(db)大型体育场馆系统扩声系统设计

时间:2009/03/12 来源:专业视听网

关键词:

引言
用于运动赛事的场所是一个最富于挑战性的聚会地点。非常多的人分布在一个大型区域内。一个可容纳6万名观众的体育馆可能有200多码宽,300码长。这样一个空间大小会使最近和最远的听众之间产生一个大的对比(10:1或更大)。
    过去,指向性控制足以令人满意到把来自大型中央扩声系统的大部分声能投射到远处的没有看台的地方。最接近这一扩声系统的座位处听到的声音大小可能比最远的座位要高10到20dB。过去,把这一扩声系统安装在体育馆座位很少的某一端,但大部分运动场所仍与大多数观众比较接近。当运动员在运动场上某一端的附近时,他们被暴露于过高声压级中:这声压级比看台中任何人能听到的还要高。
    由于在运动场中有太高的声压级会令人感到不快,因而解决方案常常是采用一种分布式的扩声系统,但是,分布式系统通常非常昂贵,因为系统需要数百个小音箱、在管子中布很长的线缆,还要面对令人头痛的维修问题。用于这类系统的管道最好要在体育馆建造的过程中就被安装进去,否则,以后添加进去会更加昂贵。
    把大多数系统设备安装在一个地方的集中式扩声系统成本更低,安装时间也更短,并且也不会那么麻烦。该系统所需的全部就是全部设备。
    从一个分布式扩声系统升级到一个集中式扩声系统是一件非常吸引人的事情,这是因为大部分设备都安装在一个地方,并且所用线缆更短。显然集中式系统还会有主系统不能到达的地点,这些地方可能不得不由分布式单元来覆盖。
    用于分布式系统中的小型音箱不大可能有良好的指向性控制,因此,将有许多会被听成“回声”的到达波。集中式系统的设计能够从具有延时音箱的某一位置进行传播,这些延时音箱处于主系统不能直接到达的位置。这就解决了回声的问题。
    集中式系统全程具有极佳高保真度。它的设备大到足以具有卓越的指向性控制。人声和音乐声都是动态和功率足够的。目前可以向75到100码、甚至更远的人传播人声和音乐,并且具有身临其境的现场逼真感受。它不让那些坐在前排的人感到功率太大,也不会干扰那些居住在一英里之外的人。
    在LT-2白皮书中会详细描述组成集中式系统的音箱,它简单而实用,不需要昂贵的信号处理过程。LT-2音箱与BH-2音箱一起能覆盖大型体育馆75%以上的坐席,其清晰度和一致性给人留下深刻的印象。下图所示是这样一个适合于6万名观众的系统性能的EASE模拟。主扬声器系统在体育馆上方的一侧,并且在离地面45米的最高一层座位的后面。从这一系统到对面一侧的顶排座位的距离是225米。
    低频部分 
    系统的低频段采用BH-2s,并且处于与地面相距46到50米的高度,下方为一排LT-2s。上一层看台的顶排座位距地面为30米。这一部分的高度对其性能而言是重要的。出于模拟的目的,它针对125Hz的最大指向性控制(在EASE程序中可用的最低频率)进行了优化。在现实安装过程中,这一高度可能要针对80Hz进行优化。
    BH-2部分由四个为一排、三排为一组的12个音箱组成。每一排的音箱的前侧是垂直的,并且音箱之间以12度的角度在其后部以半米的间距分开。排与排之间垂直间隔为1.38米(125Hz的波长)。通过这种方式把一个音箱上的三个音箱间隔开来,创建一个狭窄的同轴声波瓣,从而极大地降低了在垂直方向上离轴45E的能量。
    以6个BH-2s在125 Hz的最大SPL。在系统对面的看台上的声压级为107到108dB,而系统下方看台的声压为95到102dB。值得一提的是:当某人接近系统的同轴声波瓣时,这一声压级实际上会进一步增加。下面的看台相距不到50米远。依据反平方定律,在200米处的SPL会比在50米处的要低12dB。如果低频部分是全方向的,就能够在200米处产生107dB的声压级。在看台下面的声压级可能会在20dB以上(115到122dB)。即便配备耳朵保护罩,建议长期处于这种声压级下的时间不要超过几分钟。 
