10.1. Основные показатели систем озвучения

Озвучение — громкоговорящее воспроизведение акустических сигналов (вещания, звукозаписи, различной информации, в том числе сигналов гражданской обороны и др.) в заданных местах расположения слушателей в помещении или на открытом воздухе.

Максимальный и минимальный уровни поля — максимальная и минимальная величины уровня прямого звука (т.е. без учета интенсивности отраженного звука), создаваемые системой озвучения на озвучиваемой поверхности при. подведении номинальной мощности к громкоговорителям, входящим в систему озвучения. Озвучиваемой поверхностью называют поверхность, проходящую на уровне голов слушателей. Для сидящих слушателей считают, что эта поверхность находится на высоте 1 м от пола, а для стоящих — на 1,5 м от поверхности, на которой стоят слушатели. Величины этих уровней зависят от назначения системы озвучения. Неравномерность озвучения — разность между максимальной и минимальной величинами уровня поля в пределах озвучиваемой поверхности . Неравномерность частотной характеристики системы озвучения в основном определяется неравномерность частотной характеристики электроакустической аппаратуры и частично затуханием в воздухе (при распространении звука на большие расстояния).

Акустические шумы — шумы в пределах озвучиваемой поверхности, создаваемые публикой, различными агрегатами и т.п., и шумы, приходящие извне, например от транспорта. Обычно уровни и спектры этих шумов или бывают заранее заданы, иди должны быть измерены в реальных условиях. Стремятся к их уменьшению, но в ряде случаев они неизбежны. На рис. 5.2 приведены типовые акустические шумы для помещений и открытых пространств. Большинство из них имеет преобладание на низких частотах, но некоторые шумы, как, например, шумы в колоннах демонстрантов, имеют значительное преобладание в диапазоне частот свыше 1000 Гц. Влияние шумов учитывают только при расчете понятности речи.

Слитность звучания — отсутствие заметного или мешающего эха. Для музыкальных передач не должно быть заметного эха, т. е. следует стремиться к тому, чтобы разность уровней, запаздывающих и основных сигналов, была ниже значений, приведенных на кривой 2 рис. 10.1. Для речевых передач эхо не должно снижать понятность речи, поэтому эта разность должна быть ниже значений, приведенных на кривой 3 рис. 10.1.

Частотные зависимости спектрального уровня акустических шумов приведены на рис.10.2.

Зависимость допустимой разности уровней прямого и отраженного звуков (для речевой передачи) от разности их хода при условии не снижения разборчивости речи приведена на рис.10.3.

По расположению громкоговорителей системы озвучения делятся на сосредоточенные (централизованные), зональные (децентрализованные) и распределенные По расположению громкоговорителей системы озвучения делятся на сосредоточенные (централизованные), зональные (децентрализованные) и распределенные

Рис. 10.1. Зависимость между требуемой разностью уровней прямого и запаздывающего (отраженного) звуков и временем запаздывания отраженного звука:кривые 1 — граница слышимости эха, 2 — граница заметности эха; 3 — граница мешающего действия эха; зоны: 0—слитное восприятие звуков; I — эхо неслышимо; II — эхо прослушивается; Ill — эхо заметно, но не мешает восприятию речи; IV — эхо снижает разборчивость речи

. К сосредоточенным системам относятся системы, имеющие размеры (расстояние между крайними громкоговорителями) в несколько раз меньшие расстояния от них до ближайших слушателей. При этом если расстояние между соседними громкоговорителями больше наиболее длинной звуковой волны в передаваемом диапазоне частот, то в каждой точке звукового поля складываются интенсивности звука или квадраты звуковых давлений, создаваемые каждым громкоговорителем: . При близком расположении одинаковых громкоговорителей друг к другу (почти вплотную) складываются звуковые давления: .

Рис. 10.2.: 1— шумы на стадионе во время футбольного матча; 2 — тракторные шумы без глушителя; 3 — транспортные шумы; 4 — шумы на демонстрации; 5 — разговорные шумы; 6 — речевые шумы на открытом воздухе.

К зональным системам относятся системы озвучения, представляющие собой сосредоточенные системы, каждая из которых обслуживает в основном свою зону озвучения. Эти зоны, как правило, стыкуют между собой. На стыках зон складываются интенсивности от ближайших громкоговорителей. На линиях стыка, если громкоговорители создают одинаковые интенсивности, уровень увеличивается на 3 дБ, в углах зон — на 6 дБ .

К распределенным системам относятся системы озвучения, в которых громкоговорители распределены по всему озвучиваемому пространству или помещению и для которых уровни поля в каждой точке поля определяются суммарным действием всех или большинства громкоговорителей, входящих в систему.

