Outlinearray

Előszó

Az alábbi írásból megérthetők a Line Array rendszerek működési alapelvei, az ilyen rendszerek fejlődésének története, és a Nozelli-féle DPRWG magassugárzó jelentőssége.

Az anyag megértéséhez nem ártanak bizonyos hangtechnikai alapismeretek. A jobb megértést segítheti a Diszkrónika magazin 2003. áprilisi és júniusi számban megjelent Lina Array melléklet elolvasása. A későbbiek során részleteket mi is megjelentetünk itt, a www.zaj.hu-n.

Bevezetés

A hangosítás világában az elmúlt években sokat beszéltek és írtak már a Line Array-kről. Minden gyártó, a legkisebbektől a legnagyobbakig kihozta többé-kevésbé hatékony hangrendszerét, arról győzködve a vásárlókat, hogy az ő konstrukciójuk a legjobb.

Egyre több "magyarázat" hangzott el a témában, így az érdeklődők elkerülhették, hogy sok-sok oldalnyi szakirodalmat végigolvasva kelljen megismerniük a Line Array-k mögött húzódó elméletet. Ez a tény kiküszöbölte azt az esetleges kísértést is, hogy más gyártók termékeit bíráljuk, mivel ezt már sokan megtették a hangosító iparban keringő "magyarázataikban".

Sőt, példaként néhány gyártó termékét fel is hozhatom, mivel e különleges eszközök megadják azt a szükséges segítséget, amely ahhoz szükséges, hogy megértsük az Outline munkáját és eredményeit. Az ebben a cikkben leírtak nagy részét közvetlenül a 2003-ban bevezetett Outline Butterfly (Pillangó) rendszer szabadalmi leírásának szövegéből és terveiből vettük át.

Előzetes megjegyzések

Christian Heil (ld. 1. sz. hivatkozás) előtt a Line Array -t mindössze egy különleges hangfal, az oszlopsugárzó leírására használták. Ezeket a sugárzókat beszéd visszaadására még ma is használjuk, elsősorban visszhangzó környezetben, ahol nagy távolságról kell a beszédet jó érthetőséggel reprodukálni. Ezek a hangoszlopok különleges karakterisztikájuknak köszönhetően képesek hengerpalást alakú hullámterjedést előidézni a célhoz elegendő hangerőn a beszédhang spektrumában 1 sz. ábra



Ugyanez a helyzet az utóbbi években a Duran Audioban (2. sz. hiv.) tervezett "Intellivox" hangoszloppal is, amelyet egy DPS kontrollerrel vezérelnek, és így nagyon magas irányítottságot értek el a függőleges síkban, hacsak az audio-spektrumnak egy szűk sávján is. Ez több mint elégséges ahhoz, hogy megoldják a beszéd-érthetőségi problémákat erősen visszhangzó terekben.

Visszatérve a bennünket érdeklő problémára, mindenkinek el kell ismernie, hogy az őt minduntalan támadó és lejárató bírálatok ellenére Dr. Christian Heil a V-DOSC megalkotója, akusztikus szempontból a Line Array -k alapelveinek újrafelfedezője, ami lehetővé tette ezeknek a rendszereknek a modern igényeket kielégítő, szélessávú, nagy hangerejű így profithozó alkalmazását.

Manapság a Line Array fogalmával egy olyan különleges hangvisszaadási rendszert írunk le, amelynek már szinte semmi köze a klasszikus hangoszlophoz, eltekintve a néhány konstrukciós hasonlóságtól, amely abban áll, hogy a hangoszlopban általában kisméretű, szorosan egymás alá szerelt hangsugárzókat alkalmaztak, és a modern Line Array esetében szintén egymás fölé, szorosan elhelyezett, de immáron komplett hangdobozokról beszélünk, amelyek alkalmasak a teljes audio-sáv vagy legalábbis a teljes spektrum igen széles tartományának reprodukálására, általában az alacsony frekvenciatartományok nélkül.

Ebben a konfigurációban a rendszer képes hengerpalást alakú hullámforma előállítására az Array-t alkotó többutas hangládák függőleges akusztikus kapcsolásának eredményeként. Az, hogy a teljes hangspektrumot több út segítségével fedjük le egy Line Array rendszerben, eredetileg nem Heil ötlete volt, de az elmúlt években ezzel kapcsolatban rengeteg tapasztalat gyűlt össze, és sokféle termékben alkalmazták már. Erre egy jó példa leírását találhatjuk a 3. sz. hivatkozásban.

Az tehát nem Heil érdeme, hogy a függőleges Line Array -k kialakításánál a többutas rendszer használatát bevezette, az viszont elvitathatatlanul az övé, hogy világosan leírta és bemutatta azokat a kritériumokat, amelyeknek érvényesülnie kell ezeknél a hangrendszereknél. Így eljutott annak a teljes elméletnek a megfogalmazásáig, amely az akusztika és az optika hasonlóságain alapul, hivatkozással a Fresnel és Fraunhofer-féle diffrakcióra. (4. és 5. sz. hiv.)

