PORADNIK: Systemy liniowe - projektowanie i strojenie na przykładzie rozwiązań RCF

Głównym celem niniejszego przewodnika jest przedstawienie podstawowych wytycznych oraz objęcie wszystkich podstawowych kroków niezbędnych do zaprojektowania i optymalizacji liniowego systemu audio z użyciem subwooferów.

• Czytaj także PORADNIK: Wszystko o nagłośnieniu estradowym

Dokument ten zrodził się z potrzeby określenia standardowej procedury, która zapewni dobre pokrycie sygnałem, a także z potrzeby zapewnienia odpowiedniej jakości dźwięku, dobrą charakterystykę częstotliwościową i odpowiedni poziom SPL we wszystkich scenariuszach. Jako przykład, w tym artykule rozważymy pokrycie obszaru o długości 60 metrów, wykorzystamy dla wszystkich symulację systemu HDL 30A z subwooferem SUB 9006-AS i dodatkowymi modułami HDL 30A dla pokrycia pierwszych rzędów. Jednakże techniki te mogą być stosowane z każdym innym systemem liniowym RCF.

Wymagania dotyczące właściwego stosowania tego przewodnika to znajomość podstawowych zasad pracy systemu liniowego oraz instrumentów przeznaczonych do projektowania i konfiguracji systemu. Cała zawartość tego przewodnika jest zintegrowana z tutorialami wideo na stronach edukacyjnych serwisu www.rcf.it, gdzie praktycznie opisujemy wszystkie kroki.

Spis treści

1. Oprogramowanie

2. Opis systemu

2.1. Symulacja programowa: osprzęt
2.2. Symulacja programowa: konfiguracja subwooferów

3. Strojenie systemu

3.1. Kontrola połączeń elektrycznych
3.2. Kontrola ukierunkowania
3.3. Krok 1 - korekcja LF & HF
3.4. Krok 2 - equalizacja
3.5. Faza 3 - zaawansowana korekta HF
3.6. Krok 4 - konfiguracja subwooferów - zwrotnica
3.7. Strojenie (czasowe) subwooferów

4. Pomiary referencyjne

5. Systemy uzupełniające

5.1. Front-fills
5.2. Front fill - ustawianie i wyrównywanie
5.3. Wieże opóźniające
5.4. Wieże opóźniające - ustawianie i wyrównywanie

6. Podsumowanie

1. Oprogramowanie

Do wszystkich prezentacji zawartych w tym dokumencie użyjemy dwóch różnych programów:

• RCF RDNet 3.1 - do zarządzania wszystkimi parametrami głośników i wykonywania strojenia systemu oraz do definiowania wszystkich parametrów osprzętu montażowego (kątów, punktu zawieszenia, współczynnika bezpieczeństwa).
• EASE Focus 3 - symulacja działania systemu (pasmo przenoszenia, rozkład energii). Te programy są bezpłatne do pobrania na http://www.rcf.it oraz http://focus.afmg.eu.

Uwaga: aby korzystać z oprogramowania AFMG EASE Focus 3, należy pobrać pliki .gll związane z głośnikami, które chcesz symulować.

2. Opis systemu

Aby osiągnąć rezultat, który odpowiada potrzebom projektu, należy zacząć od dobrze przygotowanego projektu "off-line" z relatywną symulacją w oprogramowaniu. Korzystając z programu RCF Shape Designer i/lub EASE Focus 3, możemy symulować działanie systemu przed jego instalacją. W ten sposób możemy mieć gwarancję w zakresie teoretycznej prognozy, że system spełni potrzebne wymagania.

Pierwszą rzeczą, którą należy rozważyć jest liczba modułów, które zostaną wykorzystane do pokrycia obszaru odsłuchu. Przyjmijmy, że punktem wyjścia jest reguła, która w skrócie określa minimalną liczbę wymaganych modułów dla każdego pojedynczego klastra systemu stereo (L/R):

• Duże systemy: (obszar odsłuchu/10) = Liczba modułów
• Małe systemy: (obszar odsłuchu/8) = Liczba modułów
• Średnio duże systemy są definiowane jako moduły liniowe z 12" lub 15" głośnikami niskotonowymi
• Systemy średnio-małe to moduły liniowe z 8" lub 10" głośnikiem niskotonowym

W naszym przypadku, przy 60 metrowej powierzchni, minimalna liczba dużych modułów systemu wynosiła 60/10 = 6, więc możemy użyć minimum 6 modułów na stronę. Przy tej samej 60 metrowej powierzchni, minimalna liczba małych modułów systemowych będzie wynosiła 60/8 = 7.5. Tak więc możemy, w przybliżeniu przez zwiększenie, użyć minimum 8 modułów na jedną stronę.

Liczbę subwooferów podaje też prosta reguła, która ustala 18" lub 21" głośnik dla każdego modułu systemu liniowego (od 10 "w górę"). Dlatego w naszym przypadku, stosując SUB 9006-AS (podwójna 18") będziemy musieli użyć 8 subwooferów (żeby uzyskać łącznie 16 x 18" głośników niskotonowych).

Stwierdzamy, że wyżej wymienione "zasady" są całkowicie ogólne i stanowią punkt wyjścia dla podstawowego projektu, podyktowane doświadczeniem w tej dziedzinie, w związku z tym dla szczególnych potrzeb w zakresie zasięgu lub ciśnienia akustycznego ilość głośników może się znacznie różnić. 

W każdym razie możemy stwierdzić, że powyższe rozważania na temat minimalnej liczby modułów, które mają być użyte dla każdego pojedynczego klastra, można uznać za ważne dla 80% najczęstszych przypadków pracy live.

W sekcji Dokumenty Techniczne na stronie internetowej www.rcf.it znajduje się arkusz kalkulacyjny, który pozwala na uzyskanie dokładniejszych informacji w tym zakresie. Wystarczy wprowadzić głębokość obszaru odsłuchu, a arkusz wskaże jak wiele modułów należy zastosować w przypadku małych, średnich i dużych systemów.