    显然,观众中有75%处于2dB到106dB的声压级中。这一能量一直被集中成一个90E宽的扇形(在-3dB点),其高度看来等于看台的高度或在200米处为30米高。由于覆盖角度被规定在-6dB点,这一角度更可能为120E。
    所有12个BH-2s在125Hz的最大SPL。在中心的声压级增加了6dB,而在-3dB点的覆盖角度已经被减少了一半。两倍的音箱占了3dB。较窄的覆盖占了另外3dB。 
    我们已经考虑到在这种阵列中心的6个BH-2音箱的覆盖情况,以及这一阵列中所有12个BH-2音箱的覆盖情况。图5所示为两端的6个音箱的覆盖类型。这两列音箱的间隔为2米。看来在-3dB点的覆盖角度已经变成35E左右。在-6dB点约为70E。在90E内角,声压级下降到-10dB。显然当听众处于离轴大于45E的位置时,因干扰可能衰减会更大。
    如果仅有一列是在有效的两列(1.5米)之间,覆盖情况如图6所示(见前面)。该图所示为在-3dB点的60E和在-6dB点的110E。由于有偶数的音箱,覆盖图被稍微旋转了。从图5和图6我们能清晰地看到,两列之间间隔的选择会控制覆盖角度和离轴衰减。图7所示为来自LT-2白皮书的一份图表,它表明这种影响如何随频率而变化。在这份图表中,两个声源以80Hz半个波长的间隔距离被放置在一起。因为两个声源之间的存在距离,在90E离轴的衰减是非常高的。在40Hz衰减较少,这是因为两个声源之间的距离仅为1/4波长。尽管如此,这可能会上升到-3dB(功率)。在80Hz以上的覆盖图变得更狭窄,当频率接近160 Hz时,此处声源的间隔为一个波长,因此,会迅速出现声音的旁瓣。
    中高频率部分
    放置在BH-2部分下面的8个LT-2s被用于从200 Hz以上的频段。这些音箱之间有一个12E的角度。中间的4个音箱向下瞄准8E。在两端的四个音箱向下瞄准12E。在这一频率的水平覆盖角应至少为110E。
    处于1kHz的这部分系统的最大SPL。我们能发现座位中有75%处于95±2dB声压级下。-3dB点的范围大于100E。-6dB点落在体育馆外面。 
    在4kHz时该系统的最大SPL,这儿对那些相同座位我们仍然测得92±2dB的声压级。此外,-6dB点在体育馆外。高于4kHz时,空气损耗在这些距离会极大地增加。能够被投射这一距离的实际最高频率为8kHz,尽管这所需要的均衡可能远远超过了驱动器的实际处理能力。
    向下传播部分:
    现在没有图示出来的就是用于向下传播的组件,以及那些用于覆盖被上层露台遮蔽的座位区域。在这一系统内,有13个用于向下传播声音的RS-2.2s组件。其中,有8个直接位于LT- 2s下方。剩下的5个被延迟并被放置在上层露台的前方。
大量P-100s被用于悬垂在露台的下方。在系统一侧上的P-100s从用于5个RS-2.2s的两个延迟设置开始运行。在系统对面一侧上的P-100s则从另一个延迟通道开始运行。这些与来自长投系统的声音的到达波在时间上是一致的。
    结论
    从这些仿真中可见,能够在中间位置实现体育场馆中高声压级扩声系统。且不会产生在某些区域是危险或可不控的SPL。这具有比分布式系统更容易安装且安装成本更便宜的优势。频响平滑、一致且强劲,这些都是分布式系统无可比拟的。

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