A múltban sokak munkája rávilágított arra (pl. Olson és Beranek, 6. és 7. sz. hiv., hogy csak a leghíresebbeket említsük), hogy milyen nehéz, sőt talán lehetetlen a hagyományos módszerek használatával olyan Line Array-t építeni, amely jól működik a teljes audio-sávon egészen a 15-20 kHz nagyságrendű magas frekvenciákig.

Így hát Heil munkássága nem adott semmi újat, legfeljebb annak a jobb ismeretét, ami a szakmai tudástárban már korábban is szerepelt?

Elméletileg valóban semmi olyan új sincs, amit ne írtak volna le már ötven évvel ezelőtt a hivatkozottt könyvekben, esetleg kevésbé érthetően, régiesebb stílusban.

Azonban a gyakorlati megvalósítás szempontjából Heil egy új elemet vezetett be, amelyre még 1988-ban Franciaországban és később Európában és Amerikában is (8. sz. hiv.) szabadalmat kapott. Ennek a jelentősége nem más, mint a függőleges Line Array, mint a professzionális hangosítás nagy hatékonyságú konstrukciós megoldásának újbóli bevezetése. Tehát Heil megoldotta azt, amivel sok évvel korábban az első kísérletek után felhagyott a professzionális audio világ, hogy évtizedekre a korábban már említett hangoszlopok szűkkörű alkalmazása maradjon a Line Array-elv egyetlen képviselője.

Az új elem egy különleges megoldás, a DOSC hullám-vezető amely megoldja azt a korábban kikerülhetetlen problémát, hogy hogyan tegyünk szert olyan magas frekvenciájú lesugárzást biztosító hangszórókra, mely megfelel a Line Array követelményeinek, és képes a magas frekvenciákon olyan hangnyomást biztosítani, ami elegendő a koncerteken, és általában nagy méretű hangosítások esetében.

Mielőtt részleteznénk Heil találmányát és ennek különlegességét, fontos legalább röviden leírnunk a Line Array-ek legfontosabb tulajdonságait és az alkotó elemekkel kapcsolatos követelményeket.

A Line Array-ek működése

Mivel a hang erősítésre használt Line Array-eket bizonyos számú egymás fölé épített, de külön-külön működő hangfalból alakítják ki, nyilvánvaló, hogy egy ilyen rendszer működése szorosan összefügg az alkotó elemek közötti akusztikus illesztéssel, melyet valamennyi elem között kialakítottunk, figyelembevéve a reprodukálandó audio-spektrumot. Röviden, akkor beszélhetünk akusztikus illesztésről, ha a Line Array-t alkotó elemek (melyek külön-külön a legmagasabb lesugárzandó frekvencia szempontjából pontszerű hangforrásnak tekinthetők) úgy hatnak egymásra, hogy a külön-külön kisugárzott energiájuk egyesüljön.

Ahhoz, hogy ez nagy hatásfokkal megvalósuljon két alapvető kritériumnak kell teljesülnie (Heil 3 továbbit is leír, de ezek említése itt fölösleges lenne, az érdeklődők számára a hivatkozott könyvekben megtalálhatók).

a) az aktív (hangsugárzó) elemek által a Line Array-ből elfoglalt terület nem lehet kevesebb, mint a torony területének 80%-a
b) a hangszóróknak szorosan illeszkedniük kell egymáshoz, és az közöttük lévő távolság nem lehet nagyobb az általuk lesugárzandó legmagasabb frekvenciához tartozó hullámhossz felénél.

Ha ez a két feltétel párhuzamosan teljesül, akkor a működési frekvenciájukon pontszerűnek tekinthető hangforrások az illesztés síkjában majdnem vagy teljesen egy síkban terjedő, párhuzamos hullámokat fognak generálni, ahogy az megvalósulna egy teljesen sík, egybefüggő hangforrás esetén, mely méreteit tekintve az összes pontszerű forrás méretének az összege, és így lehetővé válik egy hengerpalást formájú hullámfront előállítása.

Amikor a b-feltétel geometriai okoknál fogva nem valósul meg (részletesen lásd később), akkor a megfelelő, sík-jellegű sugárzószimulálást lehetővé tévő csatolás nem elérhető, és a hangforrások önálló, pontszerű forrásként fognak viselkedni, mely rendkívül káros interferenciák kialakulásához vezet.

A fenti feltételek teljesítése alacsony frekvenciákon könnyen elérhető, de már nehezebb a középhangok sávjában, pl. a káros interferenciák kiküszöbölése 1000 Hz-en (melynek 1/2-ed hullámhossza kb. 17 cm) csak olyan sugárzók alkalmazásával lehetséges, amely mérete nem haladja meg a 17 cm-t, azaz maximálisan 6,5"-es sugárzó alkalmazható, annak minden hatásfokcsökkentő hátrányával együtt. Ráadásul, 1000 Hz fölött az alkalmazható forrás mérete drasztikusan csökken, olyan értékekig, melyek megvalósítása a gyakorlatban teljesen elképzelhetetlen.