2.1. Symulacja programowa: osprzęt

Uruchamiając program RCF Shape Designer (który znajduje się zarówno w wersji "stand alone", przydatnej dla użytkowników systemów bez RDNet, jak i w ramach oprogramowania RDNet, począwszy od wersji 3.1), wprowadzimy 4 podstawowe dane wejściowe niezbędne do obliczeń:

• Początek pokrycia
• Koniec pokrycia
• Liczba modułów
• Wysokość punktu zawieszenia klastra

Przykład 1

W tym przykładzie wyznaczyliśmy początkowy punkt pokrycia na 3 metry i prawdopodobnie nadmierną wysokość klastra (10 metrów). Z tego powodu oprogramowanie daje nam klaster o dużym nachyleniu w dół i silnym zakrzywieniu; (ostatni moduł o nachyleniu 55.7°). Powinniśmy zawsze szukać kompromisu pomiędzy krzywizną klstra, który aby uniknąć nadmiernego rozdzielania modułów od siebie, nigdy nie powinna być nadmierna. Z tego powodu, w poniższym przykładzie zwiększymy punkt początkowy pokrycia do 5 metrów.

Przykład 2

W tym przypadku widzimy, że nachylenie klastra pozostało takie samo, a krzywizna zmniejszyła się, przy czym ostatni moduł nachylony został pod kątem 45.7°. Pozostaje to jednak klaster bardzo "zakrzywiony", który będzie demonstrował zachowanie, w którym pierwsze moduły połączą się ze sobą bardziej niż te ostatnie, które pozostaną z dużymi kątami od 10 do 14 stopni. Powinniśmy starać się dalej "prostować" klaster, aby jego krzywizna była mniej uwypuklona, zapewniając bardziej jednorodny rozkład energii.

Aby to osiągnąć, mamy 3 możliwości:

1. Dalej przesunąć punkt startowy pokrycia
2. Zwiększyć liczbę modułów
3. Opuścić punkt zawieszenia

A. Opcja, którą należy uważnie rozważyć, ponieważ zbyt duże przesunięcie punktu początkowego pokrycia może wymagać większej liczby głośników, aby móc pokryć obszary w pobliżu sceny. Możemy jednak wypróbować 6-metrową symulację, która w systemach tego typu nadal pozostaje dopuszczalną odległością.

B. Opcja niewykonalna, jeśli nie są dostępne dodatkowe moduły.

C. Preferowana opcja, jeśli warunki na to pozwalają.

W poniższym przykładzie postaramy się przesunąć pokrycie na 6 metrów, obniżając klaster do 8 metrów.

Przykład 3

W tym przypadku uzyskaliśmy klaster o nachyleniu -5.7°, a więc mniej nachylony niż w dwóch poprzednich przypadkach, a dzięki obniżeniu punktu zawieszenia widzimy, że kąty między modułami są mniejsze, co daje klastrowi mniej uwypukloną krzywiznę przy ostatnim module nachylonym pod kątem 29.2°.

Generalnie można stwierdzić, że w systemie liniowym złożonym z 8-12 modułów całkowita krzywizna klastra nie powinna przekraczać 30 stopni, przy zachowaniu kształtu, ani zbyt "zakrzywionego" lub zbyt "prostego". W naszym przypadku mamy ostatni moduł nachylony pod kątem 29.2° i pierwszy pod kątem 5.7°. Krzywizna naszego klastra wyniesie 29.2 - 5.7 = 23.5° zgodnie z powyższą zasadą.

Na poniższych zdjęciach przedstawiamy symulację trzech przykładów wykonanych przy pomocy Ease Focus z mapowaniem akustycznym przy częstotliwości 2500 Hz 1/3 oktawy, pokazującą pokrycie driverów ciśnieniowych.

Przykład 1:

Przykład 3:

Jak widać na zdjęciach, rozkład ciśnienia akustycznego w przykładzie trzecim jest znacznie lepszy. W pierwszych dwóch przypadkach mamy brak równowagi ciśnienia w polu bliskim, podczas gdy w polu dalekim SPL maleje. Rozważania te nie powinny jednak prowadzić nas do zbyt dużego "prostowania" klastra, ponieważ w takim przypadku mielibyśmy odwrotny efekt: słabe pokrycie w polu bliskim z nadmiernym sprzężeniem modułów w polu dalekim z konsekwentnym pasmem przenoszenia, które uczyniłoby system zbyt agresywnym w zakresie średnich i wysokich częstotliwości, szczególnie jeśli mówimy o systemach z technologią FiRPHASE.

Możemy zatem przystąpić do opracowania dokumentu dotyczącego montażu klastrów, jak wskazano w przykładzie trzecim. Jeśli używamy RDNet Easy Shape Designer, możemy po prostu wydrukować ekran oprogramowania; jeśli stworzyliśmy dogłębną symulację z Ease Focus 3, możemy stworzyć raport zawierający wszystkie potrzebne nam dane, łącznie z mapowaniem akustycznym.

2.2. Symulacja programowa: konfiguracja subwooferów

Jeśli chodzi o strategię konfiguracji subwooferów, należy podkreślić, że jest to wybór, który należy dokładnie rozważyć, ponieważ osiągi tych systemów różnią się znacznie w zależności od sposobu ich ułożenia i ustawienia. W naszym przypadku dostępnych będzie 8 subwooferów RCF 9006-AS. Oto 5 najczęściej stosowanych konfiguracji z odpowiednimi zaletami i wadami każdej z opcji.

1. Lewo i prawo
2. Układ poziomy
3. Zakrzywiona pozioma linia ( elektronicznie)
4. End-Fire
5. Gradient

A. Konfiguracja lewo-prawo jest najczęstsza, choć z punktu widzenia osiągów jest prawdopodobnie najgorsza, ponieważ ze względu na odległość pomiędzy dwoma źródłami, w obszarze odsłuchu powstają pasma, które sprawiają, że rozkład niskich częstotliwości nie jest jednorodny, ale zachowuje lepsze wyrównanie z głównym systemem.

