close

Enter

Log in using OpenID

12_13 Sustavi ozvučenja

embedDownload
22.9.2013.
SUSTAVI OZVUČENJA
1 Uvod u elektroakustiku
2 Fiziološka i psihološka akustika
3 Buka i karte buke
4 Akustika prostorija
5 Mikrofoni
6 Elektrodinamički zvučnici
7 Zvučnici u kutiji i filtri
8 Pojačala snage
9 Digitalna elektroakustika
10 Analogno i digitalno snimanje zvuka
11 Projektiranje sustava ozvučenja
12 Mjerenja u elektroakustici
U PDF inačici nisu vidljive animacije
Ozren Bilan
2011
Projektni alati i kriteriji razglasnog
sustava
Projektiranje razglasnog sustava je proces pri kojem projektant koristi četiri alata.
U prvom redu to je
 znanje.
Međutim, samo znanje nije dovoljno nego je potrebno i
 iskustvo,
što je drugi alat. Trede je najvažnije; to je
 donošenje pravilnih prosudbi
jer projektant razglasnog sustava mora donositi odluke koje su izvan tehničke strane
projekta. Projektant razglasnog sustava treba poznavati ljude i s njima uspostaviti dobru
komunikaciju, kao i međusobno povjerenje i razumijevanje. Projekt može biti tehnički
savršen, ali u praksi može se pokazati kao promašaj, zbog loših odluka vezanih za loše
prosudbe izvođenja ili instaliranja.
Četvrti alat projektanta razglasnog sustava su
 računalske tehnike projektiranja i modeliranja
koje mogu znatno ubrzati fazu projekta i izrade tehničke dokumentacije. Važno je znati da
računalo ne može napraviti projekt, to može samo projektant
22.9.2013.
Ozren Bilan
2
1
22.9.2013.
Kriteriji uspjeha
Uspjeh projekta nakon instaliranja procjenjuje se s tri kriterija:
 je li sustav dovoljno glasan?
 je li sustav razumljiv?
 nastaje li mikrofonija pri radu?
Ako razglasni sustav nije dovoljno glasan, nije mogude zadovoljiti ni uvjet
razumljivosti. Razglasni sustav koji nije razumljiv pri pojačanju govora nede
ostaviti utisak na korisnike i posjetitelje, isto tako kao i onaj sustav kod kojeg se
javlja mikrofonija.
Nabrojene pojave su greške pri projektiranju, a ne greške ugrađenih
komponenata i uređaja.
22.9.2013.
Ozren Bilan
3
Postupak projektiranja
Projektiranje razglasnog sustava je racionalni postupak
koji se može podijeliti u korake.
Sinteze sustava sumira sve korake.
Nakon što se dobiju točni zahtjevi klijenta i projektant
se upozna s objektom u stvarnosti (ako objekt ved
postoji) ili uvidom u arhitektonsko građevinsku
dokumentaciju (ako se planira izgradnja), projektant
sustava krede po zacrtanom dijagramu toka:
22.9.2013.
Ozren Bilan
4
2
22.9.2013.
Dijagram toka projektiranja
Prvo se odreĎuje mjesto najavljivača
Zatim, izabire mikrofon, pretpojačalo i ekvalizator
postoje li mjesta drugih komentatora na drugim
lokacijama?
izabrati mikrofon, pretpojačalo i ekvalizator
odrediti tip i frekvencije bežičnih mikrofonskih
sustava
koji tip signala (govor/glazba) će se reproducirati?
odrediti prikladni ulaz na pretpojačalu
tko će i na kojoj lokaciji upravljati sustavom?
izabrati pretpojačala ili tonska miješala
izabrati sustav obrade signala (ekvalizator,
kompresor, limiter...)
koje će se potrebe ukazati u budućnosti?
odrediti tehničke mogućnosti za zadovoljenje
budućih potreba
definirati sve kabele i presjeke mikrofonskih i
linijskih signala
definirati i odrediti mjesta antena prijemnika
bežičnih mikrofona
odrediti geometriju partera i balkona objekta
odrediti geometriju pomoćnih sjedišta
odrediti vrijeme odjeka prostorije analitički ili
mjerenjem
predvidjeti ili izmjeriti razine buke u prostoriji
22.9.2013.
definirati način grijanja prostorije i odrediti
termičke gradijente
odrediti koncept tipa zvučnika, položaja i
usmjerenja
analitički provjeriti da li će predviĎeno rješenje
zadovoljiti potrebe glasnoće i razumljivosti?
odrediti u kojim uvjetima može doći do
mikrofonije?
realizirati rješenje sigurnog načina montaže ili
ovjesa zvučnika
odrediti mjesto frekvencijskog dijeljenja
višepojasnih zvučnika
odlučiti o načinu prijenosa snage do zvučnika
definirati sve zvučničke kablove i njihove
presjeke
odabrati tip i položaj pojačala snage
definirati ekvalizaciju temeljem primijenjenih
zvučnika, tipa signala i akustike prostora
odrediti razine limitiranja signala u cilju zaštite
elemenata sustava
izabrati ureĎaje za kašnjenje signala ako se
koriste dodatni zvučnici
odrediti sve pomoćne položaje slušatelja i
omogućiti njihovo ozvučenje
detaljno dokumentirati sve faze projekta,
korištenjem prikladnih programa
Ozren Bilan
5
Elementi sustava ozvučenja
Osnovni elementi sustava ozvučenja su
 mikrofoni
 mikrofonske linije
 izvori linijskih signala (FM, CD, DAT, DVD, MD, MP3...)
 pretpojačala
 regulatori jačine
 frekvencijski korektori
 uređaji za obradu i kašnjenje signala (DSP...)
 linijska pojačala i kontrolni uređaji
 izlazne linije
 pojačala snage
 linije ozvučenja
Pozitivna povratna reakcija
 zvučnici
22.9.2013.
Ozren Bilan
6
3
22.9.2013.
Mikrofonska pretpojačala
Osnovna namjena mikrofonskog pretpojačala je pojačanje signala mikrofona na razinu u
čitavom korisnom frekvencijskom opsegu, uz zadržavanja dobrog omjera signal/ šum.
Najvažnija karakteristika mikrofonskog pretpojačala je razina šuma.
Ako mikrofon daje izlazni signal od -60 dBu, pri razini zvučnog tlaka od 94 dB, tada je
dovoljno 60 dB pojačanja da bi izlazni napon doveli do razine 0 dBu. Pri 30 dB višoj razini
zvučnog tlaka, tj. tlaku od 124 dB, izlazni signal trebao bi biti +30 dBu. Međutim,
maksimalni izlazni naponi mikrofonskih pretpojačala, danas su aktivnom elektronikom i
naponom napajanja, ograničeni na vrijednosti od +20 do +24 dBu. Naponske izlaze od
+30dBu pa i više, nekod su imala cijevna pretpojačala. U odnosu na cijevna pretpojačala
(s napajanjima od 225 V) današnja pretpojačala (s napajanjima od oko +/-15V) imaju
gubitak rezerve dinamičkog područja oko 10 dB. To je jedan od razloga zašto neki
preferiraju starija cijevna mikrofonska pretpojačala.
Mnoge kombinacije mikrofona i pretpojačala generiraju vrlo ugodne zvučne rezultate.
Pokazalo se kako se to ne događa uslijed nekih prednosti primijenjene konfiguracije
elektroničkih sklopova, nego zbog prilagođenja impedancije mikrofona na ulaz
pretpojačala. Prilagođenje impedancija djeluje na frekvencijski odziv sustava, izlaznu
razinu i izobličenja.
22.9.2013.
Ozren Bilan
7
Tipično mic pretpojačalo
Tipično mikrofonsko pretpojačalo spregnuto pomodu transformatora koji omogudava relativno veliko
naponsko pojačanje. 150 Ω primar u ovisnosti o teretu na sekundaru realizira oko 20 dB pojačanja.
Za najvišu kakvodu zvuka u profesionalnoj primijeni koriste se posebna mikrofonska pretpojačala izuzetnih
karakteristika. Spajaju se s mikrofonom kratkim kablovima, a montiraju se na mikrofonskom stalku. Dužina
mikrofonskog kabela onda je od 10 cm do maksimalno 60 cm. Po uzoru na cijevna pretpojačala, posebna
izvedba omogudava rezervu od oko 26 dB, a maksimalni izlaz 27 dBu.
22.9.2013.
Ozren Bilan
8
4
22.9.2013.