A Line Array rendszerek gyenge pontja

Mindebből egyértelműen látszik, hogy a Line Array-ek leggyengébb pontja a magas hangok reprodukálása, pontosabban az a probléma, hogy milyen elvű, típusú sugárzókat kellene alkalmazni a magas hangok lesugárzásához.
Például a 10000 Hz-es frekvenica reprodukálásához (1/2-ed hullámhossz = 1,7 cm) olyan sugárzókat kellene szorosan egymás mellé rakni, melyek átmérője nem haladja meg ezt a fizikai méretet.Még ha feltételezzük is, hogy lehet ilyen méretű sugárzókat gyártani, könnyű belátni, hogy ez csak időpocsékolás lenne, hiszen gyakorlatilag egy ilyen sugárzó hatásfoka közel a nullával lenne egyenlő.Tehát Line Array-t építeni hagyományos (tölcséres- vagy dome-) sugárzókból, mely jól működik a magas frekvenciás tartományban gyakorlatilag lehetetlenség.(lásd a. 2A, 2B, 2C, 2D ábrát)



Ráadásul minden tölcsértípus természeténél fogva kiszélesedő nyílással rendelkezik, melynek oldalai egymással attól függő szöget zárnak be, hogy milyen sugárzási szögre tervezték, és a szájnyílásuk mérete sem elhanyagolható, hiszen a legmélyebb frekvenciához van igazítva, ami még a működési tartományába esik.Ez azt jelenti, hogy ha még le is kicsinyítjük a tölcsérek közötti távolságot, a kisugárzási pont (a tölcsérek torka) jelentős távolságra lesz egymástól. Mindezen okok miatt olyan hagyományos magassugárzó, mely a Line Array minden követelményének megfelelne, nem építhető. (3 sz. ábra)



Lapos membrános sugárzók a Line Array rendszerekben

Ha egy kevésbé hagyományos sugárzót választunk, mint például a manapság gyártott lapos membránnal szerelt sugárzók (elektrosztatikus, izodinamikus, stb.) nem lenne nehéz megfelelő vielkedést elérni a magas frekvenciákon sem.
Nem nehéz belátni, hogy ezeknek a sugázóknak a viselkedésénél jobbat nem is kívánhatnánk, ha arra gondolunk, hogy milyen egyszerű egy függőleges oszlopot alkotni belőlük. Tehát ezek a sugárzók, melyek sík membránnal rendelkeznek, és fázisban mozognak minden általuk lesugárzott frekvencián, tulajdonképpen már önmagukban úgy viselkednek mint egy kis Line Array, így persze több sugárzó egymás fölötti elhelyezése esetén is megmarad ez a tulajdonság, tehát egy Line Array-ben, frontonsíkbeli hangsugárzást fognak megvalósítani.

Sajnos, a technika jelenlegi állása szerint ezeknek a sugárzótípusoknak a belső felépítése még nem teszi lehetővé olyan teljesítményszint elérését, amely alapján a mai koncert-hangosítás igényeinek megfelelő magashang-nyomást produkálhatnának. Ezért ezeknek a sugárzótípusoknak a használata nem terjedt el széles körben, és csak alacsonyabb teljesítményű modellekben jelenik meg. (4 sz. ábra)




Kompressziós sugárzók a Line Array-ekben

Milyen, a követelményeknek megfelelő eszközt használhatunk a magas frekvenciák lesugárzására?
Mivel a legfontosabb követelmény a megfelelő hangnyomás és minőség elérése, minden ma ismert eszköz közül a kompressziós sugárzó tűnik a legmegfelelőbbnek. De mint bármely hagyományos sugárzó esetében, ennek a méretei sem elhanyagolhatók, illetve hanglesugárzási módja sem a legmegfelelőbb a Line Array felhasználás céljára.

Ezért a gyártók jelentős erőfeszítéseket tettek, hogy a már jól bevált kompressziós sugárzókat olyan speciális tölcsérrel lássák el, vagy olyan egyedi akusztikai csatolókat készítsenek számukra, amely lehetővé tenné, hogy az egymás fölött elhelyezett kompressziós driver-ek a Line Array-ben megfelelő magashang-lesugárzást biztosítsanak (5 sz. ábra)



De amint az eddig leírtakból is könnyen kikövetkeztethető, a többé-kevésbé sikeres akusztikai megoldásokon túl, egyetlen eddig megvalósított eszköz sem éri el teljes mértékben a kitűzött célt a Line Array elvnek megfelelően, miszerint a magashang lesugárázást egy lapos, négyzetes felületről kell megvalósítani, hiszen ez lenne a legegyszerűbb és leghatékonyabb módja a párhuzamos hullámok előállításának.

A "DOSC" hullámvezető ("DOSC" wave guide) az egyetlen lehetséges megoldás?

Ez eddig bemutatott, és ezekhez hasonló megoldások csak arra jók, hogy csökkentsék a a sugárzók méretéhez képest túl magas frekvenciákon fellépő káros interferenciát. Másrészről a Heil-féle hullámvezető egy újszerű megoldást kínál az alábbi problémára:

Szimuláljuk a viselkedését egy négyzetes, lapos membránnak hagyományos kompressziós sugárzók felhasználásával.

