε πολύ μικρότερο μέγεθος (βάρος και όγκο) καθιστώντας ιδανικούς για συναυλίες. Η απόδοση τους φτάνει στο 90% με 95% και η ισχύς τους μερικές χιλιάδες watt. Έχουν όμως αυξημένη αρμονική παραμόρφωση. Η εταιρία Crown χρησιμοποιεί μια παραλλαγή της Class D σχεδίασης την οποία ονομάζει Class I. Η σειρά Ι-Tech χρησιμοποιεί αυτήν την σχεδίαση. Ο Crown I- Tech 5000 HD αποδίδει 1250 watt στα 8Ω ανά κανάλι και ζυγίζει μόλις 12.7 kg. Ποια τιμή αντίστασης «βλέπει» ο ενισχυτής όταν συνδέεται με ένα ηχείο; Η εμπέδηση -όπως λέγεται πιο σωστά η αντίσταση που βλέπει ο ενισχυτής- οφείλεται στα ηχεία καθώς δεν παρουσιάζουν καθαρά ωμική, αλλά σύνθετη αντίσταση (ωμική και εμπέδηση) επειδή οι οδηγοί των μεγαφώνων (woofer, midrange, tweeter) διαθέτουν πηνία φωνής (voice coils), επομένως η αντίστασή τους έχει και επαγωγικά χαρακτηριστικά. Η τιμή της εμπέδησης δεν είναι σταθερή, αλλά εξαρτάται και μεταβάλλεται από τη συχνότητα του σήματος εισόδου. Και φυσικά κάθε αλλαγή της τιμής της αντίστασης επηρεάζει την ισχύ της εξόδου του ενισχυτή στη δεδομένη πάντα αντίσταση. Οι κατασκευαστές για πρακτικούς λόγους δίνουν μια «μέση» τιμή ωμικής αντίστασης (την ονομαστική αντίσταση που αναφέρεται στο ηχείο). Αυτό βέβαια σε καμία περίπτωση δε σημαίνει πως δύο διαφορετικά ηχεία με την ίδια τιμή ονομαστικής αντίστασης αντιπροσωπεύουν την ιδία δυσκολία από πλευράς οδήγησης για έναν ενισχυτή. Έτσι π.χ. το ηχείο Α, με ονομαστική τιμή αντίστασης 8 Ohm, του οποίου όμως το μέτρο της σύνθετης αντίστασης (ωμική και εμπέδηση) «ανεβοκατεβαίνει» ανάλογα με τη συχνότητα ανάμεσα πχ. στα 18 και 3 Ohm, αποτελεί πολύ πιο δύσκολο φορτίο από το ηχείο Β, με ονομαστική τιμή αντίστασης επίσης 8 Ohm, του οποίου όμως το μέτρο της σύνθετης αντίστασης «ανεβοκατεβαίνει» ανάλογα με τη συχνότητα ανάμεσα π.χ. στα 12 και 5 Ohm. Αυτό που πρέπει να έχουμε πάντα υπόψη μας είναι ότι όσο αυξάνεται η συχνότητα του σήματος τόσο θα μεγαλώνει η εμπέδηση του ηχείου και τόσο θα μειώνεται η ισχύς του ενισχυτή. Ισχύς του ενισχυτή Θα πρέπει η ισχύς του ενισχυτή που ενισχύει τις χαμηλές συχνότητες (low) του ακουστικού φάσματος να έχει την διπλάσια ισχύ από τον ενισχυτή που ενισχύει τις μεσαίες συχνότητες (mid). Επίσης, ο ενισχυτής για τις μεσαίες συχνότητες να έχει την διπλάσια ισχύ από τον ενισχυτή των υψηλών συχνοτήτων. Αυτό είναι λίγο θεωρητικό και στην πράξη η ισχύς των ενισχυτών καθορίζεται από το μουσικό είδος, το χώρο διεξαγωγής της συναυλίας και τον προϋπολογισμό (budget). Watts Per Head Υπάρχει ένας πρακτικός κανόνας για να υπολογίζουμε πόσα άτομα μπορούν να καλύψουν ηχητικά τα watts των ενισχυτών που θα χρησιμοποιήσουμε. Αθροίζουμε το συνολικό αριθμό των watts των 8

9 ενισχυτών και τα διαιρούμε με το 4. Για παράδειγμα, για ένα Rock Live σε ένα μικρό κλειστό χώρο χρησιμοποιήσαμε τους εξής ενισχυτές: 1000 w για τα Lows (χαμηλές συχνότητες), 600 w για τα Mids (μεσαίες συχνότητες) και 350 w για τα Highs (υψηλές συχνότητες). Η συνολική ισχύ είναι 1950 W και διαιρώντας τα με το 4 μου δίνουν 487. Άρα περίπου 500 άτομα μπορούμε να καλύψουμε με ικανοποιητική ηχητική στάθμη (dbspl) με τους συγκεκριμένους ενισχυτές. Βέβαια αυτό είναι αρκετά «μπακαλίστικο», καθώς η εμπειρία δείχνει ότι βασικότερος παράγοντας υπολογισμού της απαιτούμενης ηχητικής στάθμης για τη σωστή ηχητική κάλυψη μιας συναυλίας παίζει ο χώρος (κλειστός ή ανοιχτός), το μουσικό είδος, η απόσταση των ηχείων από το κοινό, η τοποθέτηση των ηχείων, κλπ. Πάντως είναι ένας καλός πρώτος τρόπος υπολογισμού της απαιτούμενης ισχύς ειδικά για μικρά live. Επίσης, μια πιο σωστή διαδικασία είναι να θεωρήσουμε ότι για λίγο κόσμο χρειαζόμαστε περισσότερα watts per head από ότι σε μια συναυλία με περισσότερο κόσμο. Ισχύς εγκατάστασης Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε σε κάθε live τη συνολική ισχύ ρεύματος που ο εξοπλισμός θα καταναλώσει. Σε κάθε περίπτωση, θα πρέπει να μπορούμε να απαντήσουμε στο ερώτημα πόσο ρεύμα μπορούμε να «τραβήξουμε» από μια παροχή (πρίζα), ώστε να παραμένουμε μέσα στα όρια αντοχής της ηλεκτρολογικής εγκατάστασης (ασφάλειες, διακόπτες, καλωδιώσεις, κ.λπ.). Μπορούμε από μια πρίζα -ή καλύτερα από μια φάση ρεύματος- να τροφοδοτήσουμε όλο τον εξοπλισμό που χρειαζόμαστε για ένα Live; Αρχικά θα πρέπει να υπολογίσουμε την ισχύ ρεύματος (σε watts) την οποία απαιτεί η ηχητική εγκατάσταση. Αυτό προκύπτει προσθέτοντας την ισχύ όλων των ενισχυτών σε δεδομένες αντιστάσεις που θα δουλέψουν (π.χ. 4 Ω). Για παράδειγμα, σε ένα μικρό live έχουμε: 1000 w για τα Lows (χαμηλές συχνότητες), 600 w για τα Mids (μεσαίες συχνότητες), 350 w για τα Highs (υψηλές συχνότητες) και 350 w για τα monitors. Προσθέτοντας, η συνολική ισχύς ρεύματος προκύπτει ίση με 2300 watts. Προσοχή!!! Αναφερόμαστε στην ισχύ που καταναλώνουν οι ενισχυτές για να λειτουργήσουν και όχι στην ισχύ που αποδίδουν. Έπειτα, από τον τύπο: P (ισχύς) = V (τάση) x I (ρεύμα) x cosφ (= 0.8) και επειδή η τάση λειτουργίας είναι δεδομένη (220 volts) προκύπτει ότι το ρεύμα που θα καταναλώσουμε είναι περίπου 13 Amps 1. Άρα, πρέπει να δούμε στη φάση ρεύματος που χρησιμοποιούμε πόσο είναι το μέγιστο επιτρεπτό ρεύμα που αφήνει να περάσει και να τροφοδοτήσει τις συσκευές. Συνήθως για μια οικιακή φάση (μονοφασικό ρεύμα) το σύνολο της ηλεκτρολογικής εγκατάστασης μπορεί να μας τροφοδοτήσει έως και 40 Α, δηλαδή στον ηλεκτρολογικό πινάκα έχουμε μια γενική ασφάλεια των 40 Α, εκτός από ειδικές περιπτώσεις. Θα πρέπει να έχουμε όμως υπόψη ότι οι επι μέρους 1 Η χρησιμοποίηση του τύπου P= V*I χωρίς το cosφ πρακτικά είναι λάθος, διότι όταν έχουμε επαγωγικά φορτία (όλα τα ηχεία έχουν πηνίο άρα έχουμε επαγωγικά φορτία) το cosφ είναι απαραίτητο να το περιλαμβάνουμε στους υπολογισμούς μας. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι η ισχύς που τραβάμε είναι μεγαλύτερη από την "φαινόμενη" δηλαδή το «σκέτο» V*Ι το οποίο ισούται με Amps. Εμείς αρκεί να θυμόμαστε ότι πρέπει στο τύπο να μην ξεχνάμε το 0.8 που είναι το cosφ. 9

