Tóm tắt kiến ​​thức về loa line array là gì?

1. Sản xuất hệ thống loa line array

Trong những năm 1960 và 1970, nhạc rock do Beatles đại diện nổi lên ở Châu Âu và Hoa Kỳ. Hàng trăm nghìn người đã đến quảng trường để xem các buổi hòa nhạc rock nên việc khuếch đại âm thanh là một vấn đề lớn.

Ví dụ, một buổi hòa nhạc rock được tổ chức tại New Jersey, Anh, vào ngày 3 tháng 9 năm 1977 đã có 600.000 người tham dự. Hệ thống tăng cường âm thanh sử dụng một "tháp âm thanh" gồm nhiều loa xếp chồng lên nhau, việc cài đặt và gỡ lỗi rất rắc rối.

Sau khi thiết kế và gỡ lỗi cẩn thận, đã tốn rất nhiều công sức nhưng hiệu quả khuếch đại âm thanh luôn không đạt yêu cầu. Hiện tượng này cung cấp thông tin thị trường rằng các buổi biểu diễn lưu diễn quy mô lớn đòi hỏi hệ thống tăng cường âm thanh có công suất cao, dễ dàng cài đặt và gỡ lỗi.

Một số công ty lớn đã nhận thấy nhu cầu thị trường và cam kết phát triển các hệ thống tăng cường âm thanh tầm xa, công suất cao. Từ quan điểm âm thanh, có hai cách để đạt được hiệu ứng trình chiếu tầm xa, công suất cao.

01Một là cái sừng

Năng lượng âm thanh được tập trung và tỏa ra theo một hướng qua loa, kiểm soát hướng, nâng cao hiệu suất bức xạ và đạt được hiệu quả phát sóng tầm xa. Ví dụ, vào những năm 1950, hệ thống phát sóng ở Kinmen và Matsu của chúng tôi sử dụng những chiếc kèn lớn. Mỗi chiếc sừng dài hơn mười mét và khoảng cách truyền sóng là vài km. Nghiên cứu về loa kèn đã phát triển thành công loa còi định hướng không đổi, loa còi đa ổ đĩa, v.v.

02Còn lại là dàn loa

Dàn loa được đề xuất vào những năm 1930 sử dụng nguyên lý giao thoa để điều khiển tính định hướng. Trên thực tế, loại loa cột - cột âm thanh - đã phổ biến vào thời điểm đó. Cột âm thanh có định hướng dọc tương đối hẹp nhưng công suất không đủ cao, độ chiếu không xa và vẫn còn một số vấn đề cần khắc phục về độ động và băng thông âm thanh. Một số công ty lớn có những ưu tiên riêng dựa trên hoàn cảnh riêng của họ.

Công ty thương hiệu Pháp lần đầu tiên ra mắt hệ thống V vào năm 1993. Nó là một dãy bao gồm một dãy loa đơn vị và nguyên lý hoạt động của nó tương tự như một cột âm thanh. Hướng dọc của nó có thể điều khiển được, được xác định bởi số lượng hộp đơn vị và góc bức xạ ngang của nó là 120°.

Đáp ứng tần số của mỗi hộp đơn vị là 50Hz~18kHz±3dB, công suất 1500W và độ nhạy là 134dB. Đơn vị tần số cao tỏa ra bên ngoài thông qua ống dẫn sóng. Đây là sản phẩm line array ra mắt sớm nhất và thu hút được sự chú ý của mọi người ngay từ đầu.

Nhu cầu thị trường, sự phát triển và ứng dụng công nghệ cao khiến hệ thống loa line array trở thành sản phẩm mang tính biểu tượng để các công ty thể hiện thế mạnh của mình. Giờ đây, mảng dòng là sự kết hợp giữa công nghệ còi và công nghệ mảng, giúp hiệu suất bức xạ trở nên hoàn hảo hơn.

2、Đặc điểm của hệ thống loa mảng hai dòng

01Hộp đơn vị được sắp xếp thông thường

Hệ thống loa line array bao gồm một dãy hộp đơn vị. Các hộp đơn vị này được sắp xếp theo những quy tắc nhất định và có thể sắp xếp theo đường thẳng hoặc hình chữ “J” tùy theo nhu cầu của trường âm thanh. Số lượng hộp đơn vị được xác định theo nhu cầu của lĩnh vực tăng cường âm thanh, nhưng phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản về hình thành mảng đường;

Nghĩa là, độ dài của mảng đường ít nhất phải lớn hơn một nửa bước sóng của sóng âm phát ra. Các đặc tính bức xạ của mỗi hộp đơn vị có yêu cầu nghiêm ngặt. Ví dụ, công suất âm thanh bức xạ, đặc tính tần số, độ định hướng ngang, độ méo và pha tuyến tính phải đáp ứng các yêu cầu của mảng đường truyền.