B. Konfiguracja matrycy (w linii) jest doskonała z punktu widzenia pokrycia, ponieważ przy niskich częstotliwościach odtwarzanych przez subwoofery znikają charakterystyczne pasma w konfiguracji z odległymi od siebie głośnikami. Konfiguracja ta ma tendencję do koncentrowania dużych ilości energii prostopadle do matrycy. Im większa liczba głośników, tym efekt ten będzie wyraźniejszy.

C. Konfiguracja macierzy, zakrzywiona elektronicznie (lub fizycznie) poprzez wprowadzenie odpowiednich wartości opóźnień, promieniuje energią na niskich częstotliwościach w znacznie bardziej jednorodny sposób. Gdy tylko jest to możliwe, sugerujemy jej użycie, szczególnie w przypadkach, gdy nie jest wymagana kontrola kierunkowości na scenie (kardioidalna - np. DJ-set). W rzeczywistości jedynym ograniczeniem tej konfiguracji jest to, że wypromieniowuje ona duże ilości energii nawet w kierunku sceny, a więc w pewnych sytuacjach na żywo może powodować problemy.

D. Konfiguracja End-Fire realizowana jest poprzez ustawienie subwooferów w dwóch liniach (w naszym przypadku dwie linie po cztery subwoofery), przy czym pierwsza z nich z opóźnieniem praktycznie zachodzi na tylną. Konfiguracja ta jest niezwykle efektywna i gwarantuje stałe i jednorodne pokrycie sygnałem, oprócz tego, że jest to konfiguracja kardioidalna w oktawie o częstotliwości środkowej F = V / L / 4, gdzie V jest prędkością dźwięku (343 m/s), a L jest odległością pomiędzy środkami akustycznymi dwóch linii subwooferów w metrach.

Uwaga: odległość pomiędzy środkami akustycznymi jest zazwyczaj mierzona od środka do środka obudowy, a nie od tyłu i od przodu dwóch rzędów subwooferów.

E. Konfiguracja Gradientowa wymaga takiego samego umiejscowienia źródeł jak konfiguracja End-Fire, ale w przeciwieństwie do tej ostatniej, linia opóźniona jest linią tylną, do której również odwrócona jest polaryzacja. Jest to najlepsze rozwiązanie kardioidalne, ponieważ mamy redukcję nie tylko w oktawie wokół danej częstotliwości, ale na wszystkich częstotliwościach odtwarzanych przez subwoofery. Gradient, podobnie jak End-Fire, pokrywa obszar odsłuchu równomiernie, choć w porównaniu z tym ostatnim jest nieco mniej efektywny (około -1,5 dB).

W naszym przypadku potrzebna jest scena z kontrolą kierunkowości na niskich częstotliwościach (a więc cicha), zdecydowaliśmy się na konfigurację Gradientową. Aby zaoszczędzić miejsce przed sceną, umieściliśmy pod nią tylną linię subwooferów.

3. Strojenie systemu

Konfiguracja systemu przebiega w kilku krokach:

• Krok 1 - Kontrola okablowania
• Krok 2 - Kontrola ukierunkowania
• Krok 3 - Konfiguracja ustawień wstępnych LF i HF
• Krok 4 - Wyrównanie
• Krok 5 - Zaawansowana konfiguracja HF - Rozdzielenie stref klastra
• Krok 6 - Konfiguracja subwooferów

1. Wybór wstępnego ustawienia zwrotnicy
2. Konfiguracja (End Fire, Gradient, itp.)
3. Wyrównanie

3.1. Kontrola połączeń elektrycznych

Zazwyczaj przed przystąpieniem do podwieszenia systemu zaleca się sprawdzenie ciągłości kabli, a w szczególności polaryzacji wszystkich kabli XLR, których używamy do okablowania klastrów. W przypadku źle połączonego kabla z zastosowaną wewnątrz klastra odwróconą polaryzacją, spowodowałoby to katastrofę akustyczną dla klastra line array. Krok ten pozwala również sprawdzić stabilność połączenia w celu zweryfikowania ewentualnego przerwania styków i w razie potrzeby dokonać wymiany. Na rynku istnieją małe testery, które są bardzo przydatne do tego celu.

Znalezienie i usunięcie tej usterki po zawieszeniu klastra wiązałoby się z bolesnymi stratami czasu, których można łatwo uniknąć za pomocą tego prostego kroku podczas montażu. Zastosowanie odpowiednio zwymiarowanego zasilania prądem zmiennym, urządzeń rozdzielczych i miernika okablowania jest równie ważne jak weryfikacja kabli sygnałowych, a tym bardziej w przypadku stosowania tymczasowych generatorów prądu.

Naszą sugestią jest, aby nie oszczędzać na jakości okablowania. Przykładowo, w przypadku kabli łączących sygnałowych RDNet nie zalecamy stosowania zwykłych konsumenckich kabli komputerowych, które mogłyby naruszyć integralność połączenia. RCF posiada w sprzedaży odpowiednie kable łączące EtherCON i PowerCON oraz rozszerzenia do połączeń sieciowych i energetycznych.

3.2. Kontrola ukierunkowania

Podczas podwieszania klastra z jednego punktu zaczepienia, kąt ustawienia klastra może zostać zmieniony w sposób niezamierzony, na przykład:

Worek z łańcuchem podnoszącym, jeżeli nie jest odpowiednio oddalony, spoczywa na flybarze, a gdy stanie się ciężki, może zmienić nachylenie. To samo może się zdarzyć ze względu na ciężar okablowania, który w wielu przypadkach nie może być niedoszacowany. W tym przypadku przypominamy, że niewielka zmiana nachylenia klastra wiszącego na 8 metrów o zaledwie 1° decyduje o zmianie pokrycia większego niż 14 metrów w polu dalekim.