10 ασφάλειες ενός μονοφασικού οικιακού πίνακα συνήθως επιτρέπουν τη διέλευση ρεύματος έως 10 Α, εκτός και αν η πρίζα τροφοδοσίας του εξοπλισμού μας είναι «ενισχυμένη» δηλαδή αντιστοιχεί σε ασφάλεια ανοχής 16 Α. Αρά, στο συγκεκριμένο παράδειγμα θα πρέπει να πάρουμε ρεύμα και από μια άλλη πρίζα. Σε ανοικτούς χώρους, η τροφοδοσία του ρεύματος γίνεται με γεννήτρια (ή συστοιχίες γεννητριών σε μεγαλύτερες εγκαταστάσεις) και συνήθως διατίθενται τρεις φάσεις ρεύματος, όπου ο υπεύθυνος ηλεκτρολόγος οφείλει να μας παρέχει την παροχή με την ισχύ που χρειαζόμαστε για να τροφοδοτήσουμε τον εξοπλισμό μας. Ο εξοπλισμός του PA από μονός του δεν θα δημιουργήσει πρόβλημα με το ρεύμα. Πρέπει όμως να έχουμε υπόψη μας και ποιες άλλες συσκευές θα τροφοδοτηθούν από την ίδια φάση, σύμφωνα με την ηλεκτρολογική σχεδίαση, καθώς και πόση ισχύ θα καταναλώσουν και αυτές. Τέτοιες συσκευές μπορεί να είναι συσκευές φωτισμού όπως προβολείς, φώτα κοινού, φώτα διαδρόμων, κλπ, αλλά και επαγωγικά φορτία, όπως μηχανισμοί κίνησης, μοτέρ, ψυγεία, κλπ. Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να διευκρινίζουμε ότι ο ηχητικός εξοπλισμός πρέπει να απασχολεί μια οποιαδήποτε φάση ρεύματος, χωρίς να την επιβαρύνουν άλλα φορτία που έχουν μεγάλη κατανάλωση ισχύος, ή το σημαντικότερο, μπορούν να δημιουργήσουν θόρυβο στις ηχητικές καλωδιώσεις και συνεπώς στον ηχητικό εξοπλισμό λόγω επαγωγικών φαινομένων. Πως θέτουμε σε λειτουργία ένα σύστημα PA (Public Address) Καταρχήν πρέπει όλοι οι ενισχυτές, κονσόλα, περιφερειακά μηχανήματα (εφέ, δυναμικοί επεξεργαστές, κλπ), crossover να είναι κλειστά (OFF). Ειδικότερα οι ενισχυτές πρέπει να είναι με τα ρυθμιστικά της έντασης τέρμα αριστερά, δηλαδή εντελώς χαμηλωμένα, για να υπάρχει ολοκληρωτική φραγή της ροής του σήματος προς τα ηχεία (line arrays ή monitors). Τροφοδοτούμε την κονσόλα με ρεύμα. Ανοίγουμε το τροφοδοτικό της κονσόλας. Ανοίγουμε τα περιφερειακά μηχανήματα και το crossover. Ανοίγουμε τους ενισχυτές. Μεγάλη προσοχή πρέπει να δοθεί στο ότι οι ενισχυτές πρέπει να ανοίγουν ένας-ένας με καθυστέρηση τουλάχιστον 5 sec στην μεταξύ τους ενεργοποίηση. Ελέγχουμε αν όλοι οι ανεμιστήρες του εξαερισμού των ενισχυτών λειτουργούν σωστά και δεν καλύπτονται από καλώδια, ταινίες, κλπ. Αυξάνουμε σιγά-σιγά την ισχύ της ροής του σήματος στο μέγιστο της απόδοσης τους (δηλαδή το ρυθμιστικό volume τέρμα δεξιά) για κάθε κανάλι του ενισχυτή ξεχωριστά. Μετά το τέλος της συναυλίας κάνουμε ακριβώς την αντίστροφη διαδικασία. 10

11 Επιλογές (modes) στον Ενισχυτή Οι ενισχυτές είναι κατασκευασμένοι να έχουν δυο αυτόνομα ξεχωριστά κανάλια (channels) ισχύος ή να χρησιμοποιούν όλη την ισχύ τους σε ένα μόνο κανάλι. Η επιλογή (mode) της αυτόνομης λειτουργίας των δυο καναλιών αναγράφεται ως Stereo ή Dual και η επιλογή της συγχώνευσης των δυο καναλιών με την άθροιση της ισχύος τους αναγράφεται ως Bridge ή Mono. Η σύνδεση του ενισχυτή με τα ηχεία με τις δυο επιλογές φαίνεται στα παρακάτω σχεδιαγράμματα. Είναι λάθος να θεωρούμε ότι στο Bridge ή Mono mode διπλασιάζεται πάντα η ισχύς του ενισχυτή. Καλό είναι συμβουλευόμαστε το manual του ενισχυτή γιατί συνήθως η ισχύς σε αυτό το mode στην πράξη είναι λίγο λιγότερη από το διπλάσιο. Υπάρχει περίπτωση ο ενισχυτής να έχει 3 modes και να περιλαμβάνει και την επιλογή Parallel (ή Υ mode). Ο ενισχυτής τροφοδοτείται μόνο στο channel 1, αλλά και τα δυο του κανάλια ενισχύουν το ίδιο σήμα που θα τροφοδοτήσουν τα δυο ηχεία. Αυτό το κάνουμε για να αποφύγουμε να διαχωρίσουμε το σήμα με Υ cable και να το διαμοιράσουμε στα 2 channels. Συνήθως το χρησιμοποιούμε σε Bi-amp Ηχεία. 11