Šum mic pretpojačala
Šum mikrofonskog pretpojačala definira EIN (ekvivalentni šum ulaza), koji je jednak razini
izlaznog šuma minus pojačanje sklopa u dB. Pri specificiranju potrebno je obratiti pozornost na
referencijalne vrijednosti; tj. da li je EIN izmjeren pri dBu ili dBV referencijalnom naponu. Ako je
još rezultat i filtriran, npr. A filtrom, razlike pri specificiranju iste vrijednosti bit de različite od 2.5
do 27 dB. Za mjerenje se često uzima vrijednost impedancije izvora od 150 oma. Termički šum je:
E = (4k TBR) 1/2
gdje je:
k
T
B
R
Boltzmanova konstanta koja iznosi 1.38·10-23 Ws/K,
temperatura vodiča u Kelvinima (sobna temperatura je 290 K)
širina frekvencijskog pojasa šuma mjernog sustava u Hz.
impedanciju izvora
Sami otpor od 150 oma generira razinu šuma od -130.97 dBu. Mikrofonsko pretpojačalo može
ovu vrijednost samo pogoršati, a nikako poboljšati. Najbolje pretpojačalo pogoršat de ovu
vrijednost za minimalno 2 - 3 dB. Npr. ako samo povedamo impedanciju izvora s 150 na 600 oma,
napon šuma de se povisiti 3.16 puta tj. 10 dB pa de EIN biti -121 dBu. Danas mikrofonska
pretpojačala koriste integrirane sklopove s napajanjem od +/- 15 do 18 V. Ulazne razine su oko 60 dB, a pojačanja do 72 dB.
22.9.2013.
Ozren Bilan
9
Režijski stolovi za miješanje - mikseri
Ulazne opcije miksera
Ulazni signali miksera
obrađuju se u smislu
pojačanja,
ekvalizacije,
filtriranja,
vanjske obrade signala,
gušenja.
Nakon toga, signali se prosljeđuju u sekciju miksera koja
kombinira obrađene signale u željeni izlazni oblik.
22.9.2013.
Ozren Bilan
10
5
22.9.2013.
Blok shema stola za miješanje
ulazne opcije
Ulazni signal miksera može biti na razini mikrofonskog signala ili linije (npr.
elektronički glazbeni instrument ili reproduktor). Između te dvije razine razlika je
oko 40 do 50 dB i uobičajeno postoji prekidač za izbor linije ili mikrofona - A.
Posebnim potenciometrom preciznije se podešava razina - B. Linearnim
potenciometrom C podešava se razina ulaznog kanala. Uobičajeno je da na
mikrofonskim ulazima postoji i fantomsko napajanje kondenzatorskih mikrofona,
redovito 48V istosmjerno.
22.9.2013.
Ozren Bilan
11
Blok shema stola za miješanje
ekvaliziranje i filtriranje
Ekvaliziranje i filtriranje ulaznih signala obavlja se filterima i ekvalizatorom na
ulaznom modulu D i E. Ako je linijska razina modula prevelika, pokazuje je
indikator preopteredenja F, što se može podesiti ulaznim trimerima B.
Uređaji za obradu signala, analogni ili digitalni signal procesori, mogu se
insertirati pri linijskim razinama signala na insert točke ulaznog modula G. Npr.
ako glazbenik izuzetno mijenja razine pri sviranju može se insertirati limiter ili
kompresor.
Ako je signal na sabirnici potreban samo u određenim periodima, u vremenu kad
nije potreban mogude ga je isključiti funkcijom mute - H.
22.9.2013.
Ozren Bilan
12
6
22.9.2013.
Blok shema stola za miješanje
izlazno monitoriranje
VU
Izlazni dio miksera s 4 izlaza - izlaz se prosljeđuje na izlazno pojačanje I,
potenciometar J, instrument za mjerenje K. Odavde je mogude izlazni signal
preusmjeriti na uređaj za snimanje ili glavna pojačala snage razglasnog sustava.
Korištenjem sabirnica četiri glavna izlaza mogu se sabirnicama proslijediti na
lijevi i desni izlaz miksera L.
Mikseri za sustave ozvučenja postavljaju u istom prostoru gdje se odigrava
izvedba koja se ozvučava ili u posebnoj kabini. U nekim situacija ton majstor
mora monitorirati neke druga izlaze miksera kao što su napajanja monitor
sustava. Za tu namjenu koristi monitor zvučnike.
22.9.2013.
Ozren Bilan
13
Specifikacije miksera
Najvažniji tehnički podaci miksera su.
Ekvivalentni ulazni šum
Maksimalna ulazna razina
Maksimalna izlazna razina
Izobličenja i preslušavanje među kanalima
Najjednostavniji mikseri zadovoljavaju osnovne
potrebe korisnika pri upravljanju ulaznim signalima i
njihovim preusmjeravanjima, a složeniji mikseri
određuju se prema posebnim zahtjevima ozvučenja.
Danas se mikseri izrađuju s A/D pretvaračima i
obrada signala i miješanje vrši se u digitalnom obliku.
Takvi mikseri najčešde imaju ugrađene DSP za
obradu signala, a izgledom se bitno ne razlikuju od
analognih miksera ili su u računalu.
22.9.2013.
Ozren Bilan
14
7
22.9.2013.
Računalni mikser sa 16 ulaza
22.9.2013.
Ozren Bilan
15
Primjer manjeg teatra
Pogled kroz prozor kabine
ton majstora:
Lijevo i desno su mali
monitori Genelec.
Dolje VU metri miksera i
Upravljanje DTD
Ormar (rack) s uređajima
za pohranu i obradu
signala
Režijski stol za miješanje
Lijevo – ulazni moduli
Sredina – izlazni moduli
Desno - matrica
22.9.2013.
Ozren Bilan
16
8
22.9.2013.
IZBOR I POSTAVLJANJE ZVUČNIKA
IZBOR ZVUCNIKA
CENTRALNA
SKUPINA
SASTAVLJENA
SKUPINA
CENTRALNA
RASPODIJELJENA SKUPINA
POSEBNO
PROJEKTIRANA
RASPODIJELJENA
SKUPINA
JEDNOLIKO
RASPODJELJENA
OVJESENA
NA POVRSINI
CENTRALNA S
ISPUNOM
S KASNJENJEM
BEZ KASNJENJA
Pri projektiranju razglasnog sustava projektantu na raspolaganju stoji veliki
broj različitih zvučnika i veliki broj mjesta na kojima se oni mogu postaviti. Bez
obzira o tipu objekta koji se ozvučava, mogude je sve tipove zvučnika prikazati
u logičnom postupku izbora najpovoljnijeg zvučnika ili kombinacije zvučnika.
22.9.2013.
Ozren Bilan
17
CENTRALNO ILI DISTRIBUIRANO
Prvi izbor koji se logično postavlja pred projektanta
sustava je odluka o načinu postavljanja zvučnika ili
skupine. Da li de zvučnik biti postavljen na jednoj
centralnoj lokaciji ili de zvučnici, ako je više njih, biti
jednoliko postavljeni po čitavom prostoru koji se
ozvučava. Izbor lokacije odredit de tip i karakteristike
zvučnika. Zvučnik se ne može odrediti bez poznavanja
udaljenosti između zvučnika i slušatelja, a potrebno je
poznavati i površinu auditorija koje de izabrani zvučnik
ozvučavati.
22.9.2013.
Ozren Bilan
18
9
22.9.2013.
CENTRALNO ILI DISTRIBUIRANO
Centralna skupina zvučnika, predstavlja jedan zvučnik ili postavu koja je
smještena na jednom mjestu i ozvučava čitav auditorij. Takvi zvučnički sustavi i
razglasni sustavi se mnogo brže projektiraju, instaliraju nego sustavi s
raspodijeljenim zvučnicima. Ako su sredstva za razglasni sustav ograničena,
također je logičan izbor centralnog sustava jer je najekonomičniji. U velikim
dvoranama, primjena distribuiranih sustava može biti skuplja od centralnog
sustava.
Distribuirani sustav je postava velikog broja zvučnika uokolo i iznad auditorija,
od kojih svaki element ozvučava određeni segment. U takvim sustavima
udaljenost slušatelja do zvučnika uvijek je mnogostruko manja od udaljenosti
između slušatelja i centralne zvučničke skupine. Zbog manje udaljenosti u
raspodijeljenim skupinama mogu se s uspjehom koristiti i zvučnici manjih snaga
od onih u centralnim skupinama.
Distribuirani ili raspodijeljeni sustavi koriste se i u situacijama kada svi
slušatelji nemaju direktnu vidljivost do mjesta centralne postave
22.9.2013.
Ozren Bilan
19
CENTRALNA SKUPINA
podudaranje optičke i zvučne osi
Centralna skupina zvučnika može biti izrađena na dva načina.
Prvi tip: koji je u današnje vrijeme popularan sastoji se od velikog broja zvučnika,
koji su ved tvornički predviđeni za centralnu postavu. Takvi zvučnici najčešde su
dvopojasni ili tropojasni s pasivnim ili aktivnim frekvencijskim filtrima. Redovito su
velike snage za realizaciju razglasnih sustava pri velikim udaljenostima do
slušatelja. Elementi takve centralne skupine moraju biti izrađeni na način da se
nadopunjuju u skupinama, a da se štetni efekti interferencija maksimalno
minimiziraju. Takvi zvučnici najčešde imaju trapezoidalni presjek kako bi se mogli
uklopiti u jedinstvenu cjelinu. Svi kabineti takvih kutija redovito su opremljeni
priborom za ovjes, a predodređeno je i težište čitave skupine kako bi se lako
objesila na predviđenu lokaciju.
