: архив : архив журнала "Звукорежиссер" : 2003 : #1

Советы бывалого: шествие линейных массивов
Дмитрий Сухин

Наверняка некоторые уже подзабыли "Советы бывалого", а поэтому напомню, на чем закончилась предыдущая статья. На запятой. На самой обыкновенной запятой. За ней была еще фраза. А несколько мыслей относительно in-ear мониторинга были заменены на цитаты моего коллеги по перу (но за пультом не замеченного). Чтобы закончить "Советы…", предлагается завершающая статья. Начнем её тем, что осталось за запятой:

"...Ну, а следующая наша встреча будет, видимо, последней. Мы, наконец-то, сядем за пульт в зале, прозвенит звонок, и с легким трепетом в душе, начнем концерт. Тихо-тихо…"

Но... концерт придется задержать. За последнее время появилось новое поколение концертной акустики, на которое необходимо отреагировать, а кое-что прокомментировать и уточнить. Еще за это время я перешел в компанию, занимающуюся дистрибьюцией и прокатом акустических систем немецкой фирмы KS. Уже прошло достаточное количество мероприятий с их использованием, сформировались впечатления, а поэтому, исходя из сложившегося опыта, будут затронуты и технические аспекты работы на аппарате высокого класса.

О каком новом поколении концертной акустики идет речь? Это новшество, начинающее шуметь в прямом смысле, называется системы линейных массивов (Line Array). В свою очередь, линейные массивы подразделяются на прямолинейные массивы (те самые line array) и "криволинейные" (J-array). Большинство теоретических выкладок, которые справедливы для всех линейных массивов, читатель может найти в двух предыдущих номерах журнала в статьях об аппарате французской фирмы L-ACOUSTICS.

Строго говоря, L-ACOUSTICS была отнюдь не первой в создании линейных массивов, а сегодня является далеко не единственным их производителем. Просто так случилось, что дистрибьютор - фирма LPD - решилась на известный коммерческий риск, и первой привезла в Россию один из самых дорогих брэндов, а наша, пожалуй, самая сильная прокатная компания Live Sound тоже пошла на такой же коммерческий риск, закупила и поставила в прокат эту систему. А куда деваться? Многие зарубежные звезды уже требуют в своих райдерах линейные массивы, и это объективно для больших площадок и открытых пространств.

Однако, буквально несколькими днями раньше, в Москве произошли еще два события, которые нельзя игнорировать. Это концерты Алсу и Роберта Планта, прошедшие с перерывом в один день. Естественно, это были два совершенно разные мероприятия, но проходили они на одном и том же аппарате, поэтому с технической точки зрения рассмотрим их одновременно. Аппарат предоставил Александр Балабан, звукорежиссер Алсу. Это был, видимо, первый случай, когда гастролер такого ранга, как Роберт Плант, работал на акустике российского производства, и не поморщился. К тому же, это был едва ли не первый случай использования линейных массивов в зале спорткомплекса "Олимпийский". Отфильтруем традиционную вежливость англичан и приведем мнение: "Это был лучший аппарат за весь тур, а проехали мы всю Европу, кроме Польши и Германии! Особенно понравилась очень легко управляемая середина".

Известные фирмы почти одновременно представили свои версии линейных массивов - Electro-Voice, JBL, Meyer Sound, Adamson и т.д. У многих есть свои "изюминки", но все они работают по одним принципам, которые были сформулированы еще в середине ХХ века, и описание их можно найти во многих, даже ещё советских учебниках электроакустики (к примеру, М.А. Сапожков "Звукофикация открытых пространств").

Групповой линейный излучатель

Прежде чем высказать собственные впечатления и наблюдения, уточним некоторые технические моменты. В статьях, посвященных L-ACOUSTICS, были сформулированы многие принципы построения линейных массивов, но не все. Дополним, а заодно и полистаем старые книжки. Из них узнаем, что впервые принципы линейных массивов (в частности те, о которых говорится в статьях о L-ACOUSTICS) появляются в работах Лео Беранека в 1954 и Гарри Олсона в 1957 году. Там, за океаном, в те годы были в моде открытые "драйв-ины" - кинотеатры-площадки с огромными экранами, куда зрители заезжали прямо на автомобилях и смотрели фильмы не вылезая из машин, а заодно там же занимаясь и… Да, да, многие известные ныне музыканты родились благодаря тем самым кинотеатрам. Озвучивались "киноавтостоянки" так называемыми групповыми линейными излучателями (ГЛИ).

