Line Array

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TREINAMENTO DE ÁUDIO – MÓDULO 08

LINE ARRAY

Hoje em dia não existe fabricante nacional ou estrangeira, que não contém entre os seus produtos com um Line Array ". Assim em sua maioria qualquer concerto de música usará um destes sistemas.

Um pouco de história

Embora possa parecer o máximo em tecnologia de sonorização de seus princípios de funcionamento tem mais de meio século. Primeiro foi Auguste Jean Fresnel, em 1814, que demonstrou uma multiplicidade de fenômenos manifestados por luz polarizada.Ele observou que dois raios polarizados localizado no mesmo plano se interfere, mas não se eles são polarizados uns aos outros quando são perpendiculares. Esta

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constatação convida você a pensar que em um feixe polarizado algo deve ser feito na direção perpendicular à propagação, e afirma que este não pode ser mais do que o pulso de luz muito intensa. Sua analogia com o mundo do som mostra que a onda refletida e refratada são formadas pelo envelope das ondas primárias, produzidas ao mesmo tempo em diferentes pontos da superfície. O feixe refletido é perpendicular à onda refletida como o raio incidente com relação à onda incidente.

Pode-se deduzir que, para evitar lobos significativos na resposta polar vertical e que a soma entre os diferentes fontes de som para ser coerente, a separação máxima entre as caixas devem ser menos de metade do comprimento de onda da maior freqüência deve jogar.

Harry F. Olson em seu livro "Engenharia Acústica", publicado em 1947, avançou várias teorias aplicadas para subwoofer acústico como lines, arcos de directividade, das baixas frequências, arrays lineares, etc

TECNOLOGÍA "WST" HEIL ACOUSTIC WST

Mas não foi até o Dr. Christian Heil, em 1992, apresentado na AES (Áudio Engineering Society) o estudo "As fontes de som irradiado por múltiplas fontes de som", quando se começou a fabricar o Line Array de primeira linha. Este francês Doutor em Acústica pensou em que se você joga uma pedra na água, poderá causar uma onda progressiva circular emitida a partir do ponto de pedra que cai. Se jogar um punhado de pedras criará uma rede de interferências. Como a água da superfície terrestre não pode ver uma onda progressiva é como se estivéssemos em um campo de som caótico. Mas verifica-se que se você pegar todas essas pedras, eles vêm em um saco e jogá-lo na água, mais uma vez observar-se uma onda circular progressiva.

Então, deste principio criaríamos uma fonte de som, apontar o que poderia Fabrício Miranda – Responsável Técnico

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controlar a abertura, a fim de concentrar a energia na área de interesse público.

Essa idéia levou ao desenvolvimento de tecnologia WST (Wavefront Sculpture Technology), a escultura de frente de onda ", cujo objetivo era encontrar as condições físicas para um sistema com várias caixas acústicas é o equivalente de uma fonte sonora única, grande, capaz de reproduzir uma onda contínua e controlável. Ao desenvolver sua teoria também nota que o IRA, Active radiação Factor (fator de radiação ativa) deve ser superior a 80% da área total de todo o sistema, incluindo a separação entre as caixas. O comportamento da radiação depende da relação entre o comprimento do Line Array e comprimento de onda da frequência reproduzida.

Para uma freqüência fixa, se aumentar o comprimento da linha, o lóbulo principal estreita e lóbulos secundários aparecem. Para um tamanho de Line menor, o aumento na freqüência do lóbulo principal estreita e lóbulos secundários aparecem. Desde a primeira aula de Acústica, estamos habituados a respeitar, sem discutir, a Lei do Inverso do Quadrado da Distância. Segundo ela, a cada variação na distância entre a fonte sonora e o ouvinte, corresponde uma variação da pressão sonora inversamente proporcional ao quadrado da variação da distância. Isso é um "fato cruel": para atendermos a uma platéia com o dobro da profundidade, precisaremos do quádruplo da potência sonora! E a crueldade continua, pois nesta condição as primeiras filas de público precisarão ser submetidas a enormes níveis de som, para que as mais distantes possam ouvir o som com razoável pressão.Fica claro que alguma coisa precisava ser feita para subverter essa dura lei. Se ao menos a pressão sonora pudesse ser inversamente proporcional à distância, sem o maldito quadrado...