Drugi način projektiranja i konstrukcije centralne skupine je kombinacija
individualnih elemenata u optimalnu postavu koja jednoliko ozvučava predviđeni
auditorij. U takvim kombinacijama redovito se koriste lijevci konstantne
usmjerenosti i vrlo visokih Q faktora za udaljeniji dio auditorija, a lijevci s nižim Q
faktorom za prednji dio auditorija.
22.9.2013.
Ozren Bilan
20
10
22.9.2013.
Primjer
Ljevak visoke usmjerenosti usmjeren je na posljednji red auditorija na udaljenost d.
Na udaljenosti 2d/3 slabljenje de biti
20 log [d/ (2d/3)] = 20 log 3/2 = +3.5 dB
Zvučnik ima i gubitak uslijed karakteristike usmjerenosti pri ovom kutu. Ako
namjestimo da je gubitak uslijed usmjerenosti -3.5 dB realizirat de se ista razina na
2/3 udaljenosti od skupina, kao i na najvedoj udaljenosti pa de razine u auditoriju
biti potpuno jednake.
Isti postupak možemo primijeniti i za prednji dio auditorija. Ako su pri tome faktori
usmjerenosti lijevaka Q=10 za prednji dio auditorija i Q=40 za stražnji dio
auditorija, razliku u razini zvučnog tlaka u osi možemo odrediti relacijom:
10 log (Qprednji/Qstražnji) = 10 log (10/40) = -6 dB
22.9.2013.
Ozren Bilan
21
Primjer
a) vertikalna krivulja lijevka 90˚x40˚
usmjerenog na vrh balkona
b) vertikalna krivulja lijevka 40˚x20˚
usmjerenog na vrh balkona
c) vertikalna krivulje lijevka 40˚x20˚
usmjerenog na stražnji dio partera
d) vertikalna krivulje usmjerenosti lijevka
60˚x40˚ usmjerenog na stražnji dio
partera i lijevka 90˚x40˚ usmjerenog na
prednji dio partera
e) horizontalne krivulje dva lijevka 40˚x20˚
usmjerenih na balkon
f) horizontalna krivulja lijevka 90˚x40˚
usmjerenog na parter
g) nacrt izabrane skupine za optimalno
pokrivanje auditorija
u sastavu 2 lijevka 40˚x20˚ + 2 lijevka 60˚x40˚
+ 1x lijevak 90˚x40˚
h) bokocrt centralne skupine sa slike g)
22.9.2013.
Ozren Bilan
22
11
22.9.2013.
Primjer
Možemo uočiti pozornicu i portal, parter i potkovu balkona.
Na vrhu balkona nalaze se prostorije za kino projekciju i ton
kabinu režije, a na parteru su kabine za simultano prevođenje.
Subbasovi su postavljeni na konstrukciju na podu, a portalni
zvučnici su postavljeni na visini 2m. Gornji rub portalnih
zvučnika je u visini balkona. Maksimalna razina zvučnog tlaka
svakog portalnog zvučnika je veda od 134 dB pri maksimalnoj
snazi u biamplifikaciji.
Polarna karakteristika za konfiguraciju s dva zvučnika 90x40
pri frekvenciji 2500Hz, na udaljenosti 30m
22.9.2013.
Ozren Bilan
23
Primjer J izvora
Sistem zvučnika Wavefront Sculpture Technology
usmjerenost jedne kutije sa titan pobuđivačem 1200x100
22.9.2013.
Ozren Bilan
24
12
22.9.2013.
J izvor – J source
LINIJSKI IZVOR + LUČNI IZVOR
= J IZVOR
22.9.2013.
Kombinacija linijskog
izvora duljine L i
lučnog izvora
polumjera
zakrivljenosti R i
Ozren Bilan
lučnog
kuta θ
25
Phased Point Source
Technology (PPST)
Niz je sastavljen od modularnih vertikala, a svaka emitira
određeni pojas frekvencija u određenu zonu
Svaki modul je oblikovan kao trapezna kutija s kutem od 30°
Niz se akustički ponaša kao jedna cjelina
Svaki modul ima konstantni kut pokrivanja od 30° u širokom
frekvencijskom području
Nakon mjerenja na licu mjesta ugađaju se amplitude i faze
pojedinih modula pomodu DSP-a
22.9.2013.
Ozren Bilan
Olimpijski stadion Atena 2004
26
13
22.9.2013.
Češljasto filtriranje
Slični pobuđivači, pri sličnim razinama pobude, de
na svim udaljenostima u auditoriju dati istu razinu
zvučnog tlaka u osi. Uslijed preklapanja područja
pokrivanja lijevka za stražnji dio auditorija i onoga
za prednji dio u središnjem dijelu auditorija dodi de
do interferencije što nede uzrokovati kolebanje
zvučnog tlaka vede od 1 dB. Najvedi problemi
nastaju uslijed češljastog filtriranja, a ne uslijed
različitih zvučnih razina.
Distribuirani zvučnički sustavi sastoje se od
elemenata od kojih svaki ozvučava lokalni segment
auditorija. Dakle, najbolje je primijeniti takav
sustav na objektima koji su relativno niski, a
auditorij je smješten u uskom pojasu, kao na
primjer oko sportskih igrališta u otvorenom
prostoru i niskim dvoranama.
22.9.2013.
Ozren Bilan
27
KOMBINACIJA CENTRALNOG I
DISTRIBUIRANOG SUSTAVA
Uslijed mnogih razloga, u nekim situacijama može dodi i do
kombiniranja centralnog sustava i distribuiranog sustava. U
takvim situacijama nužno je primijeniti sustave za kašnjenje.
Najčešde je teren ozvučen centralnim razglasnim sustavom velike
snage. Međutim, brojni poslovni objekti i kancelarije po objektu
ozvučeni su raspodijeljenim zvučničkim sustavom. Izolacija između
njih najčešde nije visoka. Emitira li se u svim prostorima isti signal,
onaj iz distribuiranog sustava dodi de do slušatelja trenutno, a onaj
i centralnog sustava nakon nezanemarivog kašnjenja. Vrijeme koje
je potrebno da zvuk prijeđe udaljenost d, je d/c, gdje je c brzina
zvuka. Ako je udaljenost dva zvučnika d, kašnjenje koje treba
podesiti je
kašnjenje *s+ = (d/c) + 0.02
gdje je 0.02 vrijeme potrebno za direkcionalnu percepciju.
22.9.2013.
Ozren Bilan
28
14
22.9.2013.
Kašnjenje distribuiranog sustava
U nekim teatrima ili multimedijalnim dvoranama dolazi do
situacije da se prostor ispod balkona ne može ozvučiti
centralnom skupinom, nego je u dijelu auditorija ispod balkona
potrebno
primijeniti
raspodijeljeni
zvučnički
sustav.
Pretpostavimo da je udaljenost do centralne skupine 34m, a
brzina zvuka 334 m/s. Pojačala koja napajaju raspodijeljeni
zvučnički sustav trebaju primiti signal s kašnjenjem
kašnjenje *s+ = (d/c) + 0.02
kašnjenje *s+ = (34/340) + 0.02 = 120 ms
Ovo vrijeme kašnjenja omogudit de primjena digitalnog uređaja
za vremensko kašnjenje Digitalni signalni procesor.
22.9.2013.
Ozren Bilan
29
ORMARI S UREĐAJIMA
Bududi da snopovi kabela mogu induktivno djelovati jedni na
druge, uobičajeno je unutar ormara s uređajima rasporediti
različite grupe kablova prema slici. Snop mikrofonskih kabela
grupira se bliže stražnjoj strani ormara, što dalje od kudišta
uređaja u ormaru. Kabeli s linijskim razinama signala grupiraju se
što bliže kudištima uređaja. Na suprotnoj strani ormara postavljaju
se snopovi kabela sa zvučničkim linijama, eventualni upravljački
signali i mrežno napajanje. Preporučljivo je da je minimalna
udaljenost između snopova kabela 15 cm.
22.9.2013.
Ozren Bilan
30
15
22.9.2013.
Izgled rackova s uređajima nacrtano programom ShutlleCAD i StarDraw
22.9.2013.
Ozren Bilan
31
PROJEKTIRANJE SUSTAVA OZVUČENJA
Karakteristike usmjerenosti zvučnika
Jedan od osnovnih zahtjeva razglasnog sustava je točna pokrivenost
auditorija. Osim karakteristike usmjerenosti zvučnika, projektant
treba poznavati i način na koji de komponente zvučničkog sustava
djelovati međusobno. Faktor usmjerenosti, indeks usmjerenosti i
širina zračenja na različite načina opisuju karakteristiku
usmjerenosti.
Pretpostavimo neusmjereni izvor u otvorenom prostoru i mikrofon
na nekoj udaljenosti. Pri konstantnoj snazi emitiranja izvora
izmjerimo razinu zvučnog tlaka. Postavimo li sad iza izvora
reflektirajudu površinu, primijetit demo povedanje razine zvučnog
tlaka za 3 dB. Zvučna snaga koja se u prvom slučaju emitirala u cijeli
prostor, u drugom slučaju emitira se samo u polovinu prostora. U
tredem primjeru izvor emitira u četvrtinu prostora i povedanje
razine je 6 dB.