12 Εικ. 7: Σύνδεση ενισχυτή σε Stereo Mode και τρόπος καλωδίωσης με Speakon Connectors 12

13 Εικ. 8: Σύνδεση ενισχυτή σε Bridge-Mono και τρόπος καλωδίωσης με Speakon Connector Τι θα συμβεί αν βάλουμε δυο ή παραπάνω ηχεία το ένα δίπλα στο άλλο; Όταν τοποθετούμε δυο ηχεία τα οποία τροφοδοτούνται ξεχωριστά και αναπαράγουν το ίδιο σήμα το ένα δίπλα στο άλλο τότε θα έχουμε μια αύξηση της ισχύος κατά +3 db. Αν τοποθετήσουμε τέσσερα ηχεία τότε θα έχουμε μια αύξηση της στάθμης κατά +6 db. Και αν γίνουν οχτώ τα ηχεία τότε θα έχουμε μια αύξηση +9 db. 13

14 Αυτός ο κανόνας βρίσκει εφαρμογή για τα Mids (μεσαίες συχνότητες) και τα Highs (υψηλές συχνότητες) μεγάφωνα αλλά όχι για τα Lows μεγάφωνα (χαμηλές συχνότητες). Εκεί καλό είναι να θεωρούμε ότι κάτω από τα 150 Hz κάθε διπλασιασμός ηχείων έχει σαν αποτέλεσμα αύξηση ισχύος +6 db στον άξονα της αναπαραγωγής (on axis). Invert Square Law - Νόμος Αντίστροφου Τετραγώνου Θεωρούμε μια ηχητική σημειακή πηγή S η οποία εκπέμπει ομοιόμορφα με την ίδια ένταση προς όλες τις κατευθύνσεις, με τη διάδοση του ήχου να πραγματοποιείται χωρίς ανακλάσεις (δηλαδή να μην συναντάει εμπόδια) και το μέτωπό του να είναι επιφάνεια σφαίρας. Θεωρητικά η πηγή βρίσκεται σε ελεύθερο πεδίο και μπορεί να παράξει ένα σφαιρικό κύμα όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχεδιάγραμμα. Η εκπεμπόμενη ένταση είναι: ΙΙ = WW/4444rr 22 όπου W η ολική εκπεμπόμενη ισχύς και r η απόσταση από τη σημειακή πηγή. Δηλαδή η ένταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης. Κάθε διπλασιασμός της απόστασης προκαλεί τέσσερις φορές μείωση της έντασης και κάθε τριπλασιασμός προκαλεί εννέα φορές μείωση της έντασης. Πρακτικά κάθε φορά που διπλασιάζεται η απόσταση από την ηχητική πηγή το αποτέλεσμα είναι μείωση κατά 6 db SPL. Για παράδειγμα, αν μετρήσουμε την ένταση σε μια συναυλία με ένα ηχόμετρο 110 db SPL στο 1m τότε στα 2m θα έχουμε μείωση κατά 6 db SPL δηλαδή 104 db SPL. Όμοια στα 4m θα έχουμε μείωση άλλα 6 db, δηλαδή 98 db SPL. Στα 8m θα έχουμε μείωση άλλα 6 db δηλαδή 92 db SPL. Τέλος, στα 16m θα έχουμε μείωση 24 db SPL, δηλαδή με το ηχόμετρο θα μετρήσουμε 86 db SPL. Εικ. 9: σημειακή ηχητική πηγή και περιγραφική σχέση απόστασης r με ένταση I (Α στο σχήμα) 14

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο Crossover Διαχωριστής Συχνοτήτων Ο διαχωριστής συχνοτήτων είναι ένας από τους βασικότερους παράγοντες στη κατανόηση και στη σωστή χρήση των ηχείων. Είναι ένα από τα πιο σημαντικά μηχανήματα που θα βρούμε σε μια ηχητική εγκατάσταση και θα πρέπει να ξέρουμε τα βασικά χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες που τα διέπουν. Τα crossovers χωρίζονται σε δυο μεγάλες κατηγορίες: Passive (Παθητικό) Crossover ή Passive High Level (Υψηλής Στάθμης) Crossover Είναι συνήθως το crossover που είναι τοποθετημένο σε ένα ηχείο και ο διαχωρισμός των συχνοτήτων του ακουστικού σήματος πραγματοποιείται μέσα στο ηχείο. Για παράδειγμα, τα παθητικά (passive) ηχεία αποτελούνται από 2 μεγάφωνα (οδηγούς) και το σήμα διαχωρίζεται εσωτερικά, πριν τροφοδοτήσει το κάθε μεγάφωνο με συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων. Active (Ενεργό) Crossover ή Active Low Level (Χαμηλής Στάθμης) Crossover Είναι το crossover που ο διαχωρισμός των συχνοτήτων πραγματοποιείται πριν τους ενισχυτές ισχύος και συνήθως μετά το γραφικό ισοσταθμιστή (EQ) των συχνοτήτων. Το crossover αυτό δέχεται στην είσοδό του την έξοδο της κονσόλας με καλώδια XLR και αναλαμβάνει να διαχωρίσει το ακουστικό σήμα και να τροφοδοτήσει από τις εξόδους του τις εισόδους των καναλιών των ενισχυτών ισχύος, όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα. Τα active crossovers είναι αυτά που χρησιμοποιούμε επί το πλείστον στις συναυλίες και είναι αυτά τα οποία πρέπει να γνωρίζουμε να χειριζόμαστε. Το active crossover σε σχέση με το passive crossover παρουσιάζει ακριβέστερη και αποδοτικότερη επίδοση στο χειρισμό και στη συμπεριφορά των συχνοτήτων. Εικ. 1: DriveRack PA+ Complete Loudspeaker Management System απο την dbx. Διακρίνονται οι 2 είσοδοι και οι 6 έξοδοι που έχει. Τα συναυλιακά ηχεία (Line Arrays) που χρησιμοποιούμε σε ηχητικές εγκαταστάσεις μόνιμες ή μη, αποτελούνται από συστοιχίες ηχείων τα οποία είναι συνήθως Bi-Amplified Three-Way. Αυτό σημαίνει ότι το ακουστικό σήμα πριν τροφοδοτήσει το κάθε ηχείο πρέπει να διαχωριστεί σε δυο σήματα (Lows και 15