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Bem, agora este sonho está se tornando possível, graças ao sistema V-DOSC e seus similares, que começam a aparecer em vários países.

A Coluna de Som

O princípio das "colunas de som" é muito, muito antigo. Nos anos 50, elas já eram vistas nas igrejas e em outras salas de acústica difícil, com seus múltiplos falantinhos enfileirados na vertical. Este princípio, tão antigo, é eterno. Sabemos que, ao empilhar falantes na vertical, reduzimos o ângulo de cobertura vertical e mantemos o ângulo de cobertura horizontal. Se empilharmos muitos falantes, teremos uma ampla cobertura horizontal e uma pequena dispersão vertical. Com isto, a sensibilidade eletroacústica do conjunto, dentro da área de cobertura, aumenta consideravelmente, já que toda a pressão sonora que emana dos falantes passa a se concentrar numa porção menor do espaço. Outra enorme vantagem da pequena abertura vertical é que se deixa de projetar muito som para cima e para baixo, onde não há público e, o mais importante, onde se podem produzir reflexões e aumentar os efeitos negativos da reverberação. Em síntese, a disposição vertical é indispensável, pois faz o sistema "falar" mais alto e mais claro. Mas nem tudo são flores com as colunas. Embora a cobertura vertical seja estreita, ela está longe de ser uniforme. Estamos a diferentes distâncias de cada um dos falantes que formam a coluna (fig. 1), principalmente quando fora do eixo. Assim sendo, as ondas de cada alto-falante chegam até nós com diferentes atrasos, ocasionando, conforme o ângulo com que estamos fora de eixo, cancelamentos em algumas freqüências altas e reforços em outras. Ou seja, para cada freqüência o diagrama polar não é uma curva suave, caindo de valor à medida que saímos do eixo, e sim uma curva descontínua, com vários lobos. Este fenômeno, chamado em inglês lobbing, é o responsável pela resposta de freqüências "colorida" que ouvimos assim que nos afastamos do eixo vertical de uma coluna.



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Figura1 - Alto-falantes a diferentes distâncias do ouvinte: coloração

Claramente, não é possível construir uma coluna perfeita, pois não se pode construir transdutores infinitamente pequenos nem empilhar infinitos deles. Seria realmente preciso criar algum método de obter acoplamento completo entre fontes sonoras pertencentes ao mundo real, a fim de promover a formação de ondas que não se expandissem na vertical, não desperdiçando energia nem gerando cancelamentos.

Um Novo Sistema

Para que os elementos que constituem uma coluna produzam uma saída verticalmente coerente e sem cancelamentos, pelo menos uma das seguintes condições deverá ser satisfeita:a) A soma das áreas de radiadores individuais deve ser pelo menos 80% da área total radiante;b) A distância entre os centros de radiadores vizinhos deve ser menor que a metade do comprimento de onda, para todo o espectro a ser reproduzido.Estas condições nortearam o desenvolvimento do sistema V-DOSC. A primeira condição criou a guia de onda DOSC (Difusor de Ondas Sonoras Cilíndricas). Este dispositivo, usado para a reprodução de altas freqüências,



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alinha no tempo as ondas que entram nele, de modo que na estreita abertura retangular vertical ("fita") à sua frente, as ondas sonoras estão alinhadas em tempo e em fase - ou seja, perfeitamente coerentes. Essa abertura é em forma de "V", promovendo uma dispersão horizontal de 90°. Devido à coerência vertical, todas as ondas geradas são horizontais, isto é, o ângulo teórico de dispersão vertical é zero. Vemos na fig. 2, a guia de onda do sistema Vertec da JBL. que funciona segundo os mesmos princípios.

Figura 2 - Guia de Onda Vertec da JBL

Vários dispositivos como este são usados empilhados, produzindo assim um feixe de ondas horizontais. Pequenos ângulos de abertura podem ser usados entre caixas, criando uma pequena abertura vertical, porém mantendo a coerência, a fim de abranger um público que demande essa abertura.Para as freqüências médias e baixas, foi utilizada a segunda condição. Nas freqüências médias, são usados falantes menores de 4,6,7,8” montados simetricamente em relação à "fita" de agudos em uma guia em forma de "V". Para as baixas freqüências (acima de 40Hz), falantes de 10,12 e 15" são montados aos dois lados da guia dos médios, de forma a atender ainda à segunda condição. Ver fig. 3.