22.9.2013.
Ozren Bilan
32
16
22.9.2013.
Indeks i faktor usmjerenosti
cijeli prostor 360x360
Ako izvor emitira u osminu prostora pojačanje
je 9 dB. Možemo definirati indeks
usmjerenosti DI kao razliku intenziteta u
zadanoj osi usmjerenog i neusmjerenog izvora
na istoj udaljenosti pri istoj snazi. Faktor
usmjerenosti Q je odnos ovih intenziteta:
DI = 10 log Q
Q = 10 DI/10
¼ prostora 180x90
1/8 prostora 90x90
Indeks, DI i faktor usmjerenosti, Q, opisuju
kutno pokrivanje zvučnog izvora kojemu su
specificirani kutovi vodoravnog i okomitog
zračenja.
22.9.2013.
poluprostor 360x180
Ozren Bilan
1/16 prostora 90x45
33
Molloyeva jednadžba
Idealni izvor ne postoji, ali izračunate vrijednosti se podudaraju sa stvarnim
zvučnicima velikom točnošdu. Relacija koja opisuje karakteristiku
usmjerenosti izvora je tzv. Molloyeva jednadžba:
DI = 10 log [180 / arcsin ( sin /2 sin  /2)]
Ako je zadan lijevak s usmjerenošdu 90x40, Molloyevom jednadžbom dobiju
se vrijednosti DI=11 i pripadajudi Q faktor 12.8. Izmjerene vrijednosti su
DI=10.8 i Q=12.8.
Ovako dobro slaganje dobije se samo u uvjetima pri kojima je frekvencijski
odziv strmo odrezan ispod točaka s vrijednostima -6dB. Ako zvučnik radi na
frekvenciji čija je valna dužina mnogo veda od njegovih fizičkih dimenzija,
jednadžba ne vrijedi.
22.9.2013.
Ozren Bilan
34
17
22.9.2013.
Zvučnici s ljevkom (horn) i tlačnim
pobuđivačem
Najvišu tehnološku razinu zvučnika predstavljaju tlačni pobuđivači. Razlikuje od ostalih jer membrana ne
emitira direktno u zrak. Membrana je smještena u blizini strukture koja se naziva fazni poklopac s nizom
prstenastih otvora. Omjer površine svih otvora i površine membrane je 1:10. Spaja se s grlom ljevka.
Najvažnije karakteristike lijevaka su polarne karakteristike, frekvencijski odziv, razine izobličenja i snaga
sa zadanim tlačnim pobuđivačima. Korisnost do 40%.
22.9.2013.
Ozren Bilan
35
SUSTAV NA OTVORENOM
Osnovni sustav ozvučenja sastoji se od




govornika,
mikrofona,
zvučnika
slušatelja.
Pojednostavljenje je da je sustav u prostoru bez refleksija
te da postoje uvjeti slobodnog polja.
22.9.2013.
Ozren Bilan
36
18
22.9.2013.
Pojačanje se može natjerati do točke u kojoj de sustav udi u mikrofoniju. Malo
prije nastanka mikrofonije sustav ima jedinično pojačanje pri nultom faznom
kutu. Međutim, pri radu na razinama malo ispod pojave mikrofonije, sustav de
nastojati udi u mikrofoniju. Zbog toga de dodi do nepravilnosti frekvencijskog
odziva te se uvijek koristi amplitudna pričuva od 6-10 dB prije pojave mikrofonije.
Tako sustav ozvučenja zvuči prirodno pobuđen svim tipovima programskih
signala.
Udaljavanjem od točkastog zvučnog izvora u otvorenom prostoru ili slobodnom
polju razina zvučnog tlaka smanjuje se točno za 6 dB svakim podvostručenjem
udaljenosti.
22.9.2013.
Ozren Bilan
37
Proračun u slobodnom polju
Primjer 1: Zadan je zvučnik osjetljivosti 113 dB pri pobudi s 1W/1 metar
udaljenosti. Pitamo se, kolika de biti razina s 1W na 30 metara?
Slabljenje na 30m bit de
20 log (1/30)= -29.5 dB.
113 – 29.5 = 83.5 dB
Primjer 2: Nazivna snaga zvučnika je 100W. Koju de maksimalnu razinu realizirati
na udaljenosti 120 m, ako mu je osjetljivost u lijevku 118 dB/1W/1m ?
Prvo određujemo atenuaciju s obzirom na udaljenost:
20 log 120 = 41.58 dB
Zatim određujemo razinu snage
10 log 100 = 20 dB
Konačno, dodajemo osjetljivost pri 1W/1m:
118 - 42 + 20 = 96 dB
Pri čemu nije uzeta u obzir ekscesna atenuacija niti gubici u kablovima.
22.9.2013.
Ozren Bilan
38
19
22.9.2013.
Što je akustično pojačanje?
Akustično pojačanje definirano je kao:
porast razine koju prima određeni slušatelj u
auditoriju, pri uključenju sustava ozvučenja,
u usporedbi s razinom kojom slušatelj čuje
govornika bez sustava ozvučenja.
22.9.2013.
70dB/1m
Ozren Bilan
39
6m
4m
7m
Na mjestu slušatelja zbog slabljenju zvuka s obzirom na udaljenost razina:
70 dB - 20 log (7/1) = 70 - 17 = 53 dB bez zvučnika
Sada uključimo sustav ozvučenja i pojačajmo glasnodu, sve dok se sustav ne nađe
na granici mikrofonije.
To de se pojaviti onda kada zvučnik uzduž D1 osi na mikrofonu realizira zvučni
tlak govornika od 70 dB.
Ako zvučnik realizira razinu od 70 dB na mikrofonu na mjestu slušatelja bit de:
70 - 20 log (6/4) = 70 - 3.5 = 66.5 dB s zvučnikom
Bez pričuve maksimalno pojačanje ovog sustava ozvučenja je:
66.5 - 53 = 13.5 dB
22.9.2013.
Ozren Bilan
40
20
22.9.2013.
Maksimalno pojačanje = Δ
Napišimo jednadžbu u drugom obliku:
Δ =70-20 log (D2/D1)-70-20 log (D0/Ds)
Pojednostavljeno:
Δ =20 log D0-20 log Ds+20 log D1-20 log D2
Dodamo li 6 dB faktora sigurnosti zbog mikrofonije:
Δ =20 log D0-20 log Ds+20 log D1-20 log D2 - 6
22.9.2013.
Ozren Bilan
41
Δ =20 log D0-20 log Ds+20 log D1-20 log D2 - 6
Napisana u ovom obliku jednadžba za akustično
pojačanje kazuje nam nekoliko važnih postavki:
Pojačanje je neovisno o razini glasa govornika
Smanjimo li Ds raste akustično pojačanje
Povedamo li D1 raste akustično pojačanje
22.9.2013.
Ozren Bilan
42
21
22.9.2013.
Utjecaj usmjerenosti mikrofona i zvučnika na
maksimalno pojačanje sustava
Zvučniku usmjerenom 6dB bit de zvuk
uzduž smjera D1 prigušen 6 dB u odnosu
na neusmjereni zvučnik. Tih 6 dB
direktno pridonosi dodatnom potencijalu
pojačanja sustava. Isto se odnosi i na
usmjereni mikrofon. U oba slučaja
realizirat de se 6dB povedanja
maksimalnog pojačanja u odnosu na
slučaj s neusmjerenim zvučnikom i
mikrofonom. Mogude je upotrebiti i
usmjereni i mikrofon i zvučnik za
realizaciju
još
vedeg
povedanja
maksimalnog pojačanja.
U praksi, nije preporučljivo koristiti usmjerene pretvarače za realizaciju dodatnog
pojačanja, a vedina projektanata je zadovoljna ako realiziraju od 4 do 6 dB
dodatnog pojačanja primjenom usmjerenih elemenata sustava. Tome je razlog što
karakteristike usmjerenosti mikrofona i zvučnika nisu frekvencijski konstantne
nego na nižim frekvencijama postaju neusmjerene. Ako je potrebno povedati
akustičko pojačanje najbolje je smanjiti Ds ili povedati D1 .
22.9.2013.
Ozren Bilan
43
POTREBNO POJAČANJE
Karakteristike razglasnog sustava mogu biti takve da uvijek raspolažemo vedim
pojačanjem nego što je potrebno. U takvoj situaciji jednostavno smanjimo
pojačanje na ugodnu razinu i sve je u redu. Međutim, u praksi mogu nastati i
nepovoljne situacije.
Da bi izbjegli neugodnosti, potrebno je unaprijed poznavati koliko je maksimalno
pojačanje potrebno. Jedan od načina specificiranja pojačanja je i tzv.
ekvivalentna akustička udaljenost EAD. Sustav ozvučenja možemo zamisliti i kao
sustav koji pomiče govornika bliže slušatelju.