Конечно, это были лишь прообразы современных линейных массивов, и сделаны они были в виде одиночной колонки, где широкополосные громкоговорители располагались вертикально в линию. С середины 60-х годов нашим заводом "Кинап" выпускалась колонка 30А130, стоявшая в тогдашних кинотеатрах, и выдававшая вполне пристойный по тем временам звук, доходивший до самых последних рядов. Да и сейчас подобные ГЛИ можно увидеть в каких-нибудь еще не переоборудованных конференц-залах, в парках, на стадионах. Кстати, если я не ошибаюсь, на столбах парка "Сокольники" еще висят подобные "раритеты".

Что касается L-ACOUSTICS, то я не склонен умалять роль этой фирмы в сегодняшнем шествии линейных массивов по площадкам мира, следует внести лишь некоторые уточнения. В сентябре 1984 года французский ученый, доктор физики, специалист по теории элементарных частиц, Христиан Хейл, для которого акустика была всего-навсего хобби, решил свое увлечение поставить на коммерческую основу и попытаться сделать из него что-нибудь путное. Вот так во Франции образовалась компания L-ACOUSTICS. Тогда, правда, ни о каких линейных массивах речь не шла. Компания выпускала вполне традиционные по тому времени акустические системы, но сам Хейл не прекращал свои исследования. В 1992 году Хейл выступил с докладом на очередной сессии AES, где впервые систематизировал все сведения, касающиеся групповых линейных излучателей, присовокупив сюда исследования Олсона, Беранека и других, назвав всю систему сведений Wavefront Sculpture Technology (WST), пять основных принципов которой описаны в статье о L-ACOUSTICS. Таким образом, повторю, это не столько изобретение, сколько грамотная и подробная систематизация всех исследований, имевшихся ранее.

В мае 1993 года миру был представлен волновод V-DOSC. Немного об этом. DOSC-волновод не что иное, как щелевая акустическая линза, прообраз которой можно было видеть в старых студийных мониторах JBL. Ранее, когда теория ГЛИ уже существовала, не имелось технологий, позволяющих выполнить то самое первое условие WST - создать фронт ВЧ-волны необходимой формы. Не было электронных фазокомпенсаторов, о цифровых процессорах тогда еще никто не слышал, не было и других, чисто акустических вариантов решения проблемы. Разные фирмы ныне используют различные варианты: это и электронные, "зашитые" в каждый активный модуль линейного массива фазокомпенсаторы (Meyer Sound), другие формы акустических линз и планарные излучатели, например те самые ленточные "пищалки", которые небезуспешно производит датская фирма Stage Accompany. Малоизвестная у нас американская компания SLS выпускает линейные массивы целиком на планарных СЧ/ВЧ-излучателях, соответственно, это массив свободен от рупоров, волноводов и связанных с ними проблем некогерентности в самой ближней зоне, и V-DOSC здесь тоже не исключение. (Кстати, любители отечественного Hi-Fi могут припомнить колонки 25АС "Амфитон" с теми самыми ленточными планарными так называемыми "изодинамическими" ВЧ-излучателями).

Везде в литературе упоминается "цилиндрическая волна". Что это такое и что из этого следует? Вспомним, еще совсем недавно все пытались достичь плоской волны, которая и считалась идеальной. Идеальным решением плоскую волну можно считать в абсолютно открытом пространстве, то есть пространстве, лишенном не только потолка и стен, но и пола со всеми креслами, где сидят слушатели, ради которых, собственно, все и затевается. Цилиндрическая же волна означает минимальное рассеяние звука в вертикальной плоскости.