16 Mids) και στη συνέχεια τα Mids να διαχωριστούν εσωτερικά και σε Highs. Με αυτό τον τρόπο τροφοδοτούνται και οι τρεις οδηγοί του ηχείου. Αυτό λέγεται ηχείο τριών δρόμων (three-way) καθώς το σήμα διαχωρίζεται σε τρεις μπάντες συχνοτήτων. Αυτόs ο διαχωρισμός επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας ένα active crossover για το διαχωρισμό των Lows και Mids και ενός εσωτερικού passive crossover στο ηχείο, για διαχωρισμό των Mids από των Highs για να τροφοδοτηθούν η κόρνα και τα tweeters. Εικ.2 : JBL VT4887A Single Line Array Element. Αποτελείται από: 2x8" woofers, 4x4" midrange radiators, 2 high frequency compression drivers. Crossover points: 415 Hz για τα woofers, 2.1 khz για τους radiators. Πρέπει να επισημάνουμε ότι όταν χρησιμοποιούμε ποιοτικά μέτρια ηχεία, αλλά έχουμε συνδέσει έναν αξιόπιστο crossover, θα έχει ως αποτέλεσμα μια ανώτερη ποιοτικά αναπαραγωγή, σε σχέση με την αναπαραγωγή του ήχου από ποιοτικά και αξιόπιστα ηχεία, αλλά κακής κατασκευαστικής ποιότητας και αξιοπιστίας crossover. Επίσης, τα passive crossovers τα οποία χρησιμοποιούνται για μεγάλη ισχύ έχουν συνήθως μεγάλο βάρος, που στα πλαίσια ενός Line Array συστήματος είναι πρόβλημα αξεπέραστο. Ακόμα, τα active crossover βοηθούν στην καλύτερη λειτουργία των ηχοσυστημάτων με καλύτερο ποιοτικά ακουστικό αποτέλεσμα στο μεγαλύτερο μέρος του ακουστικού φάσματος. Πρέπει να θυμόμαστε ότι τα μεγάφωνα μέσα στα ηχεία είναι κατασκευασμένα για να αναπαράγουν συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων. Όταν το σήμα είναι διαχωρισμένο σωστά τότε το μεγάφωνο μπορεί να αποδώσει ποιοτικά μην προσπαθώντας να αναπαράξει συχνότητες που δεν προορίζονται για αυτό και ούτε μπορεί, όπως για παράδειγμα τις πολύ χαμηλές συχνότητες. Έτσι, το κάθε μεγάφωνο αναπαράγει τις συχνότητες που προορίζονται για αυτό, σε καλή ποιότητα και πιστότητα, αλλά επίσης και με μεγάλη ένταση, κάτι που είναι πρωταρχικής σημασίας σε ένα live. Χαρακτηριστικά των Crossovers Τo crossover μπορεί να είναι 2, 3 ή 4 way το οποίο καθορίζει σε πόσους διαφορετικούς δρόμους έχει την δυνατότατα η συσκευή να διαχωρίσει το ακουστικό φάσμα. Συνήθως θα το δούμε να αναγράφεται στις συσκευές ως: 2Χ2, 2Χ4 και 2X6. Κατασκευαστικά το crossover αν είναι 2-way αποτελείται: 1 Low Pass Filter (LPF) + 1 High Pass Filter (HPF). Αν είναι 3-way αποτελείται: 1 LPF + 1 Band Pass Filter 16

17 (BPF) + 1 HPF. Crossover 4-way για χρήση ως διαχωριστή συχνοτήτων σε ηχεία είναι πολύ σπάνιο να συναντήσουμε εξαιτίας της πολύπλοκης κατασκευής που έχει, χωρίς να βελτιώνει αξιοσημείωτα την ακουστική ποιότητα. Γι αυτό το λόγο αποφεύγονται. Το crossover point είναι το σημείο διαχωρισμού των συχνοτήτων από το HPF και το LPF. Είναι το σημείο στο οποίο ξεκινάει η σταδιακή εξασθένιση των συχνοτήτων με ένα συγκεκριμένο ρυθμό, δηλαδή το κάθε φίλτρο έχει μια συγκεκριμένη χαρακτηριστική κλίση (slope). Ανάλογα με το πόσο απότομη είναι η κλίση έχουμε τις τάξεις του φίλτρου: 1 ης τάξης με κλίση 6dB/oct, 2 ης τάξης με κλίση 12 db/oct, 3 ης τάξης με 18 db/oct, κ.ο.κ. Για την κατασκευή φίλτρου 1 ης τάξης απαιτείται ένας πυκνωτής και ένα πηνίο. Για πιο μεγάλης τάξεις χρειάζεται συνδυασμό πυκνωτών και αντιστάσεων κάνοντας τη σχεδίαση αρκετά πολύπλοκη. Στα crossover points απαιτείται μεγάλης τάξης κλίση για τα φίλτρα για να μην υπάρχει περίπτωση να αναπαραχθούν συχνότητες από δυο ή περισσότερους διαφορετικούς οδηγούς (μεγάφωνα). Το φαινόμενο αυτό της ταυτόχρονης αναπαραγωγής ονομάζεται επικάλυψη των συχνοτήτων και πολλές φορές έχει έκταση μερικών οκτάβων του ακουστικού φάσματος. Φυσικά, αυτό δημιουργεί δυσλειτουργίες στον αναπαραγόμενο ήχο καθώς θα υπάρχουν συχνότητες που θα αναπαραχθούν ταυτόχρονα από δυο οδηγούς. Όσο όμως αυξάνεται ο ρυθμός εξασθένισης του φίλτρου παρατηρείται το φαινόμενο που ονομάζεται Group Delay ή Phase Shift (μετατόπιση της φάσης). Οι πυκνωτές των φίλτρων έχουν την ιδιότητα να καθυστερούν κάποιες ομάδες συχνοτήτων όταν περνάνε από μέσα τους, με αποτέλεσμα να αλλάζουν τη φάση τους -όχι όμως την ένταση τους-, σε σχέση με κάποιες άλλες ομάδες συχνοτήτων. Έτσι στα crossover points θα έχουμε μετατόπιση φάσης η οποία θα είναι μεγαλύτερη όσο πιο απότομο είναι το φίλτρο. Το group delay εισέρχεται στο σήμα ως παραμόρφωση και συνήθως είναι ακουστό ως θόλωμα των συχνοτήτων γύρω από τα crossover points. Πρέπει να επισημανθεί ότι είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε τα σημεία που ο κατασκευαστής των ηχείων έχει επιλέξει να γίνει ο διαχωρισμός συχνοτήτων στους οδηγούς, για να επιλέξουμε τις αντίστοιχες συχνότητες στο crossover. Κάθε μεγάφωνο στο ηχείο έχει ένα ορισμένο εύρος συχνοτήτων που μπορεί να αναπαράγει. Καλό είναι να συμβουλευόμαστε το manual του κατασκευαστή και να μην ξεπερνάμε τα συχνοτικά όρια ούτε προς τα κάτω ούτε προς τα πάνω. Αν στείλουμε χαμηλότερες συχνότητες από το όριο που έχει ορίσει ο κατασκευαστής είναι πιθανό να υπάρξει βλάβη. Αντίστοιχα, όσο αυξάνουμε τις υψηλές συχνότητες που δέχεται το μεγάφωνο θα αυξάνεται και η ισχύς του σήματος που δέχεται με αποτέλεσμα την πιθανή βλάβη. Επίσης, στο crossover point δημιουργείται ένα βύθισμα στην ισχύ του σήματος της τάξεως των 3 db και ονομάζεται notch (βύθισμα). Οι κατασκευαστές για να αποφύγουν αυτό το φαινόμενο έχουν κατασκευάσει και ενσωματώσει στα crossovers ειδικά συστήματα επανόρθωσης της χαμένης ισχύος. Τα active crossovers δεν έχουν σημαντικές απώλειες της ισχύος του σήματος σε αντίθεση με τα passive crossovers στα οποία μπορεί να φτάσει και το 25%. 17