U vrlo tihoj okolini dovoljno je govornika približiti slušatelju na 2-3 metra. To
znači da de sustav ozvučenja realizirati na mjestu slušatelja na udaljenosti Do,
glasnodu koju ima govornik na udaljenosti npr. 3m.
Pojačanje sustava potrebno da se ovaj uvjet realizira, može se izračunati
slabljenjem zvuka na udaljenosti Do i EAD.
22.9.2013.
Ozren Bilan
44
22
22.9.2013.
SUSTAV PRIBLIŽAVA GOVORNIKA
Koncept ekvivalentne akustične udaljenosti (EAD)
Potrebno pojačanje = 20 log Do - 20 log EAD
Imali smo, Do=7 m. Postavimo li EAD=3m, bit de:
Potrebno pojačanje = 20 log (7) - 20 log (3) = 17 - 9.5 = 7.5 dB
Ako su zvučnik i mikrofon neusmjereni, možemo očekivati maksimalno pojačanje:
Δ = 20log7-20log 1+20log4-20log6 -6 =
17 - 0 + 12 - 15.5 - 6 = 7.5 dB
Potrebno i maksimalno pojačanje su 7.5 dB pa de sustav pouzdano raditi. Ako je
nova EAD, 1.5 m, potrebno je 6 dB dodatnog akustičnog pojačanja. To je najlakše
realizirati uporabom usmjerenih elektroakustičkih pretvarača. Jednostavnije i
bolje rješenje je smanjenje Ds na 0.5 m kako bi dobili dodatnih 6 dB pojačanja.
22.9.2013.
Ozren Bilan
45
RAZUMLJIVOST SUSTAVA
Pri sustavima ozvučenja na otvorenom prostoru zadovoljavajudu
razumljivost možemo realizirati osiguranjem uvjeta da se vršne vrijednosti
govora pojačaju 25 dB iznad A-filtrirane vrijednosti razine ambijentalne buke.
Tipični razgovor ima razinu oko 60 dB do 65 dB na udaljenosti od 1 metra.
Dakle, pri ambijentalnoj razini buke od 50 dB, potrebno je pojačati vrhove
govora na vrijednost od 75 do 80 dB za ugodno slušanje. Taj zahtjev možemo
izraziti kao EAD od 0.25m.
Govorna razina 1 m
= 65 dB
Govorna razina 0.5 m = 71 dB
Govorna razina 0.25 m = 77 dB
22.9.2013.
Ozren Bilan
46
23
22.9.2013.
Proračun potrebnog Ds
Ved smo izračunali da sustav ima samo 7.5 dB maksimalnog
pojačanja uz 6 dB sigurnosnog faktora. Izaberemo li usmjereni
mikrofon i zvučnik, tu vrijednost možemo povedati otprilike za 6 dB,
na maksimalnu vrijednost akustičnog pojačanja na 13.5 dB. Rješenje
je očito. Za realizaciju potrebnog akustičkog pojačanja potrebno je
koristiti ručni mikrofon u neposrednoj blizini usta govornika. Za 16
dB dodatnog pojačanja, Ds treba smanjiti na slijedede vrijednosti:
16 = 20 log (1/x)
16/20 = log (1/x)
10 0.8 = 1/x
x = 1/10 0.8 = 0.16 m
22.9.2013.
Ozren Bilan
47
SUSTAV OZVUČENJA U PROSTORIJI
Direktni zvuk neovisan od prostorije u kojoj se generira. Najvažnije osobine
akustike prostorija su reverberacija, rezonancije i rane refleksije. Razlika
između ranih refleksija i kasnijeg odjeka određena je između 20 i 30 ms nakon
dolaska direktnog zvuka.
Vedina ljudi s normalnim sluhom može čuti kako su rane refleksije
kombinirane s direktnim zvukom, dok se refleksije nakon ranih identificiraju
kao svojstvo akustike prostorije. U prikazanom primjeru na slijededoj slici sve
refleksije dolaze do slušatelja unutar 30 ms nakon direktnog zvuka. Dakle, sve
su tzv. rane refleksije.
Rane refleksije ljudski sustav sluha koristi kao dio procesa dekodiranja.
Kasnije refleksije i odjek omogudavaju opde prihvadenu estetsku
komponentu glazbe, ali maskiraju rani zvuk i štetno djeluju na razumljivost
govora.
22.9.2013.
Ozren Bilan
48
24
22.9.2013.
Zvučna zraka:
kašnjenje *ms+:
Direktno R1 R2 R3 R4 R5
0
4.4 9.1 13.1 14.1 18.1
Na nekoj udaljenosti
od zvučnog izvora
nalazi se područje u
kojem
je
jednaka
gustoća
direktne
komponente i ječne
komponente
zvučnog polja.
U prostoriji nastaje složeno zvučno polje direktnog zvuka i ječnog
zvuka. Promatramo li direktni zvuk, koji do slušatelja dolazi direktno
bez refleksija, važe isti zakoni kao i u otvorenom prostoru.
Međutim, u prostoriji direktni zvuk se nalazi u smjesi slučajnih
refleksija iz svih mogudih smjerova. Statistički model kojim ovo
ponašanje opisujemo pretpostavlja jednolik ječni zvuk unutar
čitave
prostorije
22.9.2013.
Ozren Bilan
49
KRITIČNI POLUMJER Dc
UTJECAJ USMJERENOSTI ZVUČNIKA
Udaljenost od osi do područja u kojem su jednake komponente direktnog i ječnog polja
naziva se kritični polumjer ili udaljenost. Ona se može promijeniti pod utjecajem zvučnog
izvora. Primijenimo li usmjereniji zvučnik, dodi de do preraspodjele direktnog i ječnog polja.
Direktni zvuk koncentriran je uzduž osi zvučnika i zadržava razinu višu od ječnog zvuka na
mnogo vedoj udaljenosti nego u prethodnom primjeru. Međutim, izvan osi direktni zvuk
slabi mnogo brži i zadržava se najviše uz os.
22.9.2013.
Ozren Bilan
50
25
22.9.2013.
KRITIČNI POLUMJER Dc
UTJECAJ AKUSTIKE PROSTORIJE
Na kritičnu udaljenost djeluje i koeficijent apsorpcije u prostoriji. U ječnoj prostoriji zvučna
energija disipira se daleko sporije, pa je ječno polje jako. Kao posljedicu imamo pojavu da se
direktno polje koncentrira oko zvučnog izvora. U drugom primjeru zvučna energija se
apsorbira mnogo brže, pa ječno polje nije jako kao u prethodnom primjeru. Zbog toga je
granica direktnog polja dosta dalja od izvora zvuka. Iako direktno polje i ječno polje generira
isti zvučni izvor, komponente zvuka su tako izmiješane višestrukim refleksijama da su
komponente nekoherentne.
22.9.2013.
Ozren Bilan
51
UKUPNA RAZINA NA Dc
Udaljenost od osi do područja u kojem su jednake komponente
direktnog i ječnog polja naziva se kritični polumjer ili udaljenost.
Iako direktno polje i ječno polje generira isti zvučni izvor,
komponente zvuka su tako izmiješane višestrukim refleksijama da
su komponente nekoherentne (FAZA JE SLUČAJNA).
Zbog toga de ukupna efektivna razina zvučnog polja izmjerena na
kritičnoj udaljenosti biti 3 dB veda od samog direktnog ili ječnog
polja.
22.9.2013.
Ozren Bilan
52
26
22.9.2013.
Konstanta prostorije R
U svojoj biti R je modificirana vrijednost ukupne apsorpcije u
prostoriji prema relaciji:
R = S/(1 - ) [m2]
Mala vrijednost R ukazuje na ječni prostor, a velika vrijednost R
ukazuje na vrlo prigušene prostorije.
Ako u prostoriju s konstantnom R=200m2, postavimo točkasti
neusmjereni izvor zvuka i izmjerimo zvučnu razinu na udaljenosti
0.25m od akustičkog centra izvora i udaljavamo se pravocrtno od
izvora, razina de se u početku smanjivati s kvadratom udaljenosti od
izvora. Na udaljenosti od 1m od izvora zakonitost više ne vrijedi.
Zašto?
22.9.2013.
Ozren Bilan
53
Detektirana promjena zvučnog
tlaka u prostoriji prati promjenu s
kvadratom udaljenosti – to je
DIREKTNO POLJE
Detektirana promjena zvučnog
tlaka u prostoriji se ne mijenja –
UKUPNA RAZINA
to je JEČNO POLJE
X+3 dB
X dB
MJERENJE
NA Dc
MJERENJE
U JEČNOM
POLJU
Na Dc (kritičnoj udaljenosti) UKUPNA RAZINA (=JEČNO+DIREKTNO)
zvučnog polja je 3 dB viša nego razina u ječnom polju
22.9.2013.
Ozren Bilan
54
27
22.9.2013.
Odnos direktnog i ječnog polja lako se
može izračunati ili odrediti iz dijagrama
Prijelazno područje iz ječnog polja u direktno polje uspostavlja se unutar
polovine kritične udaljenosti do dvostruke kritične udaljenosti.
