EASE 4.1 в проекте Asia Music

Максим Ващенко,
директор инсталляционного
департамента Asia Music

Компания Asia Music выполнила инсталляцию звукового оборудования в Доме культуры профсоюзов. Для того, чтобы оптимально спланировать расположение оборудования, необходимую мощность, и т.д после выполнения компьютерного моделирования архитектурной акустики большого зала развлекательного комплекса был проведен расчет звуковой системы для концертного и танцевального режимов использования с помощью компьютерной программы EASE 4.1.
В расчете электроакустики учитывались следующие количественные акустические параметры:
– уровень звукового давления и неравномерность уровня;
– энергетические индексы;
– индекс разборчивости речи;
– индекс пространственного впечатления.
При компьютерном моделировании звуковой системы в программу дополнительно закладываются данные громкоговорителей: чувствительность, электрическая мощность, углы излучения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, индексы направленности. Координаты размещения, углы ориентации, уровень звука и время его запаздывания (с помощью линии задержки) могут оперативно изменяться в меню программы. Программа позволяет получать в табличной или графической форме необходимые данные о работе моделируемой звуковой системы, провести обоснованную оценку различных вариантов системы и подобрать оптимальный вариант.
Большой зал планируется использовать в двух основных режимах: концерт и дискотека.

Концертный режим

Технические требования к концертному режиму можно сформулировать следующим образом:
– частотный диапазон не уже 60–16000 Гц;
– электроакустическая частотная характеристика нормативная;
– неравномерность уровня прямого звука не более 8 дБ;
– максимальный уровень общего звука не менее 110 дБ;
– индекс разборчивости речи RASTI не ниже 0,6;
– индекс ясности с80 в пределах 0 – 6 дБ;
– наличие ранних боковых отражений.

Рис. 1. Изометрия модели зала с громкоговорителями концертной системы

Выбор и размещение громкоговорителей

Для построения концертной звуковой системы зала были выбраны громкоговорители фирмы EuroSound, отличающиеся высоким качеством и компактностью. Размещение громкоговорителей показано на рис. 1 – 5.
Предлагается трехканальная концертная система: центральный вокально–речевой и боковые музыкальные каналы.

Рис. 2. План модели зала с громкоговорителями концертной системы

Над сценой на продольной оси зала подвешивается центральный кластер из двух громкоговорителей EuroSound JF 200 (1 и 2 на рис. 2 – 3). Они обладают уникальной совокупностью многих параметров, таких, как высокое звуковое давление, широкая характеристика направленности и небольшие размеры.
По краям сцены размещаются два громкоговорителя EuroSound DP-212 (3 и 4 на рис. 2 – 3), предназначенные для усиления музыкальных сигналов.

Рис. 3. Поперечный разрез модели зала с громкоговорителями концертной системы

Над сценой под потолком подвешивается низкочастотный громкоговоритель EuroSound SB-1003 (5 на рис. 2 – 3); такое размещение низкочастотного громкоговорителя обеспечивает максимальную равномерность уровня прямого звука.
При установке на основном танцполе кресел для слушателей необходима подзвучка передних рядов, которую предлагается осуществлять громкоговорителями EuroSound JF 60 (6 и 9 на рис. 2 – 3).
Точные координаты и углы наклона громкоговорителей видны в таблице 1 (номера громкоговорителей совпадают с данными на рисунках, сетка координат приведена на рис. 2 – 4, 

Рис. 4. Продольный разрез модели зала с громкоговорителями концертной системы

горизонтальный угол hor отсчитывается от отрицательного направления оси У: положительный угол – против часовой стрелки; вертикальный угол ver отсчитывается от горизонтальной плоскости: направление вниз – отрицательное).

Рис. 5. Внешний вид модели зала с громкоговорителями концертной системы

Объемное изображение концертной системы громкоговорителей показано на рис. 5.

Рис. 6. Уровень прямого звука в зоне слушательских мест

Результаты компьютерного моделирования

На рис. 6 показаны в изометрии слушательские зоны зала с рассчитанными уровнями прямого звука средних частот. Для анализа удобнее представление слушательских зон в плане.

Рис. 7. Уровень прямого звука частоты 1 кГц при работе музыкальных громкоговорителей концертной системы

Из приведенных на рис. 7 – 12 данных видно, что технические требования для музыкальных громкоговорителей (3 и 4) концертной системы зала выполняются на всей зоне слушательских мест как по неравномерности прямого звука (нечетные номера рисунков), так и по уровню общего звука (четные номера); на низких частотах – с хорошим запасом (рис. 12).

 

Рис. 8. Уровень общего звука частоты 1 кГц при работе музыкальных громкоговорителей концертной системы

 

Рис. 9. Уровень прямого звука частоты 8 кГц при работе музыкальных громкоговорителей концертной системы

Рис. 10. Уровень общего звука частоты 8 кГц при работе музыкальных громкоговорителей концертной системы

Рис. 11. Уровень прямого звука частоты 125 Гц при работе музыкальных громкоговорителей концертной системы

Рис. 12. Уровень общего звука частоты 125 Гц при работе музыкальных громкоговорителей концертной системы

Рис. 13. Уровень прямого звука частоты 1 кГц при работе вокальных громкоговорителей концертной системы

Аналогичное заключение можно сделать и о работе центрального кластера (1 и 2; результаты расчета приведены на рис. 13 – 18), за исключением несколько сниженного уровня высоких частот (рис. 16), что, учитывая требуемый спад в электроакустической частотной характеристике для речевого сигнала, вполне допустимо.