A rendszer egy olyan tölcsért alkalmaz, mely egy "fázisdugón" keresztül fogadja a kompressziós sugárzó által kibocsátott hullámokat. A fázisdugó és a tölcsér torka között egy keskeny körkörös nyílás található. Ez a kisugárzónyílás válik a több sugárzó elé épített közös tölcsér torkává, ezáltal kontrollálható a lesugárzási szög a vízszintes síkban. A "fázisdugó" célja az, hogy a sugárzás a körkörös kisugárzónyílás minden pontjára azonos fázisban érkezzen, azaz a sugárzótól minden pontig azonos távolságot kelljen megtennie, így téve lehetővé, hogy a magas frekvenciákon is hengerpalást-jellegű hullámterjedés valósuljon meg.
A körkörös járat nagyon szűk, méghozzá ezért, hogy a káros interferenciákat elkerüljük a belső falak és a fázistölcsér között (a 6A, 6B, 6C és 6D ábrák bemutatják Heil újítását)



Egyértelmű, hogy ez az eszköz nagyon jól szimulálja a sík membrán által keltett henger alakú hullámpalástot.
Egyértelműen látszik, hogy Heil rendszere geometriailag teljesen korrekt, és eléri a kívánt célt, főleg más kevésbé működő próbálkozásokhoz képest (pl. különböző tölcsérek csatolása, más hullámvezetők alkalmazása, stb.), és véleményem szerint ez a megoldás alapozta meg a termék sikerét, amelyben alkalmazták.

Más működő megoldás?
A reflexiós hullámvezető (Reflective Wave Guide)

Alig pár éve fedeztek fel egy másik lehetséges megoldást. A hosszú intervallumot az magyarázza, hogy évekig teljes bizonytalanság uralkodott a Pro Audio piacon, mivel a gyártók nem tudták hogyan viszonyuljanak a Line Array-ekhez, majd amikor látták a Heil-féle termék évről-évre növekvő sikerét, a többé-kevésbé működő megoldásokat tartalmazó Line Array termékek hirtelen piacra dobásával sikerült zavart kelteniük a potenciális vásárlók között.

Talán ez az új megoldás nem annyira támadhatatlan geometriai szempontból, mint a Heil-féle volt, de véleményem szerint ez még mindig a legjobb azok közül, melyeket "újításként" máig piacra dobtak azok közül, melyek egy teljesen új elven működnek. Ez lehetővé teszi egy olyan magas szekció megvalósítását, mely nagyon hasonlóan viselkedik a négyzetes, lapos membránokhoz, melyek - ismételten hangsúlyozom - a legmegfelelőbbek lennének a Line Array rendszerekben.
Ha közelebbről megvizsgáljuk, könnyen belátható, hogy a módszer nem csak síkbeli sugárzás, hanem konvergens vagy divergens sugárzás előállítására is alkalmas, az adott rendszer igényeitől függően.
Két, közel párhuzamosan, egymástól függetlenül végzett fejlesztés, és szabadalom védi ezt a módszert. Az egyik szabadalom az általam képviselt Outline-é, a másik a francia Eric Vincenot és Francois Deffarges nevéhez fűződik.
Ennek a "reflexiós hullámvezetőnek" a működési elvéből származó előnyöket nem csak Line Array rendszerekben használhatjuk ki. Az Outline szabadalmát a 7A-7E ábracsoport szemlélteti.



A francia szabadalmat a 8A-8C ábrák segítségével ismerhetjük meg.



A működési elve a kompressziós sugárzó által kibocsátott hangvisszaverésén alapul, miszerint a hang útjába teszünk egy lapos, parabolikus, hiperbolikus vagy elliptikus visszaverő felületet, attól függően, hogy milyen szórásra van szükségünk.

Mielőtt a driver köralakú nyílásából kisugárzott hang visszaverődne, áthalad egy hullámvezetőn, melyet egyik oldalán párhuzamos, konvergens vagy divergens falak határolnak, a másik oldalon pedig olyan falak, melyek körkörösen vagy más geometriai alakzat szerint távolodnak, hogy egy olyan négyzetes elhajló torkot (rést) képezzenek (az eredeti toroktól egy bizonyos távolságban), amely pontosan a visszaverő felület előtt vagy mögött helyezkedik el, így képezve síkban, konvergensen, vagy divergensen terjedő hanghullámokat.
Az illusztrációkból (9A1, 9A2 és 9A3 ábrák) könnyedén kiolvasható előnyökön kívül további kétségtelen geometriai jellegű előnyket is kínál ez a megoldás. A hajlított magas frekvenciás tölcsér (amely általában egyenes szokott lenni a káros interferenciák elkerülése érdekében) közel van a visszaverő felülethez, ezáltal csökkenthetők a befoglaló láda méretei.