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Figura 3 - Simetria em relação ao plano médio vertical

Simetria Coplanar

Todos os transdutores são montados de modo simétrico ao plano médio vertical do sistema. Esta simetria coplanar, tal como é chamada, é responsável pela ótima imagem sonora do sistema. Ouvido da distância ideal, todo o som do V-DOSC(Line Array) parece vir de um único ponto, o qual é definido, na vertical, pela linha perpendicular ao sistema passando pelo ouvinte, e na horizontal pelo eixo do sistema, graças à simetria coplanar.

Fresnel × Fraunhofer



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A característica mais interessante do sistema V-DOSC(Line Array) é que o campo próximo, no qual as ondas se propagam coerentemente e em forma cilíndrica, se estende por consideráveis distâncias da fonte sonora. Observe que, num sistema convencional, esta zona, denominada zona de Fresnel, termina a distâncias mínimas das caixas. Dito de forma mais simples, os sistemas convencionais produzem ondas sonoras esféricas (fig. 4) que se expandem na horizontal e na vertical, enquanto o sistema Line Array produz ondas cilíndricas (fig. 5), que só se expendem na horizontal.

Figura 4 - Convencional: ondas sonoras esféricas



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Figura 5 – Line Array: ondas sonoras cilíndricas

A equação abaixo permite calcular a distância até onde se estende a zona de Fresnel, para uma fonte sonora coerente como o Line Array:

onde H é a altura do conjunto (metros), f é a freqüência (kHz), e d fronteira é a distância (metros) onde passamos da zona de propagação cilíndrica para a zona de propagação esférica, ou zona de Fraunhofer. Ver fig. 6.

Figura 6 - Passagem da zona de Fresnel (ondas cilíndricas) para a zona de Fraunhofer (ondas esféricas)

O ângulo vertical de abertura da zona de Fraunhofer pode ser calculado por:

Por exemplo: se um sistema tem 12 elementos, até que distância teremos propagação cilíndrica em 1kHz? A altura por 2 elementos Line Array é de 0,9m.



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D = H2f / 2C D = H2F / 2C H = altura da matriz - f = Freqüência - c = velocidade do som Se o comprimento da matriz é de 5 m, então, se f = 100Hz D = 3,7 m e se f = 1KHz D = 37m

Propagação Cilíndrica: Mudando as Leis da Acústica

Na zona de propagação esférica, o SPL é proporcional ao inverso do quadrado da distância, como sempre estudamos. Porém, na zona de Fresnel, o SPL é proporcional ao inverso da distância, o que permite obter performance nunca sonhada anteriormente. Isto é, a cada vez que dobramos a distância, o SPL cai apenas 3dB.O resultado disso é impressionante. Vamos considerar o resultado do exemplo anterior, onde a propagação cilíndrica se estende até 44 metros do line array. Para comparação, vamos usar um array convencional de propagação esférica, conferindo os SPLs a várias distâncias:

Distância (m) SPL, convencional,dB SPL, Line Array, dB 1 132 116 10 112 106 20 106 103 40 100 100 100 92 92 200 86 86

Pode-se notar enormes vantagens. Para um SPL de 100dB a 40 metros de distância, no sistema convencional, a 10 metros de distância, teremos 112dB contra 106dB no Line. E a 1 metro, o sistema Line precisa fornecer 16dB a menos que o convencional. Com isto, além de menor potência total,



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temos menos vazamento do PA no palco e SPL mais tolerável nas primeiras filas da platéia. Tomamos 40 metros como referência para comparação, por ser uma distância tipicamente usada para a colocação do house mix em sistemas muito grandes.

Realmente o comportamento do campo perto do Line Arrays é mais complexa. Qualquer ponto do campo próximo é no eixo de um dos difusores de alta freqüência altamente direcional, mas recebe energia de baixa freqüência da maioria dos componentes da solução. Por este motivo, adicionar mais componentes para aumentar a energia em baixa freqüência no campo próximo, mas as altas freqüências permanecem as mesmas.

Portanto, Lines na linha de equalização necessitam aumento as freqüências altas no campo distante, o equalizador para compensar a perda,e realmente se espalhar. No campo próximo, limpando a soma construtiva de baixas frequências e da proximidade com a guia de ondas de alta freqüência.