Na polovini kritične udaljenosti razina ukupnog zvučnog polja je 1 dB veda od
razine direktnog polja.
Na dvostrukoj kritičnoj udaljenosti, razina ukupnog zvučnog polja je 1dB veda
od razine samog ječnog polja.
22.9.2013.
Ozren Bilan
55
Proračun kritične udaljenosti
Ako su konstanta prostorije i faktor
usmjerenosti poznati, kritična udaljenost može
se izračunati prema:
Dc = 0.14 (QR)1/2
Potrebno je zapamtiti da Q faktor govornika na
frekvenciji 1kHz iznosi oko 2-3dB. Pri
proračunima uvijek se uzima Q govornika oko 2.
Ove dvije činjenice mogu se koristiti za vrlo
točne proračune prostorija bez upotrebe bilo
kojih uređaja.
22.9.2013.
Ozren Bilan
Usmjerenost govornika
56
28
22.9.2013.
Sustav ozvučenja u prostoriji
 sustava predstavlja razliku razina na mjestu mikrofona s
isključenim sustavom ozvučenja i na mjestu slušatelja s
uključenim ozvučenjem.
Sustavski  neovisan je o Ds.
Pojačanje sustava na mjestu slušatelja je razlika razina s
uključenim i isključenim sustavom ozvučenja. Ovisi o Ds.
22.9.2013.
Ozren Bilan
57
Proračun srednje prostorije
Pogledajmo situaciju u kojoj je
primijenjen sustav ozvučenja u prostoriji,
a koristi se usmjereni mikrofon. Slika
prikazuje prostoriju zapremnine 918m3,
površine 630m2 i prosječnog koeficijenta
apsorpcije =0.15.
Prvi korak je proračunavanje konstante
prostorije
i
analiza
raspodjele
apsorpcijskog materijala u prostoriji.
Pretpostavimo da je konstanta prostorije
oko 110 m2.
Bududi da zvučnik nema jednoliku krivulju
usmjerenosti, potrebno je proračunati
njegovu kritičnu udaljenost za kut
zračenja koji nas interesira.
22.9.2013.
Ozren Bilan
58
29
22.9.2013.
Proračun akustičkog pojačanja
U frekvencijskom području relevantnom za razumijevanje govora, zvučnik ima
indeks usmjerenosti 9dB i korespondentu kritičnu udaljenost 4.2 m.
Indeks usmjerenosti zvučnika pri kutu od 60 stupnjeva je -3 dB, a odgovarajuda
kritična udaljenost je 1m. Govornik ima indeks usmjerenosti oko 3 dB i njegova
kritična udaljenost je oko 2m. Slušatelj je 12m udaljen od govornika koji je od
mikrofona udaljen 0.6m.
Kritična udaljenost govornika je veda od trostruke udaljenosti govornika do
mikrofona. Slušatelj je također više od 3 puta udaljen od kritične udaljenosti
govornika. NAJVAŽNIJI ZAKLJUČAK: mikrofon je u direktnom polju govornika, a
slušatelj u ječnom polju govornika.
Ako je razina govornika 70dB za udaljenost od 0.6m, može se izračunati da
direktno polje na Dc mora biti 60 dB, a bududi da de ječno polje također biti 60
dB, razina na mjestu slušatelja u ječnom polju govornika, također de biti 60 dB.
Tredi korak je isti račun napraviti za zvučnik. Slušatelj se nalazi u osi zvučnika na
udaljenosti 4.2 m, što je više od trostruke kritične udaljenosti zvučnika. Mikrofon
se nalazi pod kutom od 60 stupnjeva od osi zvučnika, i također je udaljen više od
trostruke kritične udaljenosti (na ovom kutu) koja je 1m. Dakle, slušatelj i
mikrofon su u ječnom polju zvučnika.
22.9.2013.
Ozren Bilan
59
Distribuirani zvučnički sustav
Na plafonu je postavljeno 40
zvučnika
na
međusobnoj
udaljenosti od 1.5m (vrlo gusto)
kako bi se postigla ravnomjerno
preklapanje u frekvencijskom
pojasu na 4 kHz. Na razini uha
slušatelja tako se realizira vrlo
ujednačeno zvučno polje koje
nigdje ne varira više od 2dB u
čitavoj prostoriji.
Prikazana je sala za sastanke ili predavaonica zapremnine 485 m3, ukupne površine 440 m2
i prosječnog koeficijenta apsorpcije 0.2 u praznoj prostoriji. U praznoj prostoriji R=110 m2.
Ako je prostorija ispunjena prosječni koeficijent apsorpcije poraste na 0.4, a konstanta
prostorije na 293 m2. Kritična udaljenost govornika s indeksom usmjerenosti oko 3dB je 2m
u praznoj prostoriji, a 3.4m u punoj.
22.9.2013.
Ozren Bilan
60
30
22.9.2013.
Uobičajene definicije kritične udaljenosti i odnosa direktnog i ječnog polja u ovoj
prostoriji se ne mogu izraziti.
Međutim, interesira nas samo potencijalno akustičko pojačanje.
Ved smo naveli da distribuirana postava zvučnika tvori vrlo ujednačeno zvučno polje.
Relativne karakteristike usmjerenosti zvučnog polja ne uzimamo u obzir pri proračunu
pojačanja.
Neusmjereni mikrofon postavljen je na 0.6 m od govornika, manje od 1/3 Dc. Bez
obzira na broj slušatelja, mikrofon je uvijek u direktnom polju govornika. Najudaljeniji
slušatelj je 9m od govornika, što je više od trostruke Dc kada je prostorija prazna, a
oko 3Dc kada je puna. Govornik realizira 70 dB razine na mikrofonu s isključenim
sustavom ozvučenja. Ako pojačana razina zvuka, s uključenim ozvučenjem, nije veda
od 70 dB na mjestu mikrofona, tada je u čitavom prostoru razina 70 dB. Iz proračuna
kritičnih udaljenosti, vidljivo je da de govornik proizvesti razinu na mjestu slušatelja od
59dB u praznoj prostoriji i 55dB u potpuno ispunjenoj prostoriji. Za normalni rad
sustava ozvučenja s Δ = -5 dB, izračunato akustičko pojačanje na mjestu slušatelja je
5dB u praznoj prostoriji i 9 dB u punoj.
Zvučnici su postavljeni gusto kako bi se na razini uha slušatelja postiglo vrlo
ujednačeno zvučno polje. Za posljedicu imamo da je doprinos svakog zvučnika postave
vrlo mali. U navedenom primjeru, svaki zvučnik ima indeks usmjerenosti u području
govornih frekvencija od +6 dB na 0, +3dB na 45 i 0 dB na 60 stupnjeva.
22.9.2013.
Ozren Bilan
61
Pokušamo li odrediti točno pojačanje sustava ozvučenja pred nama de se ukazati izuzetno
složeni zadatak. U posebnom slučaju, pri kojemu je mikrofon u direktnom polju govornika,
a mikrofon i slušatelj su u ječnom polju zvučnika, jednadžba za pojačanje sustava može se
znatno pojednostavniti. Analizirajmo takav sustav prema slici. Ako govornik realizira razinu
L na mikrofonu, tada de razina na mjestu slušatelja biti:
Razina na mjestu slušatelja = L - 20 log (Dct /Ds ),
Dct je kritična udaljenost govornika. Pretpostavka je da je razina na mjestu slušatelja u
potpunosti ječno polje govornika i da de razina biti jednaka komponenti direktnog polja na
udaljenosti Dct.
Uključimo sustav i pojačajmo glasnodu sve dok zvučnik na mjestu mikrofona ne realizira
razinu L. Istovremeno, zvučnik de realizirati i istu razinu L na mjestu slušatelja jer su
mikrofon i slušatelj u ječnom polju zvučnika. Oduzmemo li razine na mjestu slušatelja s i
bez sustava ozvučenja bit de:
Razlika = L - [L - 20 log (Dct /Ds )]
Pojačanje = 20 log Dct - log Ds
Konačno, dodajemo 6dB pričuve:
Pojačanje = 20 log Dct - 20 log Ds - 6
U ovoj jednadžbi postoji samo jedna varijabla, Ds. Dct je uglavnom određeno
usmjerenošdu govornika i akustičkim svojstvima prostorije. Ako u prostoriji ne važe
temeljne postavke pri kojoj je napravljena ova analiza, potreban je drugačiji pristup.
22.9.2013.
Ozren Bilan
62
31
22.9.2013.
Mjerenje pojačanja sustava ozvučenja
Mjerenje pojačanja ozvučenja najčešde se vrši unutar oktavnog pojasa s centralnom
frekvencijom 1 kHz. Druga tehnika koristi ružičasti šum mjeren A-filtrom.