És ami még fontosabb az akusztika szempontjából, a parabolikus visszaverő felület alkalmazása esetén nagyon hasonló a működése a lapos membránnal szerelt sugárzóéhoz, amelyet utánozni igyekszik. A parabola a 9A1 ábrán bemutatott módon működik, és képes síkbeli hanghullámokat előállítani, amennyiben azok a fókuszpontba helyezett, pontszerű forrásból indulnak ki, úgy, hogy a kibocsátó síkig minden hullám útja azonos hosszúságú marad.
Viszont, ha részletesen elemezzük a geometriáját a 9A2 ábrán leírt megoldásnak, akkor észrevehetjük, hogy a lapos kisugárzás imitációja nem teljesen hibátlan, és nem éri el azt a szintet, amit a Heil-féle geometria lehetővé tett.
Tehát a visszaverő parabolikus felületnek, ahhoz, hogy képes legyen a driver által kisugárzott hullámokat négyzetes síkból kisugárzott párhuzamos hullámokká alakítani - amint arra a Line Array-ek esetében szükség van a megfelelő működéshez a magas frekvenciák esetében - arra van szüksége, hogy a hullámforrás pontszerű legyen, és ne legyen fizikai kiterjedése, mint az minden gyakorlatban megvalósított magas driver kilépő nyílásának van.
Ebből az következik, hogy a parabolák formájuknál fogva csak abban az esetben képesek az eddigiekben leírt feladat ellátására, ha a forrás a fókuszpontjukba van elhelyezve és pontszerű, viszont párhuzamosan beérkező hullámok beérkezése esetén meg sem közelítik a lapos membrán által kibocsájtott síkbeli hullámokat.
Az is egyértelmű, hogy a kibocsájtó felület minden pontjából megtett út hossza különbözik (az ábrán sötétebb vonallal jelölve), így nem elkerülhető a különböző útidőkből (fáziseltolódásból) származó káros interferenciák kialakulása.
Ugyanez a probléma jelenkezik mindkét korábban említett szabadalom esetében is.

Összefoglalva, mivel egyetlen hangforrás sem tekinthető pontszerű forrásnak, így virtuális pontszerű forrás sem elérhető a reflexiós hullámvezető külső felén sem, akármilyen alakú - beleértve a parabolát is - visszaverő felülettel próbálkozzunk is.

Vessünk egy pillantást a 9B1, 9B2, 9B3 ábrára, mely minden írott szónál jobban érzékelteti a problémát egy hiperbola alakú reflexiós felület kapcsán.



A 9C1, 9C2, 9C3. ábrák ugyanezt egy ellipszisből származtatott reflexiós felületen mutatják.



Röviden az optimális hangvisszaveréshez, mely szoros összefüggésben van az elméletben meghatározott körülményekkel, szükséges, hogy a visszaverőfelület parabola alakú legyen, de a lapos membrán által kibocsájtotthoz hasonló hullámok elérése így is csak akkor lehetséges, ha a forrás tökéletesen pontszerű.

A gyakorlatban használt magassugárzók mérete nem elhanyagolható, és egy bizonyos mértéken túl nem is csökkenthető, hiszen a professzionális hangosításban a növekvő teljesítményigény pontosan a méretcsökkentés ellenében hat. Pedig a méretnövekedéssel és az egyre szélesebb frekvenciatartománnyal, melyet sugárzni szeretnénk egyre távolabb kerülünk a kívánt, lapos membránhoz hasonlatos kibocsájtási karakterisztikától.

Elméleti és gyakorlati szempontból is levonhatjuk a következtetést, hogy a módszer közel sem olyan precíz, mint a Heil-féle hullámvezető, így Line Array rendszerek magas szekcióiban történő használata rontja a rendszer minőségét még akkor is, ha jobb eredmény érhető el vele, mint más, "hagyományos" eszközök átvételével, melyek még súlyosabb geometrikai és fizikai kérdéseket hagynak figyelmen kívül.

Véleményem szerint az eddig leírt, a tölcsér meghajlításán alapuló módszer, melynek célja egy valós hangforrásra épülő, kívánatos reflexió elérése, sokkal inkább kihasználható néhány különleges alkalmazás kapcsán, ahol nem kell több ilyen sugárzót akusztikailag illeszteni. Ilyenek lehetnek azok az ék alakú monitorhangfalak, amelyeknél a fizikai méretek csökkentése rendkívül fontos.

Én, személy szerint ezt a rendszert alkalmaztam az Outline H.A.R.D. 212 nagyon alacsony építésű monitorhangfalánál is.

Remélem sikerült világosan kifejezni magam, miszerint a legújabb megoldások ellenére is a magas frekvenciák Line Array-ekben történő reprodukálására a Heil-féle "DOSC" hullámvezető pontosabb megoldást kínál.

Ezek alapján kijelenthetjük, hogy teljesen lehetetlen olyan eszköz építése, amely legalább olyan jól működik, mint a Heil-féle, de más a működési elve?

Nem! Az elmúlt éveket az Outline egy ilyen eszköz kifejlesztésének szentelte. Számtalan, különböző bonyolultságú prototípust építettünk meg és vizsgáltunk abból a szempontból, hogy milyen akusztikai eredményt lehet segítségükkel elérni Line Array-ben való felhasználás céljából.

Ez a fáradhatatlan kitartás vezetett el egy olyan új megoldáshoz, amely először Olaszországban lett bejegyezve, majd nemzetközi szabadalmaztatatásra került.

Az eszköz működése rendkívüli mértékben hasonlít a lapos membránéhoz, legalább olyan jól működik, mint az, annak ellenére, hogy alapelvét tekintve teljesen különbözik tőle.