18 Τύποι Φίλτρων Δυο τύποι φίλτρων υπάρχουν στα επαγγελματικά crossovers. Ο πρώτος είναι το Butterworth Filter που σχεδιάστηκε κατά τέτοιο τρόπο ώστε να έχει όσο το δυνατόν πιο γραμμική (flat) συχνοτικά απόκριση στην περιοχή διέλευσης (pass band), όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα. Δημιουργήθηκε το 1930 από τον Βρετανό μηχανικό Stephen Butterworth από τον οποίο πήρε και το όνομα του και δημοσιεύθηκε στο άρθρο του: «On the Theory of Filter Amplifiers». To Butterworth Filter έχει 3 db εξασθένιση στην Cut-off Frequency (συχνότητα αποκοπής). Ένα Butterworth crossover προκύπτει με συνδυασμό ενός LPF και HPF. Εικ. 3: 1 ης τάξης Butterworth low-pass filter Ο δεύτερος τύπος ονομάζεται Linkwitz Riley (L-R) filter και έχει πάρει την ονομασία του από τους δημιουργούς του Siegfried Linkwitz και Russ Riley το Το πλεονέκτημα του σε σχέση με το Butterworth φίλτρο είναι ότι έχει 6 db εξασθένιση στην Cut-off frequency. Το L-R crossover περιέχει έναν παράλληλο συνδυασμό μεταξύ ενός LPF και ενός HPF.Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι crossover point θα είναι 0 db έχοντας flat amplitude response με μικρό group delay, όπως φαίνεται και στα παρακάτω διαγράμματα. Εικ. 4: Amplitude Response (αριστερά) και Group Delay (δεξιά) διαγράμματα 2 ης τάξης LR φίλτρου. Στα παρακάτω σχεδιαγράμματα φαίνονται οι τρόποι σύνδεσης του crossover με ενισχυτές και ηχεία για τη δημιουργία Stereo 3-Way, Stereo 3-Way με Mono Sub, Stereo 2-Way και Stereo 2-Way με Mono Sub. 18

19 Εικ. 5: Crossover για Stereo 3-Way Εικ. 6: Crossover για Stereo 3-Way με Mono Sub 19

20 Εικ. 7: Stereo 2-Way Εικ. 8: Stereo 2-Way με Mono Sub 20

21 Χαρακτηριστικό παράδειγμα ηχείου που έχει εσωτερικό crossover και χρησιμοποιείται είτε ως Bi-amp είτε ως Passive, είναι το JBL SRX712 Monitor. Αποτελείται από: ένα 12" Differential Drive Woofer και από 3" voice coil neodymium compression driver. H συχνότητα διαχωρισμού είναι στα 1.2 khz. Στο ηχείο υπάρχει η επιλογή των δυο modes: Bi-amp και Passive, όπως φαίνεται και στο παρακάτω διάγραμμα. Στο Block diagram στο Passive Mode φαίνεται χαρακτηριστικά το HPF και το LPF, τα οποία χρησιμοποιούνται εσωτερικά για διαχωρισμό του σήματος. Επίσης, στο Bi-Amp Mode φαίνεται η απουσία των HPF και το LPF τα οποία δεν χρησιμοποιούνται, καθώς το σήμα έρχεται διαχωρισμένο από πριν μέσω του speakon. Τον τρόπο με τον οποίο θα καλωδιωθεί το speakon σε κάθε mode φαίνεται πάνω στο ηχείο: Για Bi-amp mode: ± 1 LF (low frequencies) στα 8Ω, ± 2 HF (High frequencies) στα 8Ω, ενώ για Passive mode: ± 1 IN στα 8Ω, δηλαδή όλο το σήμα, ενώ στο ± 2 N/C (not connected) δηλαδή δεν χρειάζεται να καλωδιωθεί στο Speakon. Τέλος, φαίνονται και τα Link Out με τα οποία πραγματοποιείται η παράλληλη έξοδος του σήματος από Speakon σε Speakon. Εικ. 9: Block diagram SRX712 Monitor.. Εικ. 10: JBL SRX712 Monitor και Yamaha MSP 5 21

22 Τα powered (αυτοενισχυόμενα) Studio Monitors έχουν εσωτερικό crossover και τροφοδοτούνται απευθείας με όλο το ακουστικό φάσμα (full range) από την έξοδο της κονσόλας με καλώδια XLR ή TRS. Συνήθως είναι Bi-amp διότι έχουν μέσα 2 ενισχυτές όπως φαίνεται στο παρακάτω Block Diagram. Η κατασκευή αυτών των ηχείων αποτελείται από δυο ή και περισσότερους οδηγούς (drivers) και το crossover αναλαμβάνει να διαχωρίσει και να μοιράσει τις μπάντες των συχνοτήτων στον αντίστοιχο οδηγό (μεγάφωνο). To crossover είναι active διότι το σήμα πρώτα διαχωρίζεται και μετά ενισχύεται από του ενισχυτές. Χρησιμοποιούνται active crossover, διότι στα passive crossover, που το σήμα πηγαίνει ήδη ενισχυμένο, υπερθερμαίνονται κατά την πολύωρη αναπαραγωγή, με αποτέλεσμα να αλλάζει η συμπεριφορά των ηχείων και να υποβαθμίζονται ποιοτικά. Φυσικά, αυτό στα πλαίσια μιας ηχογράφησης ή μιας μίξης είναι μη αποδεκτό. \ Εικ. 11: Block diagram MSP5 Studio Near Field Monitor. Ο διαχωρισμός πραγματοποιείται στα 2.5 khz με LPF: 24 db/oct, HPF: 24 db/oct Processors - Επεξεργαστές Στις μέρες μας πλέον, στις μεγάλες ηχητικές εγκαταστάσεις δεν χρησιμοποιούμε crossovers αλλά processors, οι οποίοι αναλαμβάνουν πέρα από τον διαχωρισμό του σήματος και άλλες σημαντικές επεξεργασίες οι οποίες είναι απαραίτητες για την εύρυθμη λειτουργία της ηχητικής εγκατάστασης. Θεωρούνται Digital Loudspeaker Management Systems και περιλαμβάνουν λειτουργίες όπως φαίνεται και στο παρακάτω block διάγραμμα. Αναλύονται οι λειτουργίες του DriveRack PA+ από την dbx,αλλά όλοι οι processors έχουν περίπου παρόμοιες λειτουργίες, είτε ως ξεχωριστά μηχανήματα, είτε ενσωματωμένοι στους ενισχυτές ισχύος. 22

23 Εικ. 12: DriveRack PA+ Block διάγραμμα Αξίζει να αναφερθεί ότι το αναλογικό σήμα από την stereo έξοδο της κονσόλας μετατρέπεται σε ψηφιακό σήμα στην είσοδο του processor ποιότητας: Sample Rate: 48 ή 96 khz, Bit Depth: 24 bit, για να μπορέσει να επεξεργαστεί ψηφιακά. Οι λειτουργίες που θα βρούμε στους επαγγελματικούς processors συνήθως είναι: Graphic EQ - γραφικό EQ, συνήθως 28 συχνοτικών περιοχών Automatic Feedback Suppression Notch Filters σύστημα προστασίας για μικροφωνισμούς (feedbacks), χρησιμοποιώντας ειδικά notch φίλτρα που αφαιρούν τις συχνότητες που θα μικροφωνίσουν κατά την διάρκεια ενός Live. Subharmonic Synthesizer ειδικής σχεδίασης synthesizer για τη βελτιστοποίηση και την αύξηση των χαμηλών συχνοτήτων (περίπου μέχρι τα 60 Hz) για εφαρμογές σε clubs, Lives, κλπ. Stereo Compressor - για δυναμική επεξεργασία του stereo σήματος. Crossover - διαχωριστής συχνοτήτων σε 2Χ3, 2Χ4, 2X5 και 2X6. 3-Band Full Parametric EQ - παραμετρικό EQ για ισοστάθμιση του σήματος μετά το διαχωρισμό σε δρόμους. Limiter - για την τελική δυναμική επεξεργασία του κάθε δρόμου και προστασία των ηχείων από καταστροφικά peaks. Alignment Delay - Χρονική καθυστέρηση ευθυγράμμισης. Χρησιμοποιείται για να ευθυγραμμίσουμε τα μεγάφωνα (κόρνες, μεσαία και subwoofers) μέσα στην ίδια καμπίνα (στο ίδιο ηχείο). Αυτό πρέπει να γίνει ώστε οι οδηγοί τους να είναι ευθυγραμμισμένοι ως προς τον νοητό κάθετο άξονά τους, ώστε να υπάρχει κοινό σημείο αναφοράς στην αναπαραγωγή του σήματος. Η χρονική διάρκεια της καθυστέρησης είναι 1 msec για κάθε 0.34 meters απόκλισης των οδηγών. 23