Mikrofon se postavi na isto mjesto kao i pri radu razglasa. Mali zvučnik, frekvencijski
linearan u području 250 - 4000 Hz, postavi se na stalak 0.6m od mikrofona. Pri
isključenom sustavu ozvučenja ispitni zvučnik pobudi se ružičastim šumom na razinu
oko 80 dB(A) na mikrofonu sustava. Pribilježi se razina na mjestu mikrofona. Nakon
toga, uključi se sustav ozvučenja s pojačanjem do točke pojave mikrofonije. Zvučna
razina sustava izmjeri se istim zvukomjerom u sredini auditorija. Delta zvučnog
sustava odredi se oduzimanjem izmjerene razine u auditoriju i na mikrofonu bez
uključenog sustava.
22.9.2013.
Ozren Bilan
63
Opdi zahtjevi razumljivosti govora
Zahtjevi za razumljivost govora isti su bez i sa sustavom ozvučenja. Najvažniji faktori su:
 Govorna razina i razina ambijentalne buke
 Razinu buke uvijek treba smanjiti na najmanju mogudu mjeru. Razina treba biti minimalno 25 dB
ispod najniže očekivane razine govora. Pri vrlo visokim razinama govora, u otvorenom prostoru, može
se dopustiti i razina 10 do 15 dB ispod razine govora.
 Vrijeme odjeka
 Utjecaj vremena odjeka od 1.5 s ili kradeg, može se zanemariti na jasnodu govora.
 Odnos direktnog i ječnog polja
 Za vrijeme odjeka duže od 1.5 s jasnoda govora je funkcija vremena odjeka i odnosa direktnog i
ječnog zvuka. Zaključci istraživanja razumljivosti mogu se sumirati u slijededem obliku:
 U praksi se artikulacijski gubitak samoglasnika može koristiti kao jedinstveni indikator razumljivosti.
 Istraživanja su pokazala veliku varijaciju govornika i slušatelja. Međutim, određeno je da je 15%
maksimalno dozvoljen ALkons za dobru razumljivost. To znači da gubitak od više od 15% označava
neprihvatljivu razumljivost za sve slušatelje.
 ALkons se može izračunati za tipične prostorije u funkciji vremena odjeka i odnosa direktnog i
ječnog zvuka.
 Udaljavanjem slušatelja od govornika slabi se odnos direktnog i ječnog zvuka i ALkons se
povedava, ali samo do granice odnosa direktnog i ječnog zvuka od -10dB. Nakon te granice ALkons više
ne slabi.
22.9.2013.
Ozren Bilan
64
32
22.9.2013.
Buka i razumljivost
Za dobre slušne uvjete, razina ambijentalne buke, mjerena A-filtriranjem,
treba biti najmanje 10 dB ispod željenog signala. Optimalna razina za
reprodukciju govora bez jake buke 65-70dB(A). To znači da buka ne smije biti
veda od 55 dB(A). U auditorijima i koncertnim salama akustički projektanti
reduciraju razinu buke ispod 25 dB(A).
U ostalim prostorima, maksimalno dozvoljena vrijednost buke ne smije prijedi
40 dB(A). Sustav ozvučenja ne može se pojačati do krajnjih granica. U mnogim
situacijama vrlo je teško realizirati maksimalno akustičko pojačanje od 60 ili
65dB(A) bez mikrofonije. U takvim situacijama potrebno je koristiti DSP za
sprječavanje mikrofonije.
Isto tako prevelika razina buke može dobar sustav napraviti potpuno
nezadovoljavajudim.
22.9.2013.
Ozren Bilan
65
Postupak projektiranja ozvučenja u
prostoriji
Racionalni pristup projektiranju sustava ozvučenja u prostoriji može se podijeliti u slijedede
korake:
1. Definirajte zahtjeve za pokrivanjem auditorija. Pri tome se uobičajeno započinje
definiranjem centralne postave. Nakon toga, određujemo pobudne zahtjeve svakog
elementa postave.
2. Izračunajte razine direktnog i ječnog polja, u različitim točkama auditorija i odredite
njihove odnose u kombinaciji s vremenom odjeka prostorije. Taj postupak odredit de
adekvatnu razumljivost. Proračun je najvažniji na frekvenciji od 1 kHz, ali potrebno ga je
izvesti od 125 Hz do 4 kHz. Određuje se zahtjev za adekvatnim pojačanjem, uočavajudi Ds
potrebnu za normalni rad.
3. Ako su zadovoljeni zahtjevi za dovoljnom razumljivosti sustav se može realizirati. Ako je
razumljivost nedovoljna, analizirajte da li se povedanjem apsorpcije može povedati
konstantna prostorije R kako bi se povedao odnos direktnog i ječnog zvuka. U postojedim
prostorijama to nije mogude napraviti, ali u prostorijama koje su u fazi projektiranja
mogude je unijeti dodatnu apsorpciju.
4. Ako ponovni proračun pokaže da centralna skupina ima zadovoljavajude parametre,
projekt se može dovršiti. Ako se ne može postidi zadovoljavajuda razumljivost, potrebno
je primijeniti distribuirani sustav.
22.9.2013.
Ozren Bilan
66
33
22.9.2013.
Tipični dijagram
Pretpostavimo da su zadani slijededi zahtjevi
 Na različitim lokacijama potrebno je 10 mikrofona
 Primarna uporaba sustava je pojačanje govora
 Sustav mora reproducirati vršne razine do 85 dB u svim
dijelovima auditorija, uključujudi slabe govornike.
 Razina buke u prostoriji je 25 dB(A).
Interpretacija zahtjeva ogleda se u slijededem - miješalo do 10 ulaza
bit de dovoljno za sve potrebne ulazne konfiguracije, kao i za sva
preusmjeravanje signala. Za najprirodniju reprodukciju govora
poželjna je centralna postava zvučnika. Postava se može specificirati
kao jedna zvučna kombinacija ili više elemenata u biamplifikaciji.
Poželjna je biamplifikacija i ekvaliziranje sustava ozvučenja, što nas
upuduje na primjenu digitalnog signal procesora za frekvencijsko
dijeljenje, vremensko usklađivanje i ekvalizaciju sustava.
Promjena pojačanja sustava može se izvršiti u velikom broju točaka
što omogudava velike mogudnosti priključivanja i konfiguriranja
sustava. Primjer predviđa samo jedan mikrofon i samo jedan zvučnik.
Specificiranje mikrofona podrazumijeva neopteredeni izlazni napon,
kada se mikrofon nalazi u zvučnom polju razine 94 dB. Normalna
razina govora na udaljenosti od 0.5m je oko 72 dB. Ako mikrofon ima
osjetljivosti 10mV/Pa, mikrofonski nazivni izlazni napon u zvučnom
polju razine 72 dB bit de:
E = 10 72/20 x 10 mV = 0.8 mV efektivno
22.9.2013.
Ozren Bilan
Postavimo referencijalni ulaz
napona 0.8 mV efektivno pri
frekvenciji 1000 Hz na jedan
mikrofonski ulaz miješala.
67
S
ulaznim
i
izlaznim
potenciometrima
u
njihovim
nazivnim
nultim
položajima,
podesimo
mikrofonski
trim
potenciometar tako da je izlaz
miješala 0.4V efektivno.
Ovo trim podešavanje definira
nazivnu radnu točku sustava i
postoje
velike
mogućnosti
pojačanja i slabljenja signala
ovisno o glasnom i tihom
govorniku.
Frekvencijsko dijeljenje i ekvalizacija
sustava vrši DSP. Primijenjeni zvučnik je
dvopojasna kombinacija s posebnim
ulazima za bas i visokotonski zvučnik s
lijevkom.
Preporučljivo
pojačalo
je
dvokanalno.
22.9.2013.
Ozren Bilan
Električni prag šuma prikazan
ekvivalentnom razinom šuma od -2
dB(A) na udaljenosti od 20 metara,
bit će 25 dB ispod razine akustičke
buke u prostoru.
68
34
22.9.2013.
Nazivna radna razina
S ovakvim podešavanjem maksimalna izlazna razina sustava ograničena je dinamičkim
područjem i nazivnom radnom točkom određenom digitalnim signal procesorom.
Nakon toga, određujemo nazivnu radnu razinu sustava za najudaljenijeg slušatelja na
udaljenosti od 20m.
Vrijeme odjeka u prostoriji nije duže od 1.5 s u području od 250Hz do 2 kHz, a
prosječna razina buke je oko 25 dB(A). Pri toj buci EAD za tihi govor bit de oko 2m ili
govorna razina od 60 dB na udaljenosti od 20m.
Pri simuliranom ulazu mikrofona od 72 dB, podešavamo HF i LF izlaz digitalnog signal
procesora na nazivnu razinu od 0.4 V efektivno. Potom potenciometrom na pojačalu
podesi snagu pri kojoj LF zvučnik realizira 60dB na 20 metara udaljenosti.
Konačno, podešavamo visokofrekvencijski zvučnik opisanim postupkom na istu razinu.
Ovakva postava omogudit de dovoljnu rezervu stolu za miješanje, DSP i pojačalu snage
za obradu i pojačanje nazivnih razina signala, kao i rezervu za vrhove do +25 dB, ako
se za tim ukaže potreba.