Az eszköz kombinálja a lapos membrán által kínált előnyöket a reflexiós hullámvezető korábban már ecsetelt, kompressziós driverre alapozott teljesítményével ás sokoldalú felhasználhatóságával, ráadásul minden korábbi hasonló eszközt felülmúl precizitásával, egyenletes lesugárzásával, mondhatjuk általános teljesítményével.

A Noselli-féle DPRWG, dupla parabolikus reflexiós hullámvezető, mint egy alternatív megoldása a Heil-féle "DOSC" hullámvezetőnek

A megoldás, melyen olyan sokáig gondolkodtunk, mint minden jó és használható ötlet megdöbbentően egyszerű. Alkalmazásával a hangrendszertervezők óriási szabadsághoz jutnak a hangfaltervezésben, és kamatoztathatják kreativitásukat a hangládák alakjának meghatározásánál is, melyekben eddig nem sok elmozdulást tapasztalhattunk a jól ismert, hagyományos formákhoz képest.

Röviden, ez a készülék, mely az újításon alapul, lehetővé teszi a hagyományos membrános, dóm és kompressziós sugárzók méretéből származó tervezési korlátok átlépését, és mindezen felül tökéletesen alkalmas Line Array-ekben és minden olyan rendszerben való alkalmazásra, ahol a megfelelő akusztikus illesztés a magassugárzók között elengedhetetlen a rendszer megfelelő működése szempontjából.

Az újítás a valós sugárzóméretek áttranszformálásán alapul, először egy virtuális pontszerű forrássá, mely úgy viselkedik, mint egy valódi pontszerű forrás tenné, majd második lépésben ezen virtuális pontszerű forrásból kiindulva állítja elő a szükséges szóráskarakterisztikát a célnak megfelelő alakú visszaverő felületek segítségével. A módszer a valós sugárzó minden pontjáról ugyanolyan hosszúságú úton vezeti el a hanghullámokat a kilépési nyílásig a reflexiós felületen keresztül.

Ez a felület lehet lapos, parabolikus, hiperbolikus, elliptikus, vagy általánosabban fogalmazva lapos, konvex vagy konkáv.

Sokkal nehezebb a módszert szavakkal leírni, mint ábrák segítségével megértetni. A 10 A, B, C, D, E ábra sematikusan ábrázolja a transzformációt egy valódi lapos forrásból (melyet minden ábrán egy vastag szakasz jelöl a pontozott vonalban) egy "valódi" pontszerű forrássá egy konkáv parabolikus visszaverő felület segítségével. Az ábrákon látható még a hangterjedés a nyilak irányában egy második visszaverés után (konvex parabolikus felületről visszaverés 10A ábra, lapos felület 10B ábra, hiperbolikus konkáv felület 10C ábra, parabolikus konkáv felület 10D ábra, és elliptikus konkáv felület 10E ábra).



Grafikusan az eszköz működése a 11A és 11B ábrákon axonometrikus ábrázolással látható. A 11C ábra keresztmetszetben mutat egy hasznos gyakorlati megoldást, ahol a duplán visszaverő hullámvezetőben elválasztólapokat alkalmazunk, a magas frekvenciákon lehetséges belső interferenciák elkerülésére.A 11D ábra egy másik lehetséges alkalmazását mutatja a 11A ábrán bemutatott forradalmian új hullámvezetőnek.



A 12. ábra egy másik lehetséges alkalmazást mutat be, mely jól érzékelteti a szabadalmaztatott rendszer óriási lehetőségeit: a valós sugárzó által kibocsájtott hullámok "valós" pontszerű forrássá transzformálása további két kombinált visszaverő felülettel bármilyen, akár síkbeli, vagy bármilyen szükséges alakú forrás előállítását lehetővé teszi úgy, hogy közben minden hanghullám útja egyforma hosszúságú marad.



Még sok lehetséges kombináció elképzelhető, és akár a hangnyomás növelése érdekében több valódi forrás együttes alkalmazását is lehetővé teszi, melyek sugárzása a leírt elvet követve együttesen irányítható, és a szükséges reflexiók segítségével a megfelelő szórással kiléptethető.
Mindezek után a rengeteg lehetséges alkalmazáson mindenki maga is elgondolkodhat.

Az első gyakorlati megvalósítása a a DPRWG - dupla parabolikus hullámvezetőnek, illetve annak egy variációjának az Outline CDH-483 Butterfly Hi-Pack. A képen egy részben szétszedett magassugárzó látható.
Meggyőződésem, hogy ez a legérdekesebb rész, amely az Outline által épített Line Array high packban található, hiszen világosan megmutatja, hogy ez ténylegesen egy jó megoldás a magas frekvenciás hangok Line Array-ben történő reprodukálására.

Másrészről a Butterfly High Packban minden, a Line Array-ekre vonatkozó geometriai és mechanikai szabályt figyelembe vettünk, hogy biztosítsuk az audió spektrum többi részének - melyeket a magassugárzó nem fed le - a tökéletes, precíz lesugárzását is.
A következő képek a Butterfly C.D.H. 483 high packot ábrázolják önmagában, majd oszlopban.