Jeśli użyjemy dwóch wciągarek do podnoszenia i przechylania systemu, można użyć inklinometrów wewnętrznych. Będziemy mogli zweryfikować nachylenie flybara poprzez odniesienie się do odczytu nachylenia pierwszego modułu każdego z klastrów. Bardzo ważne jest, aby zawsze przeprowadzać kalibrację inklinometrów wewnętrznych poprzez odpowiednią funkcję RDNet "Reset Angle on Selection". Funkcja ta powinna być wykonywana tylko wtedy, gdy moduł znajduje się na idealnie poziomej płaszczyźnie.

3.3. Krok 1 - korekcja LF & HF

Pierwszym krokiem jest ustawienie prawidłowych ustawień wstępnych na modułach liniowych, i w przypadku kontroli niskich częstotliwości, musi to być takie samo dla wszystkich modułów, przy czym wysokie częstotliwości mogą mieć różne ustawienia wstępne w oparciu o ukierunkowanie (kompensacja progresywna w zależności od odległości, temperatury i wilgotności).

Nastawy te są proponowane przede wszystkim przez program do prognozowania akustycznego RDNet Easy Shape Designer i automatycznie wysyłane do modułów, gdy projekt Shape Designer i nasze klastry zostaną połączone z funkcją RDNet "Connect to Venue" i "Preset Apply". Więcej informacji na ten temat znajduje się w poradnikach RDNet Video.

Pomocne w sprawdzeniu poprawności działania wszystkich modułów w klastrze, na przykład; porównanie pomiarów z lewej i prawej strony w celu sprawdzenia, czy są one podobne. Jeśli używany jest system z siecią RDNet, polecenie "autotest" jest bardzo przydatne w celu sprawdzenia poprawności okablowania i działania każdego z komponentów systemu.

Teraz możemy rozpocząć odsłuch systemu w pozycji FOH bez udziału subwooferów przyczyniających się do oceny charakterystyki brzmieniowej w różnych punktach obszaru odsłuchowego, oceny poprawności pokrycia w zgodzie z ustawionymi kątami i, jeśli to konieczne, edycji brzmień. Podczas tego kroku należy pamiętać, że słuchamy systemu bez subwooferów, a więc bez rozszerzenia w pierwszych oktawach widma akustycznego. Generalnie możemy zoptymalizować system, odchylając się w razie potrzeby nie więcej niż o 1-3 dB od zaprogramowanych przez oprogramowanie ustawień. Jeżeli musimy dokonać większych odchyleń, środowisko odsłuchowe prawdopodobnie stwarza problemy, które należy przeanalizować i w miarę możliwości odpowiednio rozwiązać (nadmierny czas pogłosu, fale stacjonarne przy niskich częstotliwościach, odbicia, itp.) lub system nie jest wdrożony tak, jak został zaprojektowany i dlatego nie jest właściwie ukierunkowany. Generalnie powinniśmy być w stanie odpowiedzieć na następujące pytania:

• Czy jeśli system jest zbyt "obciążony" w części niskiej częstotliwości, oznacza to, że ma za dużo dołu czy za mało góry?
• Jeśli system jest zbyt "obciążony" w części wysokoczęstotliwościowej, czy oznacza to, że ma zbyt wiele góry lub troche dołu?

Odpowiedź na te pytania nie jest oczywista i wymaga doświadczonego inżyniera systemów dźwiękowych. W tym celu można wykonać kilka prostych pomiarów, które mogą dać pierwszą odpowiedź na to pytanie, porównując część średnią zazwyczaj odporną na korekty zarówno przy niskich jak i wysokich częstotliwościach.

Widzimy, że po zestrojeniu amplitudy krzywej referencyjnej (niebieskiej) z krzywą naszego systemu (czerwonej) w zakresie średnich częstotliwości (zwykle pomiędzy 500 Hz a 1.5 kHz), możemy wywnioskować, że w tym przypadku system jest słaby do 500 Hz i zbyt efektywny powyżej 1 kHz. Korzystając z Bass Shaper'a, w razie potrzeby, możemy zoptymalizować "kształt" klastra w celu uzyskania krzywej, która może być nałożona z krzywą odniesienia lub w każdym razie do pożądanego zakresu częstotliwości.

Proponujemy metodę uzyskania docelowego SPL około 80-90 Hz, a następnie pracę z tego punktu jako odniesienie, modyfikując parametry Bass Shaper'a w celu optymalizacji krzywej. Za pomocą suwaka częstotliwościowego możemy przenieść obszar interwencji filtra półkowego do konturu LF i zmienić amplitudę za pomocą regulatora poziomu LF. 

Siła, działająca na wzmocnienie w strefie cięcia filtra w połączeniu z poziomem LF, który działa na ogólne wzmocnienie LF, da nam możliwość osiągnięcia pożądanej krzywej. Te dodatkowe komendy są bardzo przydatne zwłaszcza, gdy mamy do czynienia ze szczególnie zakrzywionymi klastrami lub z wieloma modułami, w których często zwykły filtr półkowy nie wystarcza do zapewnienia prawidłowej odpowiedzi częstotliwościowej systemu.

Dla wysokich częstotliwości możemy kliknąć na strzałki, aby dokonać globalnej zmiany w HF. W polu HF, we właściwościach klastra, minimalne i maksymalne wartości korekcji są wyświetlane, i w przeciwieństwie do sterowania LF, nie są takie same dla wszystkich modułów.

Klikając na strzałki, po zaznaczeniu pól, które chcemy zmodyfikować, lub nawet całego klastra, stosuje się ogólne zwiększenie lub zmniejszenie, ważne dla wszystkich wybranych modułów, które zachowają takie samo skalowanie pomiędzy nimi zgodnie z projektem, zwiększając lub zmniejszając globalnie i w sposób ciągły energię do HF.

W przypadku szczególnie długich klastrów lub w niestandardowych warunkach może okazać się konieczna głębsza praca nad zarządzaniem wysokimi częstotliwościami, a korekcja sugerowana przez wstępne ustawienia Shape Designera może nie być wystarczająca do osiągnięcia dobrych rezultatów w całym obszarze odsłuchowym. Patrz krok 5 o zaawansowanym zarządzaniu HF.

