Временная синхронизация и фазовая когерентность критически важны для равномерного взаимодействия сабвуфера и линейного массива. Поэтому необходимо синхронизировать их по времени с точностью лучше ±1 мс (чтобы избежать деструктивных помех вблизи точек кроссовера (80–120 Гц)). Фаза может поддерживаться в пределах ±90 градусов для устранения эффекта гребенчатой фильтрации. Цифровые сигнальные процессоры делают это с помощью высокочастотных драйверов с задержкой в несколько микросекунд. Превышение этих пределов может привести к ухудшению переходной характеристики до 15%. А правильное позиционирование обеспечивает беспрепятственное смещение частот в звуковом поле без временного размытия.
Сбалансированное распределение уровня звукового давления (SPL) между сабвуферами и линейными массивами предотвращает маскировку частот и неравномерность мощностной характеристики. Три основных принципа обеспечивают эффективное согласование SPL:
Наиболее распространенные методы размещения нескольких сабвуферов включают в себя метод направленного кардиоидного паттерна (управление паттерном сабвуфера с кардиоидной диаграммой направленности) и распределенный модальный метод. Кардиоидные паттерны создают наблюдаемую направленность на низких частотах за счет инверсии фазы и задержки тыловых динамиков, обеспечивая подавление сигнала сзади до 20 дБ, как показано в недавних исследованиях фазовой когерентности. Это особенно полезно в профессиональных аудиосистемах, где необходимо усилить только переднюю часть помещения, а в задней части следует просто уменьшить уровень баса. В более компактных массивах несколько сабвуферов размещаются неравномерно по всему пространству для подавления стоячих волн за счет усреднения по пространству. Хотя системы с кардиоидным паттерном обладают лучшей направленностью, они обычно обеспечивают на 3–6 дБ более ровный отклик в (прямоугольной) комнате.
Согласно правилу расстояния 3:1, указанному в стандарте IEC 60268.1, сабвуферные массивы размещаются таким образом, чтобы расстояние между ними составляло треть от максимального размера помещения. Это позволяет уменьшить усиление осевых мод, поскольку паттерны ослабления вынуждены находиться выше частоты Шрёдера. Измерения показывают, что правильное расстояние 3:1 может снизить амплитуду стоячих волн в диапазоне 40–80 Гц на 8–12 дБ по сравнению с равномерным расположением. На практике такие установки обычно представляют собой треугольные кластеры сабвуферов в помещениях такого же размера, как это, или равномерно распределенные по ширине зала в больших помещениях.
Сабвуферы, размещенные стратегически близко к границам помещения, используют акустику комнаты для усиления басового отклика за счет конструктивного сложения. Если вы разместите излучатели на расстоянии λ/8 от стены или угла, вы получите конструктивное отражение звуковых волн (все обозначено с целью демонстрации времени реверберации около 0,5–0,7 с). Для каждого интерфейса границы (стена-пол-угол) добавляется прирост на 3–6 дБ по сравнению с условиями свободного поля, достигая пика до 12 дБ в случае размещения сабвуферов в углу, образованном тремя стенами. Наибольший прирост обеспечивает жесткость поверхностей (бетон > гипсокартон), при коэффициенте звукопоглощения < 0,2 на частотах ниже 80 Гц, чтобы минимизировать потери энергии.
Фаза, обусловленная плоскими отражениями непосредственно излучаемых волн при смещении на 180°, компенсируется отражениями от границ. Гардиевые полосы следуют правилам размещения, зависящим от частоты, чтобы избежать зон DIFZ или CD, например, сохраняя расстояние λ/4 от границ на переходных частотах. Инженеры также используют исключительно децибелы как подход, основанный на природе, и применяют фазовращатели для вращения фазы, но они предсказывают диаграммы на основе узлов стоячих волн. Измерения в реальных условиях показали, что нуль уменьшается на 8–15 дБ при использовании защитных полос шириной 1/6 октавы между критическими диапазонами 40–80 Гц.
Для достижения оптимальной интеграции низких частот в домашних кинотеатрах требуются систематические протоколы калибровки, учитывающие как технические характеристики, так и аномалии помещения. Правильная калибровка обеспечивает фазовую когерентность, минимизирует стоячие волны и поддерживает постоянный уровень звукового давления (SPL) в различных положениях слушателей.
Стандарт SMPTE 2034-2 устанавливает временную синхронизацию многоканальных звуковых систем и предписывает, чтобы сабвуферы и спутниковые громкоговорители были согласованы с основным массивом в пределах ±2 мс. Частично это связано с тем, что согласование фаз помогает устранить большинство фазовых помех на частоте кроссовера (±80-120 Гц). Если динамики находятся в пределах 1/3 волны от частоты кроссовера, можно сохранить когерентность, утверждают инженеры. Современные процессоры используют эквализацию GDC для компенсации задержек в усилителях и реакции динамиков, что особенно важно в помещениях неправильной формы.