Az első dolog, amit észrevehetünk, az a hangfal alakja, mely nemzetközi mintavédelem alatt áll, és ami miatt a pillangó elnevezést kapta. Másrészről a pillangó név a súlya miatt is megállja a helyét, hiszen összesen 32 kg, ami nem sok, ha figyelembe vesszük, hogy 5 db sugárzó és a rögzítéshez szükséges kiegészítők is benne vannak.

A másik, szintén védelem alatt álló újítás az, hogy a DPRWG hullámvezetőnek köszönhetően a magassugárzó kilépőnyílása előtt egyáltalán nincs kialakított tölcsér, illetve alsó és felső terelőlemez, ezáltal az egymás fölé helyezett hangfalak magassugárzói még közelebb kerülnek egymáshoz.

Ennek célja természesetesen a köztes távolság még tovább csökkentése, hogy a legmagasabb frekvencciák esetében is biztosítsa az egyenletes, törés nélküli hullámfrontot és a káros interferenciák minimálisra csökkentését.

A hangfal teste által képzett tölcsér határozza meg a vízszintes lesugárzás szögét, és a láda megtervezésénél alapvető szempontként vettünk figyelembe a diffrakció minimalizálását a tölcsér szájánál, ugyanakkor a doboz merevségének maximalizálását, hiszen az még tartalmaz egy mély szekciót is, mely két sugárzóból áll.

Technikai adatok:

Érzékenység 1W/1m

mély 98 dB
közép 103 dB
magas 110 dB

Teljesítmény

mély 400W (AES)
közép 400W (AES)
magas 120W (AES)

Hangnyomás 1m-en

mély/közép 132 dB SPL
magas 131 dB SPL

Maximális hangnyomás 1m-en

mély/közép 138 dB SPL
magas 137 dB SPL

A Butterfly Highpack részletes további leírásával nem terheljük olvasóinkat, hiszen itt az alapelvek, és nem maguknak a termékeknek ismertetése a lényeg, viszont külön érdekességet jelent a speciális line array mélyszekció, így erről essék még néhány szó!

A vese és szupervese karakterisztikájú mélyládák

Az ilyen, irányított mélysugárzók tervezése nem újdonság, hiszen az irányított karakterisztika elérése a mikrofonok területén már évtizedekre tekinthet vissza. Másrészről az irányított lesugárzás elérése a mélyládák esetében nem könnyű feladat (ezzel a témával kapcsolatban érdekes olvasmány a kilencedikként hivatkozott).A nagyméretű sugárzók használatának kényszere (teljesítményigény) szinte lehetetlenné teszi megfizethető árú, kompakt méretű ládák tervezését, így mind a mai napig váratnak magukra az igazi üzleti sikert jelentő termékek.Tudomásunk szerint napjainkig csak néhány cég jelent meg a professzionális hangosítási piacon vese vagy hasonló karakterisztikájú mélyládával.

Ezek közül egyik az amerikai Meyer Sound Laboratory, mely több aktív modellt is gyárt, melyek közül a legismertebb az elsőként bemutatott, bass-reflex rendszerű PSW-6, melyben nem kevesebb, mint 6 nagyméretű sugárzót alkalmaztak, melyek közül négy előre sugároz (2 db 18"-es és 2 db 15"-es) és másik két 15"-es pedig hátrafelé néz, hogy a hátrafelé kisugárzást megszűntesse.



Meyer Sound PSW-6

A technikai adatok figyelemre méltóak: 1 méteren 143 dB peak SPL félig nyitott térben, 30-125 Herz átviteli tartomány, 200 kg nettó súly, 1083*1089*794 mm (szélesség*magasság*mélység), mindehhez egy átlagosan 15 dB elöl-hátul sugárzás különbség járul az üzemi frekvenciasávban.

A másik modell, mely szintén vese karakterisztikájú, direkt line array felhasználásra készült, 4 sugárzót tartalmaz (két 18"-es a fronton és két 15"-es hátul, a hátrafelé sugárzás kiküszöbölésére), és annak ellenére, hogy kisebb és könyebb is (180 kg, 1372*508*775 mm szélesség*magasság*mélység), 140 dB a maximum peak SPL-je, hasonló működési tartományban. (28-100 Hz)

Minkét mélyláda esetében ugyanazt a viszonylag egyszerű technológiát alkalmazták, hiszen az első és hátsó hangszórók egyaránt a klaszikus fázis-tolásos, azaz bass-reflex rendszerben lettek beépítve, másrészről a rendszer kardoid karakterisztikát egy elég bonyolult vezérlő elektronika biztosítja.

A másik ilyen rendszerű mélyládát eddig piacra dobó cég a francia Nexo. Nekik már most is több modelljük létezik: a CD-12, amely két darab 12"-es sugárzót tartalmaz, és az új CD-18, amelyet két 18"-es sugárzóval szerelnek.



Nexo CD-12

A hagyományos bass-reflex rendszer helyett a francia cég a kívülálló számára egy elég bonyolultnak tűnő rendszert, az iker-reflex (twin reflex, high-order bandpass) felépítést alkalmazta, és amint azt a technikai adatok mutatják, jó eredményt ért el vele. Ezen rendszerben a vese karakterisztika eléréséhez feltétlenül nagyteljesítményű és összetett digitális kontroller szükséges.