3.4. Krok 2 - Equalizacja

Jeśli w fazie 1 nie udało nam się osiągnąć prawidłowego strojenia systemu, możemy podjąć dalsze kroki. Takie sytuacje mogą wystąpić w środowiskach, które są problematyczne z punktu widzenia akustyki lub jeśli system nie został prawidłowo zaprojektowany i ukierunkowany. 

Zazwyczaj nie ma potrzeby masywnej interwencji w tej fazie, należy się tylko spodziewać lekkich różnic w wyrównywaniu systemu. System zdalnego zarządzania RDNet zapewnia w tym celu 8-pasmowy korektor parametryczny. Ta metoda korekcji musi być zastosowana do wszystkich modułów naszego systemu. Zastosowanie innego korektora do różnych modułów w ramach tej samej macierzy jest zawsze poważnym błędem. W tym przypadku reakcja fazowa macierzy będzie poważnie zagrożona i spowoduje wiele eliminacji z filtrów grzebieniowych oraz nieprzewidywalnych zachowań.

Jednakże, po kompensacji względnej z powodu różnych warunków temperatury i wilgotności, zaleca się, aby korekty, które mają być ustawione na equalizerze były, z rzadkimi wyjątkami, zmniejszeniem wzmocnienia różnych filtrów. Ogólnie rzecz biorąc, nie zalecamy zabiegów akcentujących lub wzmacniających, które mogłyby zagrozić bezpieczeństwu systemu.

W następnym rozdziale przedstawimy referencyjny pomiar układu HDL 30A i porównamy go z pomiarami po naszym strojeniu, aby uzyskać optymalny wynik. Musimy zawsze pamiętać, że pomiary instrumentalne muszą być zawsze zintegrowane z dokładnym, krytycznym odsłuchem. Tylko podsumowanie tych dwóch różnych metod doprowadzi do uzyskania dobrego wyniku. Czasami warunki środowiskowe nie pozwalają na dokładny pomiar systemu, na przykład: zbyt silny wiatr, problematyczne położenie mikrofonu, szumy w tle, odbicia. Powinniśmy być w stanie odczytać dane pomiarowe bez żadnych problemów, które mogłyby prowadzić do błędnych interpretacji. Ogólnie rzecz biorąc, nie możemy oczekiwać, że pomiar na żywo na otwartym polu będzie porównywalny z pomiarem z cichego pomieszczenia, takiego jak studio nagrań.

3.5. Faza 3 - zaawansowana korekta HF

Korzystając z oprogramowania zdalnego sterowania RDNet, mamy dodatkowe narzędzie do zarządzania pasmem przenoszenia systemu:

Rozdzielenie stref klastra

RDNet pozwala na podział klastra na pieć stref, z których każda posiada trzy dodatkowe stałe pasma korekcyjne FIR. Potrzeba tego drugiego kroku jest szczególnie ważna przy pracy z klastrami z dużą liczbą modułów; kompensacja wysokich częstotliwości w kroku pierwszym jest po prostu zróżnicowanym podbiciem w zależności od odległości, temperatury i wilgotności, które nie uwzględniają sposobu łączenia modułów.

Zazwyczaj w pierwszych modułach długiego klastra, gdzie kąty między modułami są bliskie 0°, sprzężenie między nimi sprawi, że sekcja HF będzie bardzo wydajna, czasami zbyt duża. Przeciwnie, pomiędzy ostatnimi modułami klastra, gdzie kąty są większe, pomiędzy 5° a 7° sprzężenie będzie znacznie zredukowane i prawdopodobnie nie będzie potrzeby interwencji w tym zakresie.

W naszym przypadku dzielimy klaster na trzy strefy, przy czym pierwsze trzy moduły są zorientowane między 40 a 60 metrów, od 4 do 6 zorientowanych między 17 a 40 metrów, a ostatnie dwie między 6 a 17 metrów.

Dokonując wytłumienia w obszarach, w których fale wysokotonowe nakładają się za bardzo i akcentując, w których łączą się za mało, będziemy w stanie dojść do punktu, w którym w całym obszarze odsłuchowym nasza krzywa pomiarowa będzie pasować do naszej krzywej odniesienia, oczywiście biorąc pod uwagę, że normalne wytłumienie głośności będzie kompensowane cyfrowo w celu porównania tych 2 krzywych.

Możemy powiedzieć, że dzięki temu narzędziu, w kroku trzecim, możemy zaadaptować pasmo przenoszenia w HF modułów już skorygowanych w fazie pierwszej, w oparciu o kształt naszego klastra.

Na końcu kroku trzeciego nasz system powinien mieć krzywą bardzo podobną do naszej krzywej referencyjnej, a także powinien "grać" poprawnie z referencyjnymi ścieżkami audio, do których jesteśmy przyzwyczajeni. Jeśli znajdziemy się w tym stanie, możemy przejść do kolejnego kroku, w przeciwnym razie cofniemy się do poprzednich kroków, aby zwrócić uwagę na ewentualne błędy.

3.6. Krok 4 - Konfiguracja subwooferów - zwrotnica

Wszystkie moduły RCF Line Array posiadają aktywny filtr górnoprzepustowy do ochrony komponentów. W zależności od modelu może on mieć różną częstotliwość cięcia.

W przypadku HDL 30-A filtr HPF jest ustawiony na 55 Hz. Pierwszą możliwością jest pozostawienie klastra w pełnym zakresie, bez dodatkowego filtra HPF, aby pozostawić moduły macierzy liniowej do odtwarzania bardzo niskich częstotliwości. W tym przypadku wykorzystamy 10" głośniki niskotonowe HDL 30-A, aby były bardziej czułe na transjenty niż 18" głośniki niskotonowe. Rozwiązanie to ma jednak wadę polegającą na dużym obciążeniu głośnika niskotonowego tych modułów, co w pewnych sytuacjach będzie powodować problemy z zapasem dynamiki.