В достижении малых неравномерностей озвучения большую роль играет направленность громкоговорителей. Для звукофикации громкоговорители по направленности делят на четыре типа: ненаправленные, звуковые колонки, рупорные и радиальные громкоговорители. К ненаправленным относят диффузорные громкоговорители небольших размеров. Их применяют для звукофикации небольших по размерам объектов. Для этого используют маломощные громкоговорители. Звуковые колонки мощностью 0,5 ... 100 Вт и более за редким исключением (звукофикация удаленных зон) ставятся на узкую базу, и поэтому их направленность в вертикальной плоскости значительно больше, чем в горизонтальной. Характеристика направленности их многолепестковая, но для упрощения расчетов она заменяется огибающей этих лепестков и потому имеет вид полуэллипсоида в передней полусфере и сферической — в задней, звуковое давление на 180° составляет примерно 20 % от звукового давления на оси (0°). Диаграмма направленности в передней полусфере аппроксимируется полуэллипсами в вертикальной и горизонтальной плоскостях, проходящих через ось колонки, а центры эллипсов располагаются в рабочем центре колонки. Как и принято, эти эллипсы характеризуются эксцентриситетами и соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскости. Величины эксцентриситетов зависят от частоты (т. е. длины волны) и соответствующих размеров колонки. Значения эксцентриситетов приведены в (справочнике по акустике). В первом приближении

. (10.1)

С учетом влияния ряда факторов более точная эмпирическая формула имеет вид

. (10.2)

Здесь c = 340 м/с; d — соответствующий размер колонки (высота или ширина), м; f — частота, Гц.

При расчетах уровней звукового поля часто пользуются усредненным значением эксцентриситетов (точнее, взвешенным их значением для шумового спектра речевого типа). Усредненное значение эксцентриситета для вертикальной плоскости приближенно определяется по эмпирической формуле

e_В=(1-(0,14/d+0,08)²)^1/2 (10.3)

где d — в метрах

В горизонтальной плоскости из-за влияния размера по глубине колонки эта формула верна только для широких колонок.

Если колонку ставят одну на другую или несколько колонок друг на друга, то в первом приближении результирующий эксцентриситет определяется из формулы

, (10.4)

где n — число колонок; e₁ — эксцентриситет одиночной колонки. Иногда колонки ставят друг подле друга, тогда результирующий эксцентриситет в горизонтальной плоскости будет определяться по аналогичной формуле.

Рупорные громкоговорители имеют паспортную мощность 10 ... 100 Вт и более (мощные громкоговорители используются для специальных целей: оповещение, озвучение удаленных и дальних зон до 10 км). Большинство рупорных громкоговорителей, используемых для звукофикации, имеют круглое выходное отверстие, но при комбинации двух и более рупорных громкоговорителей, устанавливаемых друг на друга, получается рупорный громкоговоритель, эквивалентный рупорному громкоговорителю с прямоугольным выходным отверстием. Применяемые рупорные громкоговорители с ячеистым рупором имеют широкую диаграмму направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях и для них расчеты звукового поля ведутся как для ненаправленных громкоговорителей (е_В = е_Г 0).

Характеристика направленности рупорного громкоговорителя аппроксимируется эллипсоидом, вершина которого находится в рабочем центре излучателя, т. е. примерно в центре выходного отверстия рупора. Для круглых рупоров характеристика направленности имеет вид эллипсоида вращения. Диаграммы направленности имеют вид эллипсов. Эксцентриситеты этих эллипсов, как и для звуковых колонок, для вертикальной и горизонтальной плоскостей, проходящих через ось рупора, обозначаются как е_В и е_Г. Они зависят от частоты и размеров отверстия рупора.

Для расчетов уровней звукового поля обычно пользуются усредненными значениями этих эксцентриситетов в рабочем диапазоне частот (250 ... 4000Гц). Простых приближенных формул для расчета частотных зависимостей характеристик направленности рупорных громкоговорителей пока нет, и поэтому расчеты проводят только для усредненных значений эксцентриситетов. Но следует указать на то, что, на низких частотах рупорные громкоговорители излучают довольно значительную мощность и назад (в тыльную полусферу). Для наиболее часто применяемых рупорных громкоговорителей в (Л.1) приведены усредненные значения эксцентриситетов. Эксцентриситеты имеют два значения 0,77 (круглый рупор или узкая база сдвоенного рупорного громкоговорителя) и 0,95 (широкая база рупора).

Радиальные громкоговорители, выпускаемые для звукофикации пространственных зональных систем, имеют характеристику направленности в форме шляпки гриба: круговая диаграмма направленности в горизонтальной плоскости и сплющенная в вертикальной плоскости, причем излучение вверх очень мало, а вниз — на 6 дБ меньше чем под углом 70° к вертикальной оси. Более подходящей аппроксимации пока нет.