24 RTA - Real Time Audio Analyzing μικρόφωνο. Ειδικό μετρητικό παντοκατευθυντικό (omnidirectional) μικρόφωνο με γραμμική συχνοτική απόκριση, που σε συνδυασμό με τον αναλυτή φάσματος (spectrum analyzer) που είναι ενσωματωμένος στους processors, χρησιμοποιείται στη διαδικασία κουρδίσματος (tuning) των ηχείων μέσα σε ένα χώρο. Η συσκευή στέλνει pink noise (ροζ θόρυβο θόρυβος ίσης ενέργειας ανά οκτάβα) μέσω των ενισχυτών στα ηχεία και το RTA μικρόφωνο ηχογραφεί τον pink noise από τα ηχεία. Ο αναλυτής φάσματος στη συνεχεία συγκρίνει τα δυο φάσματα και αν υπάρχει κάποια διαφοροποίηση έπεται ότι τα ηχεία και ο χώρος αλλοιώνουν - αλλάζουν τον αναπαραγόμενο ήχο. Σε επόμενο στάδιο, είτε ο χρήστης είτε αυτόματα ο processor με τη χρήση του γραφικού EQ αναλαμβάνει να ισοσταθμίσει τον χώρο δηλαδή να αυξομειώσει συχνοτικές περιοχές ώστε να έχουμε σωστή αναπαραγωγή. Εικ. 13: RTA μικρόφωνο για χρήση με το DriveRack PA+ της dbx και σχεδιάγραμμα της τοποθέτησης του στα ηχεία Πάντως οι πιο πολλοί κατασκευαστές ηχείων έχουν φτιάξει ειδικές ρυθμίσεις (presets) που περιλαμβάνουν τις κατάλληλες ρυθμίσεις για το ηχείο τους έτσι ώστε να διευκολύνουν τον χρήστη. Οι σύγχρονοι ενισχυτές ισχύος που χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία των Line Array συστημάτων περιλαμβάνουν όχι μόνο τα χαρακτηριστικά που θα βρούμε σε ένα processor όπως αναλύθηκαν παραπάνω, αλλά και πολύ περισσότερες λειτουργίες όπως υψηλής ποιότητας DSP, υψηλής πιστότητας convertors, thermal management (θερμική διαχείριση), AES/EBU digital audio input, κλπ. Οι κατασκευαστές ηχείων έχουν και για τους ενισχυτές ισχύος presets για την εύρυθμη και σωστή λειτουργία σε μεγίστη απόδοση ισχύος. 24

25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο Θεωρία των Line Array Line array ονομάζεται μία διάταξη από ηχεία τοποθετημένα σε μια κάθετη γραμμή και σε ελάχιστη απόσταση μεταξύ τους, τα οποία εκπέμπουν με την ίδια ηχητική ένταση και βρίσκονται σε φάση. Είναι εξαιρετικά χρήσιμα σε εφαρμογές όπου πρέπει να γίνει ηχητική κάλυψη σε μακρινές αποστάσεις, όπως είναι οι συναυλίες. Η μελέτη των Line Array συστημάτων βασίζεται στις μελέτες του Harry Olson πάνω στις γραμμικές πηγές (line sources). Συγκεκριμένα, στο βιβλίο του Acoustical Engineering το 1957 συμπέρανε ότι, χρησιμοποιώντας πολλές σημειακές ηχητικές πηγές μπορεί δημιουργηθεί μια ευθεία γραμμική πηγή (straight line source). Για να πραγματοποιηθεί η ευθεία γραμμική πηγή θα πρέπει: α) να αποτελείται από άπειρες σημειακές ηχητικές πηγές με ίδια ένταση και φάση, β) να είναι τοποθετημένες σε μια ευθεία γραμμή και γ) η απόσταση των σημειακών ηχητικών πηγών να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη (θεωρητικά μηδενική). Αν ισχύουν τα παραπάνω, δηλαδή, ότι ο αριθμός των ηχητικών πηγών πλησιάσει το άπειρο (Ν ) και η απόσταση μεταξύ των πηγών πλησιάσει το μηδέν (b 0), τότε θα δημιουργηθεί όχι ένα σφαιρικό κύμα όπως περιμέναμε από την θεωρία των σημειακών πηγών, αλλά ένα κυλινδρικό κύμα. Είναι πολύ σημαντικό να θυμόμαστε ότι σε αντίθεση με το σφαιρικό κύμα, στο κυλινδρικό κύμα με κάθε διπλασιασμό της απόστασης από την πηγή επέρχεται μείωση της έντασης κατά 3 dbspl και όχι κατά 6 dbspl όπως ορίζει ο νόμος του αντιστρόφου τετραγώνου. Αυτό οφείλεται στον τρόπο που διανέμεται η ένταση στην επιφάνεια του κυλίνδρου σε σχέση με αυτό της σφαίρας. Πρακτικά η θεωρία του line source είναι αδύνατο να επιτευχθεί. Καταρχήν, η απόσταση μεταξύ των ηχητικών των πηγών (δηλαδή των ηχείων) δεν μπορεί να γίνει μηδενική εξαιτίας της κατασκευής τους. Επιπλέον, η τοποθέτηση απείρων πηγών (δηλαδή ηχείων) σε οποιοδήποτε ηχητικό σύστημα, είτε φορητό είτε σταθερό, είναι πρακτικά μη υλοποιήσιμη μιας και το μήκος της συστοιχίας θα έτεινε στο άπειρο. Άρα ο ρυθμός πτώσης των 3 dbspl ανά διπλασιασμό της απόστασης είναι ακόμα μη πρακτικά υλοποιήσιμος στο σύνολο των συχνοτήτων. Όμως, όπως θα δούμε, στα Line Array συστήματα τα παραγόμενα ηχητικά κύματα τελικά παρουσιάζουν μια πτώση των 3 dbspl ανά διπλασιασμό της απόστασης στο κοντινό πεδίο, η οποία εξαρτάται από την εκπεμπόμενη συχνότητα και το μήκος της ηχοστήλης. Εικ. 1: Line Array της JBL αποτελούμενο από 3 VT4881A Compact 18" Arrayable Subwoofer και 6 VT4887A Three-Way Line Array Element 25