Innym rozwiązaniem może być zwiększenie filtru górnoprzepustowego w modułach liniowych w celu odciążenia głośników niskotonowych i dedykowanych do nich wzmacniaczy. W tym przypadku system będzie w stanie wytwarzać wyższe poziomy ciśnienia akustycznego, ponieważ limiter wzmacniacza niskotonowego zadziała później, posiadając bardziej ograniczone pasmo przenoszenia, ze względu na wyeliminowanie części niskich częstotliwości, która zawiera dużą ilość energii.

Kolejną zaletą tego ustawienia jest fakt, że po przekazaniu reprodukcji częstotliwości do subwooferów, na przykład, do 80 Hz, będziemy mieli pewność, że do tego limitu pokrycie niskich częstotliwości będzie bardziej jednorodne, ponieważ będzie ono odtwarzane przez odpowiednio zaprojektowany system subwoofera. Z drugiej strony, w konsekwencji zmniejszenia pasma przenoszenia głośników, będziemy mieli rozszerzenie pasma przenoszenia subwooferów (większy zakres częstotliwości od 30/60 do 30/80 Hz), co znacznie zmniejszy ich efektywność. Właściwy wybór to najlepszy kompromis dla optymalizacji dwóch zestawów głośnikowych/subwooferów. W przypadku zwrotnicy mamy do wyboru dwa rozwiązania:

• Butterworth - Ten typ filtru jest przydatny w konfiguracjach, w których subwoofery są stosunkowo daleko od głównego systemu (np. główne system podwieszany / subwoofery stackowane) i nadaje się do środowisk pogłosowych.
• Linkwitz / Riley - Ten typ filtra daje dobre rezultaty, gdy subwoofery znajdują się blisko głównego systemu (np. główne systemy podwieszane / subwoofery podwieszane), a środowisko nie jest zbytnio pogłosowe. Wskazane jest to również w sytuacjach, gdy główny stos musi pracować szczególnie w średnim i niskim zakresie. Jako przykład, widzimy różnicę pomiędzy subwooferami symulowanymi przy 80 Hz 1/3 oktawy w porównaniu z tym, co wytwarza lewy i prawy system, przy tej samej częstotliwości.

Niezależnie od tego, jaki filtr wybierzesz, używaj tego samego typu zarówno dla zestawu głównego, jak i subwoofera.

Symulacja HDL 30-A przy 80 Hz i 1/3 oktawy. Widzimy, że system główny, przy tej częstotliwości, generuje pasma ciszy w obszarze odsłuchu ze względu na odległość pomiędzy klastrami.

Symulacja SUB 9006-AS przy 80 Hz 1/3 oktawy. W tym przypadku widzimy znacznie bardziej równomierny rozkład ciśnienia akustycznego w obszarze odsłuchu, który nie ma pasm, jak w poprzednim przypadku.

Z powodów opisanych powyżej, załóżmy, że ustawiliśmy zwrotnicę naszego systemu na 80 Hz z filtrami Butterwortha 24dB/oct (program imprezy, który zawiera nie tylko występ na żywo, ale także set DJ, i będzie wymagał wysokiego poziomu ciśnienia akustycznego przy niskich częstotliwościach, odtwarzanego do 80 Hz przez subwoofery, pozostawiając główne klastry bardziej "wolne" do pracy od 80 Hz w górę, zapewniając większy zapas dynamiki).

3.7. Strojenie (czasowe) subwooferów

Teraz przejdźmy do wyrównania systemu. Konieczność wyrównania systemu wynika z kilku czynników:

• Różne odległości pomiędzy subwooferami, głównym systemem i punktem wyrównania.
• Różne opóźnienia w głośnikach.

Oczywiste jest, że subwoofer jest znacznie bliżej punktu strojenia, więc konieczne będzie opóźnienie subwoofera w celu osiągnięcia właściwej charakterystyki czasowej i fazowej. Ponadto system RCF HDL 30-A wykorzystujący technologię FiRPHASE ma własne opóźnienie około 11 ms, dlatego też konieczne będzie dalsze opóźnienie systemu subwooferów w celu osiągnięcia prawidłowego zestrojenia.

Ważna jest również pozycja, do której zdecydujesz się ustawić system. Zazwyczaj pozycja ta znajduje się w pobliżu FOH, ale możemy arbitralnie zdecydować się na ustawienie mikrofonu referencyjnego tam, gdzie spodziewana jest większość słuchaczy. Bądź jednak ostrożny; punkt strojenia nigdy nie powinien znajdować się zbyt blisko sceny. W rzeczywistości, gdybyśmy przyjęli konfigurację subwooferów w linii prostej lub end fired / gradient centralny, bylibyśmy zmuszeni opóźnić system subwooferów znacznie bardziej, ponieważ różnica długości ścieżki pomiędzy subwooferem a głównym systemem byłaby bardzo przesadzona i nierówna w stosunku do różnicy w obszarze odsłuchu.

Wyrównując system w centralnych obszarach w pobliżu pozycji FOH, najprawdopodobniej będziemy mieli niespójną reakcję fazową w pobliżu sceny, ale w tej pozycji słuchacze mogą nadal cieszyć się "uderzeniem" przy niskich częstotliwościach nadawanych przez bliskość subwooferów, również w przypadku klastra systemu subwooferów mających małe problemy z fazą/wyrównaniem.

Niemal niemożliwe jest, szczególnie w przypadku systemów z klastrami z dala od subwooferów (klastry wiszące i podpodwieszone, szczególnie jeśli znajdują się w pozycji centralnej), uzyskanie spójności fazowej w całym obszarze odsłuchu. Wybór punktu zbieżności będzie zawsze kompromisowy i zostanie odpowiednio określony poprzez ocenę charakterystyki obszaru odsłuchowego. Możemy powiedzieć, że w większości przypadków punkt wyrównania systemu znajduje się w centralnym obszarze w pobliżu FOH. Aby wykonać strojenie, możemy zastosować dwie metody:

• Metoda empiryczna, która może być szybsza i, jeśli zostanie wykonana ostrożnie, daje dobre wyniki, zwłaszcza gdy nie ma czasu na wykonanie pomiarów.
• Metoda analityczno-instrumentalna, która może być wykonana przy pomocy oprzyrządowania do pomiaru reakcji na fazę układu. Zazwyczaj z użyciem oprogramowania pomiarowego i jednego lub więcej mikrofonów pomiarowych. Technika ta, w połączeniu z "ludzką" oceną parametrów audio, gwarantuje nam doskonałe zestrojenie z doskonałym sprzężeniem na częstotliwości podziału.