Еще раз заглянем в книгу Сапожкова: "Если два громкоговорителя поставить вплотную друг к другу, то соответствующая им диаграмма направленности по ширине вдвое сжимается, а именно: при установке громкоговорителей друг на друга сжимается диаграмма направленности в вертикальной плоскости, а при установке рядом - в горизонтальной. При этом для идентичных по параметрам громкоговорителей уровень на оси возрастает на 6 дБ (звуковое давление возрастает вдвое). Если громкоговорители расположить далеко друг от друга (больше максимальной длины волны), то уровень увеличивается только на 3 дБ".

Вот то зерно, откуда выросли линейные массивы, и одновременно объяснение того, что "веерное" построение кластеров акустических систем - не лучшее решение.

Вначале разберемся со вторым - почему не лучшее? Что мы дружно делали раньше? Ставили колонки веером в надежде расширить диаграмму направленности по горизонтали. Вспомним: "при установке рядом… диаграмма направленности сжимается… в горизонтальной плоскости". Сжимается в горизонтальной! Таким образом, сталкиваются два взаимоисключающих фактора. Плюс к этому теряли на давлении, увеличивались интерференционные искажения, росли потребляемые мощности… Поскольку диаграмма направленности в вертикальной плоскости не изменялась, и определялась конфигурацией рупора СЧ/ВЧ-драйвера, впустую озвучивали потолок, и падал КПД всей системы. Тогда ставили эквалайзеры, и с их помощью боролись с теми самыми "потолочными" отражениями, которые в значительной степени и определяют резонансы зала…

Тупик… Некоторые фирмы, в частности, KS, делают несимметричные в вертикальной плоскости рупоры, уже в конструкции колонок закладывают наклон вниз от горизонтали оси СЧ/ВЧ-драйверов - это дает некоторый эффект, но все же, все же… (Замечу, что когда я ездил на гастроли и видел колонки, расставленные веером в широком зале, то нередко заставлял местных прокатчиков, к их изумлению, разбирать всю эту "красоту" и ставить колонки друг на друга. Не обходилось и без конфликтов, но зато после концерта мои оппоненты спрашивали: "Как Вам удалось так озвучить наш ужасный зал?" "Да, вот на досуге старые книжки листаю", - скромно отвечал я).

Диагональная направленность прямолинейного массива

Диагональная напрвленность криволинейного массива

Основное преимущество линейных массивов, не отмеченное в предыдущих статьях, - это "схлопывание" диаграммы направленности в вертикальной плоскости.

У лучших систем вертикальное рассеивание не превышает пары градусов. Естественно, на разных частотах форма диаграммы направленности как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях различна.

Еще выдержка из книги Сапожкова: "…при установке громкоговорителей друг на друга диаграмма направленности сжимается вдвое в вертикальной плоскости". Отсюда можно прикинуть, сколько колонок надо сцепить в такую вертикальную "колбасу", чтобы получить требуемый угол в вертикальной плоскости. Представим, к примеру, что у одной колонки, входящей в линейный массив, угол вертикального рассеивания составляет 20°. Тогда у двух колонок 10°, у четырех - 5°, а у восьми - 2,5°. Вот откуда вытекает требование разработчиков линейных массивов, что ставить следует не менее восьми штук на сторону. Только тогда линейный массив действительно имеет право так называться.

На практике это дает то, что мы перестаем тратить энергию на бессмысленный "обстрел" потолка, и можем сформировать вполне "предсказуемый" звуковой луч в нужном направлении. Следует заметить, что, сколько ни строят в нашей стране залов различного назначения, одной из главных проблем является потолок - источник паразитных отражений, с которыми при озвучивании залов приходится тем или иным способом воевать. Как его ни рассчитывают, все выходит "как всегда" - строители кивают на разработчиков, разработчики на прорабов - "не те материалы применили". Концов не найти, а потолок так и висит всю жизнь черной тучей. Я уж не говорю о тех залах, где о потолке не думали вообще, - спорткомплексе "Олимпийский", других спортсооружениях. Счастливое и редкое исключение - Большой театр. Потолок там - это дека хорошо настроенного инструмента. Интересно будет посетить недавно "приоткрытый" (и закрытый на доделки) Московский Международный Дом музыки, когда там все утрясется…