26 Κατευθυντικότητα Μεγαφώνου (Speaker Directionality) Η κατευθυντικότητα ενός μεγαφώνου αναφέρεται στο πως ένα μεγάφωνο αποδίδει τους ήχους σε σχέση με κάποια γωνία. Δηλαδή, η κατευθυντικότητα, -ή κατευθυντική απόκριση (directional response) όπως αλλιώς λέγεται- μας δείχνει σχηματικά πώς το μεγάφωνο μεταδίδει ή απλώνει τα ηχητικά κύματα σε έναν χώρο και φυσικά το διάγραμμα του εξαρτάται από την συχνότητα. Όμοια με τα μικρόφωνα, η κατευθυντική απόκριση του μεγαφώνου αποτυπώνεται γραφικά σε ένα ειδικό σχέδιο που ονομάζεται πολικό διάγραμμα (polar pattern). Το πολικό διάγραμμα αποτελείται από ομόκεντρους κύκλους, βαθμονομημένους σε db, οι οποίοι δείχνουν τον τρόπο με τον οποίο το μεγάφωνο διασκορπίζει τις συχνότητες σε σχέση με την γωνία παρατήρησης στον κάθετο ή οριζόντιο άξονα και αποτυπώνεται σε μοίρες, όπως φαίνεται και στα παρακάτω διαγράμματα. Το πολικό διάγραμμα μαζί με το διάγραμμα συχνοτικής απόκρισης (frequency response diagram) αποτελούν τα πιο σημαντικά τεχνικά χαρακτηριστικά και τα ισχυρότερα κριτήρια επιλογής ή όχι ενός μεγαφώνου. Εικ. 2: Διάγραμμα συχνοτικής απόκρισης On-Axis για ένα JBL Single Line Array Element VT4887A 26

27 Εικ. 3: Πολικά διαγράμματα για συχνότητες 1/3 της οκτάβας για ένα JBL VT4887A ηχείο (array element) στον οριζόντιο άξονα 27

28 Εικ. 4: Πολικά διαγράμματα για συχνότητες 1/3 της οκτάβας για ένα JBL VT4887A ηχείο (array element) στον κάθετο άξονα 28

29 Από τα παραπάνω σχήματα συμπεραίνουμε ότι, η κατευθυντικότητα ενός μεγαφώνου εξαρτάται και καθορίζεται από την συχνότητα την οποία αναπαράγει. Ένα αξιόπιστο line array σύστημα, είτε φορητό είτε σταθερά εγκατεστημένο σε μια εγκατάσταση, θα πρέπει να έχει καθαρή αναπαραγωγή του ήχου με την ίδια πιστότητα και με μικρή απόκλιση έντασης σε όλο τον χώρο του ακροατηρίου. Για να το καταφέρει αυτό βασίζεται στο φαινόμενο του comb filtering και συγκεκριμένα στις εποικοδομητικές (constructive) και καταστρεπτικές (destructive) συμβολές (combines) -αθροίσεις δηλαδή κυμάτων- που συμβαίνουν κατά τη συνήχηση (δηλαδή την ταυτόχρονη αναπαραγωγή) των ίδιων ήχων από ηχεία με μικρές μεταξύ τους αποστάσεις, όπως φαίνεται και στο παρακάτω διάγραμμα. Εικ. 5: Comb filtering. Η καταστροφικη συμβολη συμβαινει στις συχνοτητες 500 Hz, 1.5 khz, 2.5 khz, 3.5 khz, 4.5 khz Ένα line array αποτελείται από μία συστοιχία μεγαφώνων, τα οποία βρίσκονται σε συγκεκριμένη απόσταση μεταξύ τους και με τέτοια κλίση έτσι ώστε όταν αναπαράγουν την ίδια συχνότητα να δημιουργούν εποικοδομητικές συμβολές στην on-axis περιοχή (εκεί που βρίσκεται το ακροατήριο δηλαδή) και καταστρεπτικές συμβολές στην off-axis περιοχή (έξω από την επιθυμητή περιοχή του ακροατηρίου). Με αυτό τον τρόπο ο ήχος μπορεί να φτάσει όχι μόνο σε μακρινές αποστάσεις, αλλά και να στοχεύσει σε συγκεκριμένους χώρους (για παράδειγμα εξώστη ή θεωρείο). Στα παρακάτω σχήματα απεικονίζεται η κατευθυντικότητα δυο ηχητικών πηγών σε συγκεκριμένη μεταξύ τους απόσταση σχεδιασμένα μέσω ειδικού λογισμικού και αριστερά τα σχήματα του Olson τα οποία είναι εξαιρετικά ακριβή σε σχέση με την πραγματικότητα. 29

30 Εικ. 6: Συχνότητα εκπομπής των πηγών 100 Hz, απόσταση μεταξύ των πηγών 0.85 m (το ¼ του μήκους κύματος) Εικ. 7: Συχνότητα εκπομπής των πηγών 100 Hz, απόσταση μεταξύ των πηγών 1.7 m (το ½ του μήκους κύματος) Εικ. 8: Συχνότητα εκπομπής των πηγών 100 Hz, απόσταση μεταξύ των πηγών 3.4 m (όσο και το μήκους κύματος) 30

31 Εικ. 9: Συχνότητα εκπομπής των πηγών 100 Hz, απόσταση μεταξύ των πηγών 5.1 m (το 1+ ½ του μήκους κύματος) Όπως χαρακτηριστικά φαίνεται στο παρακάτω σχήμα το comb filtering που δημιουργείται λόγω της απόστασης των δυο ηχείων επιδρά και αλλοιώνει την κατευθυντικότητα του ήχου. Όπου υπάρχει καταστρεπτική συμβολή υπάρχει και διαφορά φάσης 180. Αξίζει να παρατηρηθούν οι λοβοί της κατευθυντικότητας. Εικ. 10: Επίδραση comb filtering στην κατευθυντικότητα για συχνότητα 100 Hz και απόσταση μεταξύ ηχητικών πηγών 8.5 m. 31