Рис. 14. Уровень общего звука частоты 1 кГц при работе вокальных громкоговорителей концертной системы

Рис. 15. Уровень прямого звука частоты 4 кГц при работе вокальных громкоговорителей концертной системы

Рис. 16. Уровень общего звука частоты 4 кГц при работе вокальных громкоговорителей концертной системы

Рис. 17. Уровень прямого звука частоты 125 Гц при работе вокальных громкоговорителей концертной системы

Рис. 18. Уровень общего звука частоты 125 Гц при работе вокальных громкоговорителей концертной системы

Рис. 19. Уровень прямого звука субнизкочастотного громкоговорителя концертной системы

Удовлетворяет техническим требованиям и работа субнизкочастотного громкоговорителя 5 (рис. 19 и 20).

Рис. 20. Уровень общего звука субнизкочастотного громкоговорителя концертной системы

Рис. 21. Индекс разборчивости речи RASTI при работе вокального громкоговорителя концертной системы

Рассчитанный индекс разборчивости речи RASTI при работе центрального кластера (рис. 21) удовлетворяет техническим требованиям с качественной оценкой «хорошо».
Индекс ясности с80 при работе музыкальных громкоговорителей (рис. 22) принимает значения от 4 до 8 дБ, что несколько выходит из рекомендуемого диапазона. Поэтому в концертном режиме
потребуется использовать отдельную систему громкоговорителей для создания искусственной реверберации, с помощью которой можно уменьшить с80 до требуемых значений; эту систему громкоговорителей можно заимствовать из танцевальной звуковой системы, которая будет описана ниже.

Рис. 22. Индекс ясности с 80 при работе музыкальных громкоговорителей концертной системы

Рис. 23. Изометрия модели зала с громкоговорителями танцевальной системы

Технические требования к дискотеке можно сформулировать следующим образом:
– частотный диапазон
    не уже 40–16000 Гц;
– электроакустическая частотная
    характеристика нормативная;
– неравномерность уровня
    прямого звука не более 8 дБ;
– максимальный уровень общего
     звука не менее 120 дБ;
– индекс ясности с80
      в пределах 2 – 8 дБ.

Рис. 24. План модели зала с громкоговорителями танцевальной системы

Выбор и размещение громкоговорителей

Танцевальная звуковая система включает четыре линейных массива фирмы Eurosound минимальных размеров: два – для основного танцпола и два – для дополнительного танцпола.
Каждый линейный массив состоит из четырех широкополосных громкоговорителей EuroSound AX-1H и одного низкочастотного громкоговорителя EuroSound АХ-1L. Высота подвеса нижнего громкоговорителя широкополосной группы выбирается таким образом, что его акустический центр располагается на высоте озвучиваемой слушательской зоны (1,65 м над соответствующим полом).

Рис. 25. Поперечный разрез модели зала с громкоговорителями танцевальной системы

Для массива, озвучивающего основной танцпол, это условие удачно выполняется, если широполосная группа ставится на низкочастотный громкоговоритель АХ-1L, который, в свою очередь, ставится на эстраду (6 – 10 и 11 – 15 на рис. 25).
Аналогичным образом выбирается высота подвеса широкополосной группы, озвучивающей дополнительный танцпол (16 – 19 и 21 – 25 на рис. 25); низкочастотный громкоговоритель АХ-1L размещается под группой.

Рис. 26. Продольный разрез модели зала с громкоговорителями танцевальной системы

Для создания пространственного впечатления на стенах размещаются четыре громкоговорителя EuroSound DP-212 (26 – 29 на рис. 24 – 25; эти громкоговорители могут использоваться также в концертном режиме для увеличения пространственного впечатления и создания искусственной реверберации).
Для смягчения результатов возможной деструктивной интерференции, возникающей от работы линейных массивов на высоких частотах, целесообразно включать в танцевальном режиме также и основные громкоговорители концертной системы (1 – 5 на рис. 24 и 25). Кроме того, это улучшит тембр звучания в зонах отдыха.

Таблица 1. Типы и параметры размещения громкоговорителей концертной системы

Для улучшения качества низкочастотного сигнала целесообразно установить под сценой дополнительно два субнизкочастотных  громкоговорителя типа EuroSound SB-1003 (30 – 31 на рис. 24 и 25).
Точные координаты и углы наклона всех громкоговорителей даны в таблице 2; первые пять громкоговорителей и их номера заимствованы из концертной системы (таблица 1).

Рис. 27. Внешний вид модели зала с громкоговорителями танцевальной системы

Объемное изображение полной системы громкоговорителей дано на рис. 27 и 28.

 

Рис. 28. Внешний вид модели зала с громкоговорителями танцевальной системы

 

Таблица 2. Типы и параметры размещения громкоговорителей танцевальной системы

 

Рис. 29. Уровень прямого звука частоты 1 кГц при работе громкоговорителей танцевальной системы

Результаты компьютерного моделирования

Из приведенных на рис. 29 – 34 данных видно, что технические требования для танцевальной системы зала выполняются в зоне обоих танцполов как по неравномерности прямого звука (нечетные номера рисунков), так и по уровню общего звука (четные номера); по уровню общего звука – с хорошим запасом на низких частотах (рис. 34).

Рис. 30. Уровень общего звука частоты 1 кГц при работе громкоговорителей танцевальной системы

Индекс ясности с80 (рис. 35) изменяется по зоне слушательских мест от 3,8 до 5 дБ, что соответствует техническим требованиям.

Рис. 31. Уровень прямого звука частоты 8 кГц при работе громкоговорителей танцевальной системы

 

Рис. 32. Уровень общего звука частоты 8 кГц при работе громкоговорителей танцевальной системы

 

Рис. 33. Уровень прямого звука частоты 125 кГц при работе громкоговорителей танцевальной системы

 

Рис. 34. Уровень общего звука частоты 125 Гц при работе громкоговорителей танцевальной системы

 

"> Рис. 35. Индекс ясности с80 при работе громкоговорителей танцевальной системы