22.9.2013.
Ozren Bilan
69
Razglasni sustav velike dvorane
Pravni fakultet Split




Duže vrijeme odjeka
Bočni zvučni stupovi
Bežični mikrofoni
DSP Digitalni Signalni Procesor za eliminiranje mikrofonije
22.9.2013.
Ozren Bilan
70
35
22.9.2013.
Presjek zvučničkih instalacija
Niskoomske linije
U suvremenim razglasnim sustavima najčešda je praksa po kojoj se pojačala
snage smještaju u neposrednu blizinu zvučnika koje napajaju. Na taj način
gubici u zvučničkim kablovima svode se na najmanju mogudu mjeru.
U nekim situacijama to nije mogude, pa projektant sustava mora uzeti u obzir
gubitke u zvučničkim linijama i izabrati takve presjeke koji de sve gubitke
svesti na prihvatljivu vrijednost.
22.9.2013.
Ozren Bilan
71
Potrebno je uočiti kako postoje dva izvora gubitaka. Prvi su omski gubici u samim
kabelima, a drugi su gubici uslijed neprilagođenja, kojeg mogu unijeti vrlo dugi kabeli.
Pretpostavimo ulazni signal od 8 V, na kabelu bez gubitaka pri teretu od 8 oma.
Disipirana snaga na teretu onda je 8W. Ako je kabel dug 80 m, a promjer vodiča je
2.5mm tj. presjek je 5.2 mm2, otpor vodiča de biti:
R = 80/300 = 0.26 Ω,
Ukupni otpor u obje grane bit de dvostruk. Napon na teretu od 8 Ω je:
E = 8/[8 + (2 x 0.26)] x 8 = 7.5 V,
Disipirana snaga bit de:
P = (7.5)2 /8 = 7 W
Gubitak u kabelu je:
Gubitak (dB) = 10 log (7/8) = 0.58 dB
Opda jednadžba za izračunavanje gubitaka je:
Gubitak dB = 20 log [RL/(RL+2Rk ]
gdje je Rk otpor svake grane kabela, a RL otpor tereta. Gubici nastaju uslijed gubitaka
na kabelu i gubitaka zbog neprilagođenja impedancije.
Uobičajena praksa pri projektiranju uvjetuje da
gubici na teretu (zvučniku) budu manji od 0.5 dB.
22.9.2013.
Ozren Bilan
72
36
22.9.2013.
Opdi razglasi distribuiranih sustava sa
100V linijama
Distribuirani zvučnički sustavi redovito koriste 100V sustave. To su sustavi
kojima je pri maksimalnoj pobudi, izlazna snaga pojačala na linijskom naponu
od 100V. Taj napon dobije se transformatorom. Presjek vodiča bira se
uvjetom prema kojem, gubitak ne smije biti vedi od 10%.
Osnovna ideja sustava ozvučenja s raspodijeljenim (pasivnim) zvučnicima ili
distribuiranih sustava je
P = UxI = konst
Ista snaga može se prenijeti uz manju struju ali vedi napon. Uz viši napon
manji su gubici.
22.9.2013.
Niskoomski sustavi
Rzv = 8Ω, Pizl = 100 W =>
Uizl = (PxR)½ = 28,3 V
Rzv = 8Ω, Pizl = 200 W =>
Uizl = (PxR)½ = 40 V
Napon na izlazu pojačala ovisi
o nazivnoj snazi i
impedanciji tereta. Manji
napon -> veća struja.
22.9.2013.
Ozren Bilan
73
Visokoomski sustavi
Pizl = 100 W => Uizl = 100 V
(ili 70 V, 25 V)
Rzv = U2/Pizl = 100 Ω
Pizl = 200 W => Uizl = 100 V
(ili 70 V, 25 V)
Rzv = U2/Pizl = 50 Ω
Minimalni otpor tereta ovisi o
raspoloživoj snazi pojačala.
Napon na izlazu pojačala je uvijek
jednak nazivnom naponu sustava!
Ozren Bilan
74
37
22.9.2013.
Niskoomski sustavi
Visokoomski sustavi (T-T)
100 V
PRI PUNOJ
SNAZI
22.9.2013.
IZVODI SNAGE
1, 2, 4... W
Ozren Bilan
75
Gubici u sustavu i proračun
Zbog promjene napona i otpora vodiča dolazi do gubitaka u sustavu.
Gubici
transformatora
Linijski gubici
Gubici
transformatora
Gubici u transformatoru se mogu izmjeriti i točno odrediti. Proizvođači ove
podatke rijetko navode.
Gubici u prijenosu ovise o duljini i presjeku vodiča te o broju i prijelaznom
otporu spojnih mjesta.
Iskustvo pokazuje da je dobro ukupnu snagu instaliranih zvučnika pomnožiti
1,2 do 1,5 puta i tako odrediti potrebnu snagu pojačala.
22.9.2013.
Ozren Bilan
76
38
22.9.2013.
Primjer
Pretpostavimo kako proračun pokazuje da je za ozvučenje nekog predvorja,
učionice ili restorana potrebno:
Zvučnik 10 W
32 kom – 320W
Zvučnik 5 W
8 kom -
40W
Zvučnik 3 W
4 kom -
12W
Ukupna snaga zvučnika:
Pzv = 372 W => potrebna snaga
pojačala Ppoj = 372 x 1,5 = 558 W
20 kΩ
10 kΩ
5 kΩ
Struja kroz vodiče za Unaz = 100 V:
2 kΩ
Ipoj = Ppoj / Unaz = 5,58 A !
22.9.2013.
Prema pojačalu
Prema zvučniku
Ozren Bilan
77
Transformator pojačala
Na raspolaganju je pojačalo deklarirano sa:
Rzv = 8Ω, Pizl = 100 W => Uizl = (PxR)½ = 28,3 V
Omjer prijenosa transformatora:
N = Unaz/ Uizl = 3,5.
Odabiremo transformator čiji je omjer prijenosa unutar 20% odstupanja od
proračunate vrijednosti.
Na raspolaganju je transformator deklariran ULAZ 300 W/ 4Ω i IZLAZ 100 V
i izvodima na primaru označenim sa 25 V, 35 V, 45 V, 70,7 V i 100 V.
Iz
Uizl = (PxR)½
dobivamo
Uizl = 34,6 V
Omjer prijenosa transformatora:
N = Unaz/ Uizl = 2,88.
Omjer prijenosa transformatora se dobiva kao odnos napona odjeljaka primara
prema naponu sekundara. U ovom slučaju odabrat ćemo izvod transformatora
označen s 35 V.
22.9.2013.
Ozren Bilan
78
39
22.9.2013.
Problem
Izbor presjeka vodiča
Zbog prepobude transformatora jezgra ulazi
u zasićenje. U tom području se
transformator ponaša kao zavojnica bez
jezgre, tj. predstavlja kratki spoj za izlaz
pojačala!
Distribuirani zvučnički
sustavi najčešće koriste
100V sustave. To su
sustavi kojima je pri
maksimalnoj pobudi,
izlazna snaga pojačala na
linijskom naponu od 100V.
Taj napon dobije se
transformatorom.
bez tereta
s teretom
22.9.2013.
Ozren Bilan
Presjek vodiča bira se
uvjetom prema kojem,
gubitak ne smije biti veći
od 10%.
79
Izbor presjeka vodiča
Presjek instalacija se bira uz uvjet da su dopušteni gubici maksimalno 10%.
Na grafu je dužina dvostruke linije na kojoj gubici prema udaljenosti postižu
navedenu vrijednost. Za snagu od 100W, linija presjeka 1.5mm2 može biti duga
400 m, a 200W do 300 m.
22.9.2013.
Ozren Bilan
80
40
22.9.2013.
Zaključak
100V linije omogućavaju:
 lagano mijenjanje konfiguracije, bez utjecaja na
ostale zvučnike
 jednostavno podešavanje razine pojedinog
zvučnika
 galvansko odvajanje
Pri tome :
izobličenja i frekvencijsku karakteristiku određuje
kvaliteta primijenjenih transformatora
22.9.2013.
Ozren Bilan
81
100V sustav Pravnog fakulteta u Splitu
Sustav ozvučenja objekta sastoji se od više povezanih razglasnih sustava:
 Opće ozvučenje objekta (atrij, hol, stepeništa, knjižnica, hodnici)
 Ozvučenje vijećnice
 Ozvučenje male sale
 Ozvučenje velike sale
Svi sustavi meĎusobno su povezani tako da se važna govorna obavijest (alarm, traženje osoba) može
proslijediti prisilnim uklopom sa mjesta razglasa općeg ozvučenja objekta u sve prostore.
Audio signal pri zasjedanju u vijećnici moguće je proslijediti na opći razglas.
Svi sustavi realizirani su 100V linijama zbog velikih udaljenosti izmeĎu razglasa i pripadajućih
zvučnika, te velikog broja primijenjenih zvučnika. Na slici je razglas velike sale:
22.9.2013.
Ozren Bilan
82
41
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
3
File Size
5 309 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content