- Cobertura matriz

A cobertura de um sistema é o ângulo determinado por uma queda de pressão de nível de 6dB, isto é:

Se formos verificar isso com o gráfico a seguir:



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Para um array linear apartamento de 2 m do ângulo vertical da cobertura seria: Se f = 100 Hz, lambda = 3,4 m é o comprimento / lambda = 0,59 no gráfico leitura> 150 º Enquanto se f = 1kHz, lambda = comprimento de 0,34 m lambda / = 5.9 na figura ler <15 º

2- A IMPORTÂNCIA DA FASE

John Meyer mostrou outra teoria do Line Array, onde o princípio de funcionamento deles é consideravelmente mais complexo do que o exposto, e é uma conseqüência da relação de fase entre as caixas.

Uma matriz de linha é um grupo de elementos radiantes dispostos em uma linha reta, espaçados e operando com igual amplitude e fase. Descrito por Harry Olson em "Engenharia Acústica", matrizes linha são úteis em



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aplicações onde o som deve ser projetado ao longo de grandes distâncias. Isso ocorre porque as matrizes linha atingir uma cobertura altamente direcional vertical. As matrizes lineares alcançar através da sua directividade e destrutiva interferência construtiva.

A diretividade de alto-falante varia com freqüência, baixa freqüência é omnidirecional, com a diminuição da onda, com freqüência crescente, a sua estreita directividade. Empilhar dois desses alto-falantes, um acima do outro, e funcionar tanto com os resultados de sinal mesmo em um padrão de radiação diferente. Nos pontos no eixo entre os dois será uma interferência construtiva e de pressão sonora aumentará em 6 dB a pressão sonora de uma única unidade. Em outros pontos fora do eixo, as diferenças entre as trajetórias produzidas cancelamentos, resultando em um menor nível de pressão sonora.Esta interferência destrutiva é chamado de "combing"..

Um equívoco bastante comum e do respeito à Lines, é acreditar que eles permitem que as ondas sonoras se combinam para criar uma onda de propagação cilíndrica único com características especiais. Sob a teoria da acústica linear, isto não poderia ser, por isso este argumento não é ciência, mas um mercado de arte. As ondas sonoras não pode ser atribuída à boa pressões utilizadas no som, mas que passam por cada uma linearmente as outros. Mesmo com níveis de alta pressão presentes na garganta dos motores de compressão, as ondas sonoras satisfazem a teoria linear das ondas e passar por cima uns dos outros de forma transparente. Mesmo a pressão mais níveis é de 130 dB distorção não-linear é inferior a 1%.

Para verificar o que você disse, coloque duas caixas em (Fogo Cruzado) e olhar para o mapa de pressão sonora, que não afeta os outros sobre seu eixo, na medida em que se refere à cobertura e pressão.



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Dois alto-falantes dispostos em Crossfire "

As tabelas que se seguem são a pressão mapas que acontece de oito line array caixas separadas 0,56 m centro do centro da caixa. Nos três primeiros casos, a separação entre as caixas é inferior a dois terços do comprimento de onda da freqüência que está sendo jogado.

Para fontes omnidirecional, baixas freqüências:



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Fr: 100Hz

Fr: 200Hz



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Fr: 400Hz

Os exemplos a seguir são para além dos dois terços dos reproduzido onda de freqüência:

8 caixas convencionais campo distante



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8 caixas formam uma matriz linha na mesma distância

PRINCÍPIOS PARA SE TER LINE ARRAYS

A teoria do Line Array funciona melhor para freqüências baixas. Diminuindo o comprimento de onda, e mais falantes, pequeno no tamanho e mais espaçadas, são necessários para manter a diretividade. O método mais prático é a utilização de sistemas de guias de ondas de som, difusores acoplados a drivers de compressão.

Emuladores fita e difusores

Um princípio que as emissoras devem cumprir é ter a menor separação possível, idealmente seria emular uma fita. Cada fabricante optou por uma técnica diferente para criar o guia de onda, e escolheu o Christian Heil Dosco “DOSC”(Difusor esférico e cilíndrico ondas). A concepção deste difusor permite a cada onda sonora leva o mesmo caminho, criando uma frente de onda no mesmo nível em forma de fita de um motor de compressão clássico. Muitas outras marcas, como Nexus e Adamson, seguiram o terno com projetos semelhantes.