Ha kicsit részletesebben szemügyre vesszük a hangfalakat, akkor a ládák elején láthatjuk a két különálló kamrához tartozó hangolónyílásokat. A két különálló kamra használata egyenesen következik az iker-reflex felépítésből, és a rendszerből adódóan csak akkor lehet elérni a kívánt iránykarakterisztikát, ha a digitális vezérlés segítségével a megfelelő delay-t, és a fázistolást is külön-külön alkalmazunk a két sugárzón.

A CD-12 érzékenysége 102 dB (+-3 dB) maximális hangnyomása 134 dB peak SPL 1 méteren félig nyitott térben. Ebből gyorsan kiszámolhatjuk, hogy a maximum hangnyomás elérésére 1700W teljesítményre van szükség. Az átviteli tartomány 39-250 Hz, súlya 36 kg a rögzítési eszközökkel együtt., méretei: 600*400*754 mm (szélesség*magasság*mélység)
A CD-18 adatai: érzékenység 105 dB (+- 3 dB), maximális hangnyomása 145 dB peak SPL 1 méteren, melynek eléréséhez nem kevesebb, mint 10,000W csúcsteljesítményű végfokra van szükség!

A most piacra kerülő Outline C.D.L. 1815 alakja nagyon hasonlít a magas-ládákéhoz (43,5 kg, 480*700*600 mm (szélesség*magasság*mélység), természetesen a tölcséralak mellőzésével. Méretei is pontosan megegyeznek, kivétel a magasság, hiszen egy mélyláda két magasláda magasságának felel meg. Ugyanaz a rögzítő-rendszer tartozik hozzá, és akár 24 mélyládát is egymás alá lógathatunk biztonságosan, így egy 8 méter magas, 700 kg-os tornyot kapunk.



C.D.L. 1815



C.D.L. 1815 Torony

A ládák megtervezésénél az első számú cél az volt, hogy a line array céljainak legmegfelelőbb mélyszekció-lesugárzó egységet hozzunk létre. A mélyláda az alap verziót tekintve 2 db. 18"-es sugárzóval van szerelve, de felépítésének köszönhetően könnyedén más méretű, akár 15"-es, sőt 12"-es sugárzóval is kicserélhető az eredeti 18"-es.
A mélyláda fő különlegessége, hogy a kívánt célt elsősorban nem az elektronikai korrekció segítségével éri el, hanem a fizikai és geometeriai alapelvek megfelelő akusztikai alkalmazásával.
Személy szerint meggyőződésem, hogy az akusztikai viselkedés teljes mértékben a fizikai és geometriai törvényszerűségeken alapszik, ezért az elektronikus korrekció alkalmazása előtt minden lehetséges felépítést ki kell próbálni a kívánt cél elérése érdekében.
Ez az alapelv vezérelt bennünket a Low-Pack megtervezésekor is, és rengeteg prototípus megépítése, tesztelése, az eredmények értékelése után sikerült kifejleszteni egy új hibrid hangfalfelépítést, mely hozza a kívánt eredményt. Hosszú keresés és tanulmányozás után kijelenthejük, hogy ezt a módszert senki sem említette még az eddigi, hasonló lesugárzású mélyhangfal-tervezéssel kapcsolatos nemzetközi irodalomban, így teljesen újnak számít.
Maga a felépítés egy hibrid, mely kombinációja több együttműködő mechanikus hangsáv-szűrőnek, és szerkezetét, működését tekintve is nemzetközi védelem alatt áll.

Meg kell még említenünk, hogy a sugárzók cseréjével a lesugárzott frekvenciasáv módosítható, és a lesugárzási minta beállításához semmilyen különleges kontroller sem szükséges, a célnak tökéletesen megfelel bármilyen delay funkcióval rendelkező digitális kontroller, pl. az Outline Genius 6.

A rendszert "ADLS"-nek neveztük el (Adjustment Directivity Loudspeaker System - Szabályzott direktivitású hangrendszer).

Az alapfelépítésú rendszerben egy 18"-es sugárzó található elöl, és egy másik 15"-es sugárzó hátul, mely gondoskodik a vese vagy hipervese karakterisztikáról.



A normalizált lesugárzási diagram itt látható a vízszintes síkban, a függőleges síkban a lesugárzás kb. 90 fokos, mely aban a síkban indul, amelyen a láda áll, és addig az elméleti függőleges síkig tart, melynek a hangfal "nekitámaszkodna" (ebben a síkban a vese lesugárzás "alsó felét" a talaj, amin a hangfal áll, eltűnteti).



Érdemes megemlítetni, hogy a működési frekvenciasáv egészére közel egyenletesen hat a kardioid karakterisztika. Hatása leggyöngébb a 120 Hz környékén, itt az előre-hátra sugárzás között minimum 12 dB mérhető, de a mélyebb tartományokban ez az érték 15 dB fölé emelkedik.

A cikkben szereplő termékek, technológiák védelem alatt állnak, azok felhasználás, utánzása, másolása szigorúan tilos.

Az említett tulajdonságok, technikai adatok az egyes gyártók által megadott dokumentációból származnak.

A hivatkozások nyilvánosan hozzáférhető forrásokból származnak.