Что такое линейный массив, как работает акустика, виды и расчет

Линейный массив – это акустическая система из нескольких модулей с динамиками, которые располагают вертикально друг над другом. Вместе они работают как одна система и направляют звук в зону зрителей. Благодаря этому музыку и речь хорошо слышно не только перед сценой, но и в дальних рядах. Поэтому линейные массивы часто используют на концертах, фестивалях, спортивных мероприятиях, конференциях и других крупных площадках.

Как работает линейный массив

Точечная акустика работает так: звук распространяется шире и заметнее теряет громкость с расстоянием. Если просто поставить рядом несколько мощных колонок, ровного покрытия не получится. В одних местах звук будет усиливаться, в других ослабевать. Из-за этого в зале появляются участки с разной громкостью и провалы на отдельных частотах.

В линейном массиве все модули работают согласованно. По горизонтали звук расходится широко, а по вертикали его направление контролируется точнее. Благодаря этому меньше звука уходит в потолок и пол, а по залу он распределяется более равномерно.

В гулких помещениях такой подход особенно полезен. Чем меньше лишней энергии попадает на отражающие поверхности, тем проще контролировать реверберацию и сохранить разборчивость речи.

Работу линейного массива часто объясняют через цилиндрическую звуковую волну, но это упрощение. На практике результат зависит от длины массива, числа модулей, частоты, расстояния и углов между ними. Поэтому такую систему всегда рассчитывают под конкретную площадку.

Из чего состоит линейный массив

Основу массива составляют акустические модули. В каждом из них стоят динамики для низких и средних частот, а также высокочастотные драйверы с волноводами. От конструкции этих элементов зависит, насколько ровно соседние модули будут работать вместе и распределять звук.

Сами акустические модули только часть системы. Кроме них нужны усилители, DSP-процессоры, кабели, коммутация, подвесная рама и такелаж. За низкие частоты отвечают сабвуферы: без них концертная система не даст плотного и полноценного баса.

В крупных системах вместе с акустикой используют микшерные пульты, микрофоны, радиосистемы, сценические мониторы и цифровые процессоры. На концертах и других мероприятиях к этому оборудованию часто добавляют сценический свет и другую технику.

DSP-процессоры отвечают за фильтрацию, задержки, лимитирование и эквализацию. В активных системах усиление и обработка встроены непосредственно в модули. В пассивных усилители и блоки питания размещают отдельно.

Активные и пассивные системы выбирают в зависимости от задачи. Активные удобны для мобильных мероприятий: в модули уже встроены усилители, поэтому систему быстрее собрать и подключить. В стационарных и крупных туровых комплексах чаще используют отдельные усилители в рэках – так оборудование проще обслуживать и контролировать.

Зачем массив делают изогнутым

Большинство концертных массивов не висит абсолютно прямо. Верхние модули направляют в дальнюю часть концертного зала, нижние – ближе к сцене. Поэтому вся линия получает плавную форму.

Углы между модулями определяют, какую часть зала будет озвучивать массив. Если угол слишком маленький, ближним рядам может не хватить звука. Если слишком большой, покрытие станет менее ровным, а часть звука уйдет в пол или на стены. 

Инженер рассчитывает углы с учетом высоты подвеса, глубины площадки, балконов, расположения слушателей и характеристик конкретных модулей. Здесь нет одного универсального значения для любых условий и инсталляций. Поэтому углы подбирают под форму зала и расположение зрителей.

Какие линейные массивы бывают

По масштабу системы делят на компактные и концертные.

Компактные модели используют в небольших залах, клубах, конференц-пространствах, ресторанах. Большие концертные системы рассчитаны на дворцы спорта, стадионы, открытые площадки и проведение мероприятий под открытым небом.

По способу установки различают подвесные и напольные системы. В первом случае модули крепят на специальной раме. Во втором массив собирают на земле, раме или сабвуферах.

Некоторые компактные акустические колонны используют принцип линейного источника и по характеру направленности близки к линейным массивам, но рассчитаны на меньшие расстояния и более спокойные задачи. По мощности и басу такие системы уступают полноценным концертным массивам.

В чем преимущества линейного массива

Главное преимущество линейного массива – звук распределяется по площадке более равномерно. Первые ряды не приходится оглушать ради того, чтобы музыку и речь хорошо слышали в конце зала.

Еще один плюс – более точное управление звуком по вертикали. Меньше энергии уходит в потолок и другие отражающие поверхности, поэтому речь остается разборчивой, а музыка чистой.

Размер системы подбирают под площадку. Для небольшого дома культуры достаточно нескольких модулей, а для стадиона понадобится гораздо более крупный массив с другой высотой подвеса и углами между модулями.

Перед установкой систему рассчитывают в специальных программах. Инженер заранее видит распределение звукового давления и определяет, где основного массива недостаточно и нужна дополнительная акустика.

Где используют линейные массивы

Основная область применения – концерты, театры, дворцы культуры, спортивные арены, клубы, фестивали и массовые мероприятия.

Особенно хорошо преимущества массива заметны во время живых выступлений. Вокал и инструменты должны звучать разборчиво не только у сцены, но и на дальних местах. При большом количестве зрителей это одна из главных задач системы звукоусиления.