Metoda empiryczna

• Należy zapewnić, o ile to możliwe, generator sygnału audio lub płytę CD testową zdolną do generowania tonów sinusoidalnych w zakresie częstotliwości wokół częstotliwości zwrotnicy pomiędzy subwoolem a satelitami. Należy skonfigurować system w taki sposób, aby dźwięki mogły być przekazywane osobno do odtwarzania z systemu głównego, subwooferów lub obu tych systemów.
• W przypadku standardowego systemu subwooferów lewo-prawo należy skonfigurować zarządzanie sygnałem przy aktywnej tylko jednej stronie systemu. W przypadku systemu z subwooferem centralnym (naziemny lub podwieszony) lub w linii prostej, należy skonfigurować zarządzanie sygnałem (poprzez RDNet, z miksera lub z procesora) w taki sposób, aby korzystać zarówno z głównego lewego, jak i prawego klastra. 
• Ustawić częstotliwość generatora na częstotliwość zwrotnicy systemu i na przemian odtwarzać sygnał na stosunkowo niskim poziomie w klastrze i subwooferze (około -30 dB w głównym mierniku miksera), ale i tak jest to wyraźnie powyżej poziomu szumu tła w miejscu instalacji.
• Należy wyłączyć subwoofery i ustawić częstotliwość generatora na około dwukrotnie większą od częstotliwości zwrotnicy. Za pomocą miernika SPL zmierzyć poziom uzyskany z układu głównego (Main).
• Jeśli nie ma dostępnych przyrządów pomiarowych, możliwe jest użycie mikrofonu o liniowej odpowiedzi na niskich częstotliwościach w połączeniu z miernikiem poziomu (Vu-metrem) konsoli mikserskiej lub uszu. (W tym kroku nie należy używać mikrofonu wokalnego - jego pasmo przenoszenia basu nie będzie wystarczająco liniowe).
• Należy wyłączyć główne klastry i ustawić częstotliwość generatora na około 2/3 częstotliwości zwrotnicy. Aktywuj subwoofery i wyreguluj poziom, aby odczytać to samo ciśnienie akustyczne, co w głównym układzie, zmierzone w poprzednim kroku. Po wykonaniu tych czynności, system główny i subwoofery powinny mieć mniej więcej ten sam poziom.
• Zmierz różnicę w odległości od punktu odsłuchowego do głównego systemu i zestawu ubwooferów. (patrz poprzedni rysunek).
• Przelicz tę różnicę odległości na czas opóźnienia, biorąc pod uwagę, że dźwięk potrzebuje około 3 ms na metr. Uzyskana wartość liczbowa jest szacunkową wartością wymaganego czasu opóźnienia. Przy ograniczonym czasie na tym etapie, można po prostu wprowadzić szacunkowy czas opóźnienia w procesorze lub w sieci RDNet i pominąć resztę procesu optymalizacji. W celu uzyskania bardziej precyzyjnego wyniku należy postępować w następujący sposób.
• Ustaw częstotliwość generatora na częstotliwość zwrotnicy. Włączyć ponownie system główny i subwoofery. Jeśli wyrównujemy układ lewo-prawo, aktywuj tylko tę stronę, której używasz.
• Ustaw opóźnienie na szacunkową wartość ΔD, obliczoną w poprzednim punkcie; dodając do subwooferów opóźnienie ewentualnego górnego głośnika FiRPHASE (zazwyczaj 8-12 ms).
• Dostosuj opóźnienie, zwiększając lub zmniejszając wartość, aby uzyskać maksymalny poziom w punkcie odsłuchowym. Można użyć ucha, miernika SPL lub systemu pomiarowego z kartą dźwiękową lub mikrofonem i miernikiem VU miksera, tak jak wcześniej.
• Jeśli odległość od obliczonej wartości szacunkowej jest większa niż 10-15 ms, oznacza to, że wartość szacunkowa jest błędna lub pomieszczenie jest problematyczne. W tym drugim przypadku wystarczy użyć oszacowania i pominąć dalsze kroki.

Możemy również podwójnie sprawdzić: po znalezieniu opóźnienia, które daje maksymalny poziom, odwracając polaryzację subwooferów, powinniśmy być w stanie minimalnego poziomu w obszarze zwrotnicy.

Metoda analityczno-instrumentalna

Umieścić mikrofon pomiarowy w miejscu, w którym chcemy wyrównać układ. Instrumentalnie uzyskamy za pomocą analizatora główne odpowiedzi fazowe układu (np. Smaart Live).

Dla wygody wolimy pracować tylko z jednym klastrem (lewym lub prawym), aby uniknąć tłumienia spowodowanych różnicą w odległości mikrofonu od dwóch źródeł lewego i prawego, nawet jeśli przy 80 Hz długość fali wynosi Prędkość/Częstotliwość = 343/80 = 4.3 metra, więc aby dostrzec niezgodności fazowe w częstotliwości zwrotnicy powinniśmy być bardzo wyraźnie poza centrum. Jednakże, aby uniknąć błędów odczytu pracujemy tylko z jednym klastrem. Oczywiście zawsze warto sprawdzić reakcję fazową drugiego klastra, aby sprawdzić np. przypadkowe odwrócenie polaryzacji (np. przewód XLR z odwróconą polaryzacją).

Zakłada się, że uzyskanie reakcji fazowej elementów układu musi być przeprowadzone z założonymi filtrami dolnoprzepustowymi i górnoprzepustowymi, ponieważ te znacząco zmieniają reakcję fazową układu.

