Звуковые колонны

Дмитрий Тумасов

https://vk.com/tda_audio
https://www.facebook.com/tdaaudio



В последние несколько лет в про аудио широкое
распространение получили звуковые системы
на базе звуковых колонн и все больше производителей
запускают их в свой модельный ряд.
Групповой излучатель, Colomn array,
палочные системы, палки — все это название звуковых колонн.


Немного истории
Принцип работы группового излучателя описан еще в 50-е годы прошлого века, например, подробно изложен в работах инженера-электроакустика Гарри Ольсона в серии книг Acoustical Engineering.
Описал работу звуковых колонн (группового излучателя) также в своих монографиях Вадим Владимирович Фурдуев, ученый-электроакустик. (см. рис 1).





Рис. 1


Основной задачей звуковой колонны является формирование  «цилиндрической» звуковой волны, в то время как точечный излучатель дает сферическую волну (см. рис. 2). Преимущество цилиндрической звуковой волны – меньшее угасание акустической энергии в пространстве с увеличением расстояния.







Рис. 2



Звуковые колонны в середине прошлого века получили широкое распространение в системах трансляции и оповещения. Например, известные звуковые колонны в московском метро (см. рис. 3), в спортивных залах и на стадионах.





Рис. 3



В начале эры электроакустики, несмотря на существование многих идей, специализированные излучатели (динамики) были недоступны. В частности, из-за этого звуковые колонны имели ограничения по полосе, как правило, сверху диапазон достигал верхней середины, отдельные виды широкополосных излучателей достигали границы 8-12 кГц. Мощность динамиков была 3-8 Вт.  Но свои задачи по воспроизведению речевого диапазона они успешно выполняли.

Трансляция и оповещение – эта та сфера, где звуковые колонны были актуальны всегда.
И сейчас рынок предлагает множество решений от простых колонн  Inter-M Jedia (см. рис. 4) и подобных до продвинутых Bosch (см. рис. 5). Так что звуковыми колоннами в системах оповещения никого не удивишь.


                      


Рис. 4                                                                                                                    Рис. 5



Про аудио – New-wave
Неожиданное обсуждение в рунете звуковых колонн (палок) – началось с поста одного форумчанина на http://forum.show-master.ru, который в очередной раз посетил профессиональную выставку, где под открытым небом демонстрировались палочные системы. И он, профессионал с большим опытом, был удивлен работе «палок», которые из-за своих размеров терялись на «громком» стенде среди других классических участников, но при столь малых габаритах обеспечивали солидное покрытие площадки и звуковое давление.

Как оказалось, это заметил не он один… Потом было много споров, сомнений и критики.
Прошло несколько лет, наш форумчанин рискнул первым предложить палочные системы в России. А затем и многие другие производители профессиональной акустики выпустили палочные системы, которые тоже появились на рынке (см. рис. 6 и 7 ).



         

Рис. 6                                                           Рис. 7

Основное, что способствовало появлению современных палочных систем, это их базис – высококачественный громкоговоритель с «нужными» характеристиками. И, конечно, цифровые технологии (DSP) – они позволили максимально  вытянуть из этой концепции результат. Большинство палочных систем реализовано на 2,5–4’’ широкополосных громкоговорителях (см. рис. 8). Следуя теории: чем меньше диаметр (расстояние между центрами) громкоговорителей, тем выше частота сложения в цилиндрическую волну.
На практике широкое распространение получили 3-3,5’’ широкополосные излучатели.






Рис. 8




Варианты исполнения

Классическая
Самая распространенная, простая и наименее спорная с точки зрения теории – это звуковая колонна на широкополосных динамиках (однополосная). Фактически та самая, которую описали Гарри Ольсон и Вадим Фурдуев, но на современных высококачественных излучателях.
Ее основные достоинства – простота, надежность, высокая фидбекоустойчивость (т.к. нет ВЧ-драйвера), предсказуемое поведение на разных частотах и на разном расстоянии. К минусам можно отнести сужение диаграммы на краю ВЧ-диапазона.



Двухполосная с волноводом
В составе таких колонн – группа излучателей калибра 4–8’’ и на ВЧ-полосу применен  драйвер, нагруженный на волновод, который формирует цилиндрическую волну. Плюсом такой концепции можно считать более широкую полосу, более широкий угол покрытия в области ВЧ. Из минусов – не обладают высокой устойчивостью к фидбэку, как классические колонны (присутствует ВЧ-драйвер); разное поведение в зависимости от расстояния между группой динамиков и ВЧ-драйвером в волноводе, а также более высокая цена (см. рис. 9).





Рис. 9



Двухполосная с купольными твиттерами
Аналогична предыдущей, но в ВЧ-звене вместо волновода использована группа купольных излучателей. Это более дорогое и менее компромиссное решение по сравнению с предыдущим, т.к. группа ВЧ-твиттеров ведет себя похоже на группу СЧ-НЧ-динамиков. (см. рис. 10).





Рис. 10




Псевдо-«палки»
Системы, которые имеют 2-4 СЧ-динамика калибром 4-8’’ и  ВЧ-драйвер в обычном рупоре. Есть еще более дешевое решение – ВЧ-драйвер заменен супертвиттером. Эта концепция – ответ маркетологов на запросы рынка: «колонки внешне, как палки». Работает такая система, как классическая двухполосная система (см. рис. 11).





Рис. 11




Палочная система
Кроме самих звуковых колонн в этой системе важна корректная стыковка с НЧ-звеном.
Чтобы получить высококачественный продукт, нужно соблюдать высокие требования к НЧ-звену, например, такие: линейную работу НЧ-звена (сабвуфера) – до области мидбаса/нижней середины.
Динамики такого НЧ-звена, как правило, должны обладать небольшой MMS и высоким фактором ускорения (BL/mms). Наличие DSP-процессора позволяет максимально корректно свести палку с НЧ-звеном (см. рис. 12)





Рис. 12



Комплекты на базе звуковых колонн (палок) очень компактны, мобильны и эргономичны. Они успешно позволяют работать в сложных залах с высокой реверберацией.  Высокая фидбекоустойчивость позволяет без заводок работать с микрофоном перед акустическими системами. А их незаметность делает колонны привлекательными для многих инсталляций.
У производителей не стоит цель вытеснить классические системы. Но как успешная альтернатива, звуковые колонны уверенно выходят на рынок.