Линейные массивы применяют и для конференций. Здесь максимальное звуковое давление отходит на второй план, а основной критерий – четкость речи.

Для концертов и других мероприятий под открытым небом выбирают уличные модели. Здесь важны не только звук и мощность, но и защита корпуса от влаги и пыли, а также допустимый температурный диапазон.

Линейные массивы широко используют в профессиональной аудиоиндустрии: и в мобильных системах, и в постоянных инсталляциях.

Линейный массив или обычная акустика

Для кафе, переговорной, небольшой аудитории или компактного зала точечная акустика часто проще и дешевле. Устанавливать там большой массив только ради самого принципа работы смысла нет.

Другая ситуация – глубокий зрительный зал, стадион или большая площадка под открытым небом. Здесь уже требуется передать звук на большие расстояния, снизить разницу между первыми и последними рядами и точнее контролировать направленность.

Поэтому выбор делают не по принципу «массив профессиональнее». Учитывают помещение, число зрителей, требования к качеству, бюджет и характер мероприятий.

Когда нужны дополнительные громкоговорители

Даже правильно рассчитанный основной массив не всегда закрывает всю аудиторию.

Например, первые ряды непосредственно перед сценой часто находятся ниже основной диаграммы направленности. Для них устанавливают фронтфилы – небольшие громкоговорители, которые создают нужный уровень в ближней зоне.

Если зал очень широкий, крайние места озвучивают боковыми системами. В глубоких помещениях и на протяженных площадках используют дополнительные громкоговорители, установленные дальше от сцены. Сигнал на них подают с задержкой. Это позволяет согласовать звук от основной системы и дополнительной линии по времени.

Низкочастотную часть берут на себя сабвуферы. Их нельзя просто поставить «где осталось место»: расположение напрямую влияет на распределение баса по площадке.

Как рассчитывают линейный массив

Расчет начинают не с каталога колонок, а с геометрии площадки.

Потребуются размеры зрительного зала, высота возможного подвеса, расположение сцены, балконов и препятствий, а также расстояние до последних мест. Затем подбирают число модулей, высоту массива и углы между ними.

В программах акустического моделирования инженер видит предполагаемый SPL и распределение звукового давления. Там же оценивают необходимость фронтфиллов, линий задержки и дополнительных сабвуферов.

Большое значение имеет и само помещение. Бетон, стекло, купольный потолок или длинные параллельные стены усиливают отражения. В отдельных случаях акустическая обработка дает больше пользы, чем увеличение количества динамиков.

После монтажа расчет проверяют на месте. Используют измерительные приборы, корректируют задержки, уровни и эквализацию. 

Подвес и безопасность

Несколько акустических модулей, рама и кабели вместе весят десятки, а в крупных системах – сотни килограммов. Поэтому расчет подвеса относится не только к звуку.

Учитывают общий вес, допустимое число модулей, характеристики рамы и несущую способность точки крепления. Используют штатные элементы и крепеж производителя.

При проектировании линейных массивов разработчики заранее задают допустимые варианты соединения модулей. Игнорировать эти ограничения нельзя: здесь речь идет уже о безопасности людей.

Для мобильной системы (работа в турах) также важны скорость сборки и масса компонентов. Готовые комплекты удобны тем, что часть вопросов по совместимости уже решена производителем, но и их конфигурацию все равно подбирают под конкретную площадку.

Что учитывать при выборе

Сравнивать линейные массивы только по мощности неправильно.

Гораздо более важны максимальный SPL, горизонтальный и вертикальный углы раскрытия, рабочий диапазон частот, вес модуля, конструкция подвеса и характеристики DSP.

Для живых выступлений важны динамический запас и качественная передача музыки. Для конференций – разборчивость речи. Для прокатной компании – еще и надежность механики, скорость сборки, наличие запасных компонентов и удобство перевозки.

При выборе стоит смотреть и на готовые комплекты, если надо быстро собрать систему из совместимых компонентов. Но даже такой вариант требует расчета: одинаковый набор не даст один и тот же результат в разных помещениях.

Надо учитывать и сервис. При подборе профессиональной техники следует обязательно оценить наличие официальной гарантии, доступность комплектующих и поддержку производителя или поставщика. Особенно это актуально для крупных проектов и постоянных инсталляций в России. 

Линейный массив выбирают как целый комплекс. Только после расчета становится понятно, сколько модулей потребуется, где их разместить и какая дополнительная акустика понадобится.

Главное о линейных массивах

Линейный массив – это не просто набор громких колонок, а инструмент управления звуковым полем. Правильно рассчитанная система дает более равномерное покрытие, помогает контролировать звук в вертикальной плоскости и сохранять разборчивость на больших расстояниях. При этом высокое качество зависит от всех компонентов: корпусов, усилителей, DSP, сабвуферов, коммутации, такелажа и настройки. Поэтому профессиональную систему сначала рассчитывают, затем монтируют и только после измерений окончательно настраивают.

Специалисты «Системы звука» занимаются подбором и проектированием решений для профессионального озвучивания. В каталоге PA-SYSTEMS.RU представлены акустические системы, усилители, процессоры, комплекты и другое профессиональное звуковое оборудование для сборки системы под конкретную площадку. Там же можно купить отдельные компоненты для стационарных и мобильных проектов.