Но высококачественные системы коррекции помещений, такие как Dirac Live и Audyssey MultEQ XT32, измеряют импульсные характеристики 256 раз от 256 источников и создают трехмерные частотные и фазовые карты, точно описывающие акустические свойства комнаты. В 2022 году AES исследовала 7 систем и выявила различия в точности позиционирования от ±3,2 мс (базовые) до ±0,5 мс (премиум-класс). Хотя эти инструменты помогают уменьшить вариации между сиденьями на 6–8 дБ, по-прежнему необходима ручная проверка. Алгоритмы линеаризации фазы снижают провалы, вызванные границами помещения ниже 50 Гц, на 35% в асимметричных комнатах или практически устраняют их в симметричных помещениях. Гибриды параметрического эквализатора и коррекции временных задержек обеспечивают отклонение <1 дБ от целевых кривых в таких системах, что превосходит эффективность чистого эквализатора в случае использования нескольких сабвуферов.
Низкочастотный звук в конфигурации end-fire представляет собой временнóй матричный звук, поскольку сабвуферы расположены друг за другом по прямой линии. Передние излучатели работают с опережением, задние — с запаздыванием, а часы синхронизируют волновые фронты путем конструктивной интерференции вдоль целевой оси. Это обеспечивает подавление сигнала спереди назад до 10 дБ на частоте 80 Гц, хотя целостность диаграммы направленности сохраняется только при точной задержке в четверть длины волны. Однако в стадионе или арене, где необходимо оптимально управлять направленностью звука, длина массива должна превышать длину волны целевой частоты.
Оптимизация на основе градиента настраивает сабвуферные массивы для непрозрачных помещений, связывая модуляции уровня звукового давления (SPL) с постепенными изменениями усиления и задержек тона. Это позволяет компенсировать архитектурные дисбалансы, такие как наклонные полы или асимметричные стены; разница уровней менее 3 дБ не вызывает формирование частотных провалов. Оптимизация, основанная на измерениях, уменьшает различия между рабочими местами на 57% в асимметричных залах. - Pal: Времена реверберации RT60 и когерентность импульсного отклика между зонами, при этом первое находится в пределах ±1,5 дБ во всех точках прослушивания.
Независимо от наземной установки с сабвуферами, вам необходима точная временная синхронизация, чтобы настроить низкие частоты на слух. Недавно, в стадионе на 50 000 мест, фазовое выравнивание было достигнуто с помощью протокола компенсации задержки для выравнивания времени прихода волн по линиям обзора длиной 120 метров. Такая конструкция позволила нейтрализовать эффекты комбинационного фильтра, создаваемые пневматическими посадочными ярусами, и обеспечила постоянную групповую задержку (допуск ±0,5 мс), подтвержденную компьютерным акустическим моделированием. Система достигла 98% разборчивости речи (STI ≥0,65) в верхней части трибун, несмотря на отражения от бетонных поверхностей.
Щелевые сабвуферные системы с кардиоидной диаграммой направленности и 8 дБ подавлением сигнала сзади показали свою эффективность для открытых стадионов. Шестнадцать корпусов с двумя динамиками диаметром 18 дюймов в конфигурации down-fill обеспечили контролируемую направленность за счет фазоинвертированных излучателей, настроенных так, чтобы создать направленность в диапазоне от 60 Гц до 120 Гц. Соотношение подавления сигнала спереди/сзади более чем 14:1 было достигнуто в центральной части поля, что позволило эффективно изолировать накопление низкочастотных компонентов под балконами. Недавние исследования в области расстановки сабвуферов показывают, что такая конфигурация уменьшает энергию стоячих волн на 41% по сравнению с традиционными установками, приводя к вариации уровня звукового давления 105 дБ в пределах 2 дБ для всех мест.
Временная синхронизация необходима для предотвращения деструктивных интерференций на частотах кроссовера, обеспечивая равномерное взаимодействие между сабвуферами и линейными массивами и сохраняя качество звука.
Правильное расположение в помещении может повысить производительность сабвуфера за счет естественного усиления границ для увеличения басового отклика и минимизации стоячих волн.
Правило 3:1 предполагает размещение массивов сабвуферов на расстоянии, равном трети максимального размера комнаты, чтобы уменьшить усиление осевых мод и улучшить качество звука.
Кардиоидные массивы сабвуферов обеспечивают контролируемую направленность и подавление сзади, уменьшая накопление низкочастотных звуков и улучшая четкость звука в больших открытых помещениях.
Горячие новости
EN