32 Βασικές Αρχές για Line Arrays Υπάρχουν κάποιες βασικές αρχές και κανόνες που πρέπει να τηρούν τα line array συστήματα για να ακλουθούν την θεωρία του Olson περί line sources. Κανόνας 1: Ο Olson στις μετρήσεις του είχε συμπεράνει ότι δύο σημειακές πηγές που απέχουν λιγότερο του ¼ του μήκους κύματος που εκπέμπουν δημιουργούν ένα ομοιόμορφο πολικό διάγραμμα χωρίς λοβούς. Αυτό θα ισχύει αποτελεσματικά μέχρι η απόσταση τους να γίνει στο ½ του μήκους κύματος που εκπέμπεται (βλέπε Εικ. 6, Εικ. 7). Αν όμως η απόσταση μεγαλώσει περάν του ½ του μήκους κύματος τότε αρχίζουν να δημιουργούνται πλευρικοί λοβοί εξαιτίας των καταστροφικών συμβολών του comb filtering (βλέπε Εικ. 8, Εικ. 9). Από τα παραπάνω συμπεραίνουμε ότι, για να λειτουργεί με βάση την θεωρία του Olson ένα line array σύστημα σε συγκεκριμένο συχνοτικό φάσμα και να μην δημιουργούνται καταστροφικές συμβολές, θα πρέπει η απόσταση μεταξύ δύο γειτονικών οδηγών (μεγαφώνων) να είναι μικρότερη από το μισό του μήκους κύματος της μέγιστης συχνότητας που εκπέμπουν αυτές οι πηγές. Εάν η απόσταση αυτή οριστεί ως b, τότε πρέπει b<λmin/2, όπου λmin το μήκος κύματος που αντιστοιχεί για την μέγιστη συχνότητα fmax που εκπέμπει το ηχείο. Για ένα line array αυτός είναι και ο κανόνας που οριοθετεί την υψηλότερη συχνότητα που μπορεί να εκπέμψει όλο το σύστημα βάσει της θεωρίας του Olson. Συνήθως η θεωρία απέχει από την πράξη και η εφαρμογή των παραπάνω κανόνων σε πρακτικές υλοποιήσεις ενός line array δημιουργεί αρκετά προβλήματα. Πρέπει να έχουμε υπ όψιν ότι, παρότι μια ηχοστήλη line array λειτουργεί σαν ενιαία ηχητική πηγή, κάθε οδηγός του συστήματος εκπέμπει συγκεκριμένο συχνοτικό εύρος. Το συχνοτικό εύρος καθορίζεται, όπως έχει αναφερθεί, από τα crossovers δημιουργώντας σύστημα τριών ή τεσσάρων δρόμων. Τα crossover points επιλέγονται από τους κατασκευαστές να είναι συχνοτικά αρκετά χαμηλά έτσι ώστε η εκπομπή από κάθε δρόμο να είναι σε μήκος κύματος πάντα μεγαλύτερη από την απόσταση ανάμεσα στις καμπινές ή στους οδηγούς. Για τους οδηγούς των χαμηλών και των μεσαίων συχνοτήτων αυτό πρακτικά υλοποιείται και τηρείται ο κανόνας 1 δηλαδή, b<λmin/2. Το πρόβλημα προκύπτει στις υψηλές συχνότητες. Για παράδειγμα σε ένα σύστημα 3 δρόμων με 17 inch sub για τις χαμηλές συχνότητες και υψηλότερη συχνότητα αναπαραγωγής Fmax τα 100 Hz, το b είναι 1.7 m, υπεραρκετό για οποιοδήποτε σε επαγγελματική χρήση sub ηχείο. Για τις μεσαίες συχνότητες έχουμε οδηγούς συνήθως των 8 inch και Fmax 415 Ηz, με αποτέλεσμα η απόσταση μεταξύ δυο οδηγών στο κάθετο άξονα να μην ξεπερνάει τα 0.41 m, το οποίο είναι υλοποιήσιμο. Τι γίνεται όμως με τις υψηλές συχνότητες; Tο μήκος κύματος των 20 kηz που είναι η υψηλότερη επιθυμητή συχνότητα εκπομπής αντιστοιχεί σε 17 mm και η απόσταση μεταξύ των κέντρων των οδηγών πρέπει να είναι λ/2 = 8.5 mm. Όμως η κατασκευή τόσο μικρών και τόσο πολλών οδηγών είναι κάτι ανέφικτο. Η λύση που δόθηκε στο παραπάνω πρόβλημα είναι η χρήση κυματοδηγών χοάνης (κόρνες), οι οποίες μπορούν να επηρεάσουν την κατευθυντικότητα ενός εκπεμπόμενου ηχητικού κύματος. Οι κόρνες (horn loudspeakers) από πολύ παλιά χρησιμοποιήθηκαν στα ηχεία, διότι λόγω κατασκευής του οδηγού τους επέφεραν όχι μόνο μεγάλη κατευθυντικότητα στο παραγόμενο ηχητικό σήμα, αλλά και 32

33 ενίσχυση αυτού αυξάνοντας έτσι την παραγόμενη ηχητική ένταση. Στις μέρες μας η ενίσχυση δεν είναι το ζητούμενο όπως παλιά, αλλά οι κόρνες χρησιμοποιούνται στα ηχεία για τη μεγάλη κατευθυντικότητα που προσφέρουν στις υψηλές συχνότητες. Η κατευθυντικότητα της κόρνας γενικά εξαρτάται από το μήκος, το άνοιγμα και το σχήμα της, καθώς επίσης από την διάμετρο του στομίου της και του ανοίγματός της. Υπάρχουν τρεις διαφορετικές κατηγορίες κόρνων ανάλογα με το πώς είναι διαμορφωμένη η κλίση τους. Έτσι έχουμε την εκθετική, την κωνική και την παραβολική που προσφέρουν διαφορετικά χαρακτηριστικά κατευθυντικότητας. Αυτό που πρέπει να θυμόμαστε είναι ότι οι κόρνες προσφέρουν ιδιαιτέρως αυξημένη κατευθυντική κάλυψη στις υψηλές συχνότητες. Έτσι, τις χρησιμοποιούν οι κατασκευαστές στα line Arrays για τις συχνότητες που δεν μπορεί να εφαρμοστεί το b<λmin/2. Εικ. 11 : Αργή λειτουργίας της κόρνας. Με Α διακρίνεται ο συμπιεσμένος οδηγός και με το Β είναι η κόρνα (χοάνη). Κανόνας 2: Όσον αφορά στη χαμηλότερη συχνότητα που μπορεί να αναπαράγει σωστά ένα line array βάσει της θεωρίας του Olson εξαρτάται από το μήκος της ηχοστήλης (H). Το μήκος της ηχοστήλης πρέπει να είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερο του μήκους κύματος της χαμηλότερης συχνότητας που εκπέμπει η ηχοστήλη. Δηλαδή πρέπει Η>4*λmax όπου λmax το μήκος κύματος για τη χαμηλότερη συχνότητα που εκπέμπεται. 33

34 Εικ. 12: Line Array, όπου με Η το μήκος ηχοστήλης και b η απόσταση μεταξύ δύο γειτονικών οδηγών (μεγαφώνων) Όσον αφορά στον δεύτερο κανόνα προκύπτει ένα μεγάλο πρόβλημα, καθώς η χαμηλότερη συχνότητα που θέλουμε ένα line array να αναπαράγει είναι τα 20 Hz. Το μήκος κύματος των 20 Hz είναι 17.2 m. Άρα, σύμφωνα με τον δεύτερο κανόνα, για να εκπέμπει το line array σε όλο το συχνοτικό φάσμα κυλινδρικό ηχητικό κύμα θα πρέπει το μήκος στης ηχοστήλης να είναι 4 x 17.2 m = 68.8 m. Αυτή η ηχοστήλη αντιστοιχεί σε μια πολυκατοικία πάνω από 12 ορόφους! Αυτό δεν είναι πρακτικά υλοποιήσιμο, οπότε ένα line array σύστημα στις χαμηλές συχνότητες, λόγω φυσικών διαστάσεων, δεν μπορεί να λειτουργήσει σαν line source, έχοντας σαν επακόλουθο η χαμηλότερη συχνότητα που μπορεί να ακτινοβολήσει κυλινδρικά να εξαρτάται και να καθορίζεται κάθε φορά από το μήκος της συστοιχίας. Κανονας 3: Η καμπύλωση, δηλαδή η κλίση που μπορεί να έχει μια ηχοστήλη πρέπει να είναι λιγότερο του λ/4 της υψηλότερης συχνότητας που θα χρειαστεί να αναπαράγει. Πρέπει να έχουμε ως αρχή ότι η ελαφριά καμπύλωση ενός line array συστήματος αυξάνει την κάθετη κάλυψη. Η υπερβολική όμως καμπύλωση μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα στην κατευθυντικότητα ενός line array. Στα παρακάτω διαγράμματα φαίνεται χαρακτηριστικά η κατευθυντικότητα ενός flat line array και το ίδιο line array καμπυλωμένο (curved) κατά 10, σε 3 διαφορετικές συχνότητες. Και τα δύο έχουν αναρτηθεί στα 5 m. 34