02Công suất cao và khoảng cách chiếu xa

Ví dụ: bộ tần số thấp trong hộp thiết bị EAW KF761 chịu được công suất 1200W và có độ nhạy 96dB; khối trung tần có công suất 500W, độ nhạy 107dB; và bộ tần số cao có công suất 150W và độ nhạy 112dB.

Sau khi các hộp đơn vị được tạo thành một mảng, do sự tương tác giữa các hộp đơn vị, trở kháng bức xạ của loa được cải thiện và hiệu suất bức xạ được cải thiện. Vì vậy, có thể dễ dàng sử dụng hệ thống loa line array làm nguồn âm thanh để đạt được mức áp suất âm thanh trên 100dB ở khoảng cách 100m.

03 Trường âm thanh được bao phủ tương đối đồng đều, vùng nhiễu nhỏ và độ phân giải phát lại cao

Hướng dọc của mảng đường rất sắc nét, thường khoảng 10 ° và hẹp nhất có thể đạt tới 3 °. Chùm âm thanh phát ra hẹp, âm thanh trực tiếp đến khu vực khán giả tương ứng tương đối mạnh và khoảng cách bức xạ tương đối dài;

Sự thay đổi mức áp suất âm thanh trên một khu vực rộng lớn là tương đối nhỏ. Do sự điều khiển thùy bên của mảng đường, diện tích chồng chéo của trường âm thanh bức xạ tương đối nhỏ và bề mặt giao thoa nhỏ. Âm thanh trực tiếp chiếm ưu thế trong khu vực, cho trải nghiệm nghe tốt, âm thanh rõ ràng và độ phân giải cao.

3. Loa Line array hoạt động như thế nào?

Cách hoạt động của mảng đường có thể là một cuộc thảo luận khá chuyên sâu. Ở đây, chúng tôi sẽ không giải thích quá chi tiết về toàn bộ lý thuyết. Phần sau đây sẽ sử dụng ngôn ngữ đơn giản và các phép tính toán học để giúp bạn hiểu trước tiên âm thanh phát ra từ một chiếc loa thông thường sẽ phân tán như thế nào khi khoảng cách tăng lên.

01Luật nghịch đảo bình phương

Nội dung của định luật bình phương nghịch đảo trong âm học là cường độ âm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa vị trí nghe và nguồn âm. Kết quả là mỗi khi khoảng cách giữa người nghe và nguồn âm điểm tăng gấp đôi thì áp suất âm thanh giảm đi 6dB. Đây là hiệu suất của các loa mà chúng tôi thường sử dụng, mặc dù có nhiều khác biệt nhỏ giữa thực hành và lý thuyết.

Nguồn âm thanh 02 điểm

Định luật bình phương nghịch đảo giả định rằng loa phát ra mọi hướng. Đối với loa vật lý, tình trạng này rất hiếm xảy ra, trừ khi loa phát ra tần số rất thấp (đây là lý do tại sao chúng tôi luôn nhấn mạnh rằng âm trầm hoặc loa siêu trầm không có khả năng định hướng).

Tuy nhiên, khi khoảng cách truyền âm thanh tăng lên, ngay cả một loa định hướng thông thường (chẳng hạn như loa còi có góc phủ ngang 90° và góc phủ dọc 90°) sẽ tuân theo định luật bình phương nghịch đảo và hoạt động giống như một nguồn điểm lý thuyết. Khuếch tán âm thanh (tức là bức xạ đa hướng)

Nguồn âm thanh 03 dòng

Phạm vi áp suất âm thanh của loa line array gần giống với lý thuyết nguồn âm thanh line. Bất cứ khi nào khoảng cách nghe tăng gấp đôi, mức âm thanh sẽ không giảm 6dB. Về lý thuyết, nó chỉ giảm 3dB, nhưng trên thực tế, kết quả không lý tưởng như vậy.

Bài viết này sẽ không thảo luận chi tiết tại sao lại có những khác biệt này. Nhưng dù vậy, so với loa nguồn điểm, loa line array vẫn có những ưu điểm riêng ở góc phủ sóng dọc.

Loa có đặc tính bức xạ nguồn âm thanh tuyến tính có thể đạt được hiệu quả sau: bạn có thể cảm nhận được mức áp suất âm thanh tương đối lớn ở khu vực phía sau hội trường hoặc không gian ngoài trời và để làm được điều này, bạn không cần phải vận hành các loa nguồn điểm thông thường như Tương tự , công suất được tăng lên một cách có chủ ý để những người ở phía trước hệ thống PA ở gần hệ thống PA hơn sẽ nghe thấy âm thanh quá lớn. Ưu điểm của nó nằm ở khả năng điều khiển phức tạp và có thể thay đổi của góc khuếch tán âm thanh dọc.