John Meyer optou por uma fita emulador REM (Ruban Manifold Emulator). Na parte traseira do REM Os dois motores são colocados, enquanto mostra como cada motor tem quatro pontos de difusão espaço inferior a dois terços do comprimento de onda da freqüência máxima reproduzido. E, curiosamente, muitos comercializado como caixas line array não cumprem este princípio, embora alguns já estão corrigindo.



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Comprimento da linha Outro princípio fundamental para o bom funcionamento de um Line é que o comprimento dela é maior que o comprimento de onda da frequência mínima que pode ser reproduzido.

A pressão mapa seguinte som do comprimento da linha é inferior ao seu comprimento de onda:

Isso, no entanto, a linha é maior que o comprimento de onda:

Frequência de resposta com base no número de caixas

Outra peculiaridade é que essas caixas empilhadas modificam a frequência



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de resposta completa do sistema eo que vemos no gráfico abaixo, que mostra uma média e altas freqüências. As altas frequências são inalterados. Isso depende do número de caixas, mas também o tamanho destes.

Resposta de Freqüência de acordo com parâmetros ambientais

Sabemos que a velocidade do som e que, portanto, a sua propagação varia conforme a temperatura, ou seja, os graus mais rápido. E há também a atenuação devido à distância e a absorção do ar. Mas este não é o único parâmetro ambiental que afeta o som, uma das mais importantes é a umidade relativa do ar, medido em percentagem. A interação desses fatores altera a resposta de freqüência do sistema, mas apenas na área aguda. Como mostrado em várias tabelas, altas temperaturas e baixa umidade atenuam as altas freqüências, o mesmo é verdade se a temperatura é baixa e há muita umidade.

Tomadas diferentes de um Line Array



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No Line Array é sempre recomendável a criação de vários processamentos, que é o agrupamento certo número de caixas de som para diferentes áreas. Você precisa ter o controle absoluto do nível, EQ e fase de cada tiro com respeito ao outro, pois é necessário o uso de processadores analógicos ou digitais, tais como BSS Omnidrive, XTA, DBX DriveRack ou MEYER LD3.

Programas de previsão e configuração do ACOUSTIC LINE ARRAYS

Finalmente, para a configuração correta de um line Array é necessário ter um programa de previsão que nos ajuda a escolher os ângulos entre as caixas. Quase todas as marcas têm seu próprio programa, ter previsão sem programa é praticamente impossível. Devemos ter em mente que o Line Array, tendo uma cobertura muito estreita vertical, um erro de poucos graus pode ter conseqüências graves e deixar uma área pública, sem local. Antes de adicionar som a um Line Array necessitaremos de ferramentas essenciais, como metro de distância a laser, inclinômetros digital ... O programa utilitário mais conhecida e uma das mais complexas para a predição acústica é a facilidade, o que permite concluir projetos, tendo em conta os materiais e superfícies.

Na vida real, onde precisamos fazer previsões sobre uma base diária, porque as excursões, estamos em um lugar diferente a cada dia, cada fabricante tem seu próprio programa, a maioria é feita em ambientes Excel ,como Ease Focus QSC, SoundVision de HEIL ACOUSTIC, Geosoft NEXO, Y-axis para ADAMSON Shooter ... e outros como Mapp on Line da MEYER SOUND, cujos gráficos ilustram este artigo e que mostra mapas de pressão sonora e de fase, e destrutiva interferência construtiva.

APLICABILIDADE (A quem oferecer)

Os Line Array tem várias aplicabilidades, igrejas, sistemas de sonorização ao vivo de grande e médio porte, barzinhos, casas de shows, DJ's, com um



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bom resultado e satisfação de quem já utiliza,um sistema convencional trazendo também praticidade em montagem,inteligibilidade,um som homogênio como se ouvisemos um falante somente casando todas as freqüências sem agredir aos ouvintes.

Tenha conhecimento da informação e fidelize seu cliente, pois assim ele sempre terá em você a

confiança e a fidelidade de estar com você em seus projetos!

Venda sonhos!Sonhar é sempre satisfazer o desejo mais intimo e puro daquele que deseja!



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