Fioletowy ślad reprezentuje odpowiedź fazową jednego z 2 klastrów z filtrem górnoprzepustowym ustawionym na 85 Hz z nachyleniem 24 dB/okt. Widzimy jak filtr generuje 180-stopniową rotację w punkcie zwrotnym. 180 stopni przesunięcia fazowego przy 85 Hz odpowiada około 2 ms opóźnienia.

Żółty ślad reprezentuje odpowiedź fazową systemu subwooferów z filtrem dolnoprzepustowym ustawionym na 85 Hz przy nachyleniu 24 dB/okt. Również w tym przypadku zauważamy 180 stopniowe przesunięcie w obszarze zwrotnicy z uwagi na filtr dolnoprzepustowy. Widzimy, że oba sygnały mają bardzo różną charakterystykę fazową przy częstotliwości zwrotnicy, co najprawdopodobniej powoduje ich tłumienie.

Teraz system subwooferów został opóźniony o około 11 ms z polaryzacją 0°. Jak widać na wykresie, w obszarze pomiędzy 75 Hz a 95 Hz (strefa, w której oba systemy odtwarzają sygnał i zwrotnicę) występuje ten sam trend fazowy. Odwracając biegunowość i odpowiednio dostosowując opóźnienie możemy zweryfikować, czy otrzymujemy lepsze wyniki, czy też nie.

4. Pomiary referencyjne

Analizując poniższe pomiary, widzimy jakie są podstawowe zabiegi, aby poprawnie skonfigurować system. Poniżej widzimy 30 metrowy pomiar klastra bez subwooferów i bez żadnej korekty:

Jak widzimy, w dolnej części, ze względu na wielkość klastra, znajduje się nadmierna wartość; korekta niskich częstotliwości w zależności od ilości modułów nie została jeszcze zastosowana.

Na śladzie brązowym widzimy odpowiedź systemu z ustawieniem LF sugerowanym przez RCF Easy Shape Designer.

Ślad czerwony to system korygowany również w wysokich częstotliwościach za pomocą presetów, różnych dla każdego modułu w zależności od odległości, na jaką jest skierowany, temperatury i wilgotności.

Zróbmy pomiar naszego systemu, z mikrofonem na ziemi na powierzchni odbijającej (drewniany panel jest do tego celu doskonały), będzie wyglądał tak:

Dokonajmy teraz pomiary subwooferów i opóźnijmy je, aż osiągną właściwą reakcję fazową w obszarze Cross-Over:

Jak widać w obszarach wskazanych strzałkami, reakcja fazowa głównego systemu i subwooferów pokrywa się spójnie w punkcie zwrotnicy. Poniżej widzimy pomiary (czerwony ślad) całego systemu, głównego + podgrup, oraz widzimy jak te 2 źródła sumują się w obszarze zwrotnicy.

Możemy powiedzieć, że system jest poprawnie dostrojony i wyrównany.

5. Systemy uzupełniające

W pewnych warunkach może okazać się konieczne zastosowanie dodatkowych systemów wzmacniających w celu "pokrycia" obszarów, do których system główny nie dociera w odpowiedni sposób.

5.1. Front-fills

Zazwyczaj główne systemy nagłośnienia w konfiguracji L/R nie pokrywają w wystarczającym stopniu centralnego obszaru przed sceną, dlatego do wypełnienia tej strefy zaleca się stosowanie dodatkowych systemów. Są one umieszczone na krawędzi sceny lub rozmieszczone równomiernie na jej froncie i nazywane są wypełnieniami frontowymi (front-fill) lub dogłośnieniami (in-fill).

5.2. Front-fill - ustawianie i wyrównywanie

Systemy wypełnień przednich stosowany do pokrycia pierwszych rzędów słuchaczy przed sceną musi być wyrównany z systemem głównym poprzez ustawienie opóźnienia (wypełnienia przednie są na ogół bliższe słuchaczom niż system główny). Pomiar służący do określenia wielkości opóźnienia musi być zastosowany w obszarze, w którym oba pola dźwiękowe są wyraźnie odczuwalne (a zatem na podobnych poziomach odsłuchu).

5.3. Wieże opóźniające

W przypadku konieczności zagwarantowania zasięgu dźwięku na dużych odległościach (powyżej 60/80 metrów), zaleca się zapewnienie dodatkowych systemów dla głównego systemu PA FOH. Generalnie, krytyczna odległość, na jakiej tracone są właściwości systemów liniowych, co jest również funkcją ich fizycznej długości, znajduje się w odległości około 55/65 metrów od głównego źródła. Dlatego też w tej odległości technika ta zapewnia powtarzanie sygnału dźwiękowego za pomocą dodatkowych systemów, zwanych "opóźnieniami" (lub wieżami opóźniającymi), które rozszerzają pole dźwiękowe na kolejne 55/65 metrów. Powyżej tego limitu, konieczne będzie zapewnienie dalszych systemów, aż do osiągnięcia pożądanej odległości zasięgu.

5.4. Wieże opóźniające - ustawianie i wyrównywanie

Systemy opóźniające muszą być wyrównane poprzez ustawienie czasu opóźnienia równego różnicy w fizycznej odległości pomiędzy słuchaczem a samym opóźnieniem oraz pomiędzy słuchaczem a głównym systemem PA FOH. Punkt odsłuchowy, w którym należy przeprowadzić pomiar instrumentalny pomiędzy dwoma systemami (Opóźnienie i Główny PA FOH) musi być wybrany w pobliżu początku pola dźwiękowego systemu opóźnionego, w punkcie, możliwie poza osią, w którym oba pola dźwiękowe są wyraźnie odczuwalne (a więc na podobnych poziomach odsłuchu).

6. Podsumowanie

Korzystając ze wskazówek tego krótkiego przewodnika można w rozsądnym czasie osiągnąć dobre wyniki w wielu najczęstszych przypadkach. Faktem jest, że projektowanie i optymalizacja systemów nagłośnieniowych, w przypadku bardziej złożonych systemów, wymaga większej wiedzy i dogłębnego zbadania tematów omawianych w niniejszym przewodniku.