Vậy làm thế nào để đạt được bức xạ nguồn âm thanh tuyến tính? Câu trả lời là hủy bỏ pha.

Hủy pha thường là một trong những điều mà các kỹ sư cố gắng tránh trong hệ thống âm thanh, nhưng nó đóng vai trò trung tâm trong góc phủ sóng hẹp theo chiều dọc mà các loa dãy thẳng có thể mang lại khi làm việc cùng nhau.

Ngay cả với những thiết kế thùng loa cao cấp có hình dạng bao phủ theo chiều dọc, thực tế vẫn có rất nhiều sự chồng chéo giữa các loa trong một dãy thẳng. Nói cách khác, góc phủ sóng dọc của loa line array không được hình thành bởi một loa duy nhất mà là kết quả của sự giao thoa hiệu quả của nhiều loa ở đầu ra.

Tuy nhiên, trên thực tế, mỗi loa line array sẽ ở khoảng cách hơi khác so với khán giả, gây ra hiện tượng khử pha ở mức độ nhỏ. Tất nhiên, bạn cũng có thể can thiệp và điều chỉnh theo cách thủ công đối với góc phủ sóng dọc của loa line array bằng cách đưa vào độ trễ điện tử (hệ thống EAW Anya và Anna áp dụng công nghệ này).

04 Lưu ý khi sử dụng hệ thống line array

Mặc dù việc áp dụng tính năng hủy pha có thể có tác dụng thu hẹp góc phủ sóng theo chiều dọc của các loa trong dãy thẳng nhưng góc phủ sóng theo chiều ngang của chúng không bị ảnh hưởng. Do đó, một loa trong dàn loa thẳng thực có thể có góc phủ sóng theo chiều ngang 90° và chỉ có góc phủ sóng theo chiều dọc là 20° hoặc nhỏ hơn.

Ngoài ra, mặc dù việc hủy pha có thể đạt được sự phân bổ nguồn đường truyền và cải thiện đáng kể vùng phủ sóng đường dài, khi khoảng cách tăng lên, dãy đường truyền sẽ bắt đầu thể hiện các đặc điểm nguồn điểm và không chịu nổi định luật bình phương nghịch đảo của sự suy giảm 6dB cho mỗi lần tăng gấp đôi khoảng cách. .

Mảng dòng có khả năng ước chừng các hàm nguồn dòng, nhưng chúng cũng có một số hạn chế và lưu ý. Đầu tiên, chiều dài tổng thể từ trên xuống dưới của mảng xác định tần số thấp nhất với các đặc điểm phủ sóng của nguồn đường truyền.

Điều này là do khi bước sóng trở nên dài hơn, khoảng cách giữa thời gian tương ứng của âm thanh đến vị trí người nghe từ các bộ loa khác nhau ở vị trí nghe phải lớn hơn để đạt được hiệu ứng của nguồn âm thanh tuyến tính.

Điều này đòi hỏi chiều dài mảng lớn hơn. Ở đầu bên kia của quang phổ, các bước sóng trở nên quá ngắn đến mức các bộ điều khiển quá lớn để có thể đặt đủ gần nhau, do đó độ lệch pha tương đối trở nên quá lớn để hoạt động như một nguồn đường truyền.

Trong những trường hợp này, các nhà sản xuất lớn sẽ sử dụng cấu trúc ống dẫn sóng để chuyển đổi nguồn âm thanh điểm thành nguồn âm thanh đường truyền. Mặc dù tất cả các cấu trúc ống dẫn sóng đều được thiết kế để đạt được cùng một mục đích nhưng hầu hết mọi nhà sản xuất đều sử dụng một cấu trúc khác nhau và có bằng sáng chế riêng để bảo vệ tài sản trí tuệ của mình. Đây cũng là mắt xích khó khăn nhất đối với một nhà sản xuất trong quá trình phát triển loa mảng tuyến tính.

Mảng đường rất hữu ích trong những không gian khó khăn về âm thanh vì bạn có thể kiểm soát độ phân tán theo chiều dọc của chúng và giảm phản xạ âm thanh.

Tìm cách đưa vùng phủ âm thanh ra khỏi trần và sàn là một khởi đầu tốt, sau đó chọn loa có góc phủ ngang cụ thể sẽ giúp bạn ngăn chặn âm thanh không mong muốn phát ra từ các bức tường bên, giúp âm thanh trong phòng được tăng cường rõ ràng hơn.