Отвлеклись… В статье о L-ACOUSTICS перечислен ряд условий формирования линейных массивов. Как уже сказано, условия справедливы не только для L-ACOUSTICS, а для линейных массивов вообще, и справедливы они для так называемой "ближней зоны". Также справедлив только для ближней зоны самый главный эффект линейных массивов - уменьшение звукового давления на 3 дБ с удвоением расстояния, против 6 дБ у традиционных акустических систем. Не надо пугаться термина "ближняя зона": для студийных NS 10 это - полтора-два метра, а для линейных массивов критическая дистанция, то есть граница между ближней и дальней зонами, зависит от частоты и рассчитывается по формуле, выведенной Марком Уредой, инженером все той же JBL:

где: L_крит - искомая критическая дистанция, L_{массива} - длина линейного массива, F - частота. Формула дана в футах, поэтому для расчета в метрах необходимо перерасчет (1 фут = 0, 3048 м).

Отсюда, например, для частоты 100 Гц при длине массива 9 метров ближняя зона составляет всего 12 метров, зато для частоты 10 кГц - уже 1190 метров. Это означает, что при использовании линейного массива с увеличением расстояния увеличивается соотношение высоких частот к низким, что, однако, компенсируется естественным затуханием высоких в воздухе. Это означает также, что для очень больших длин волн (очень низких частот) не выполняются условия ближнего поля даже для слушателей, находящихся всего в нескольких метрах от массива. За границей ближнего поля линейный массив начинает вести себя как точечный источник, и затухание с удвоением расстояния составляет 6 дБ.

При проектировании линейных массивов существуют общие рекомендации - добиваться фазовой когерентности и амплитудно-частотной линейности в диапазоне от 1 до 10 кГц (выше это уже не имеет смысла). Это связано с различной упругостью воздуха для разных частот. Для распространения низких частот упругость воздуха не представляет большой проблемы: вспомним, к примеру, как далеко, на многие километры, слышен басовитый гудок корабля. С увеличением частоты, после 10…12 кГц, упругость воздушных масс начинает играть все более заметную роль, и при любых технических ухищрениях "забросить" частоты выше 10 кГц на сколько-нибудь большое расстояние невозможно. А для того звучания, что называется clarity (ясность - прим. ред.), на расстоянии 500…700 метров тех самых 10…12 кГц вполне достаточно.

Массив в "Олимпийском"

Вернемся в спорткомплекс "Олимпийский". На московских концертах висело (раньше бы сказали "стояло") 120 кВт линейного массива, произведенного в Москве и продаваемого под торговой маркой SOUL.

Отличие от других концертов, когда висит другой "традиционный" аппарат, заключалось в том, что в данном случае не требовалась линия delay, необходимая для озвучивания дальних рядов. Delay - это, конечно, выход для больших площадок, но в его использовании есть масса тонкостей, которые в спешке, присущей всем концертам на этой площадке, не всегда учитываются. Линейный же массив, в силу своей "дальнобойности", обходится без дополнительной линии delay.

Аппарат состоял из 14 штук больших модулей, десяти малых и восьми субвуферов на каждую сторону. Большой модуль содержит два 15" динамика (1200 Вт RMS, 101 дБ чувствительности), четыре 6,5" СЧ-излучателя (1000 Вт RMS, 105 дБ), и два 1,5" ВЧ-драйвера (200 Вт RMS, 112 дБ). Малые модули озвучивали ближнюю зону - стоячий и VIP-партеры. Этот модуль меньше, проще, легче, и состоит из четырех 8" СЧ-драйверов (500 Вт RMS, 100 дБ) и и одного 1,5" ВЧ-драйвера (100 Вт RMS, 112 дБ). Субвуфер - это два 18"динамика (1400 Вт, 99 дБ). Обратите внимание, что приведены цифры характеристической чувствительности (1 Вт/1 м), максимальное давление измерить пока сложно - не изобрели еще измерительных микрофонов, выдерживающих большое давление. Если в фирменном паспорте какой-нибудь акустической системы указано максимальное давление, это, как правило, экстраполированное значение.

Все это хозяйство "питалось" цифровыми усилителями Powersoft DIGAM и управлялось dbx Drive Rack 480 от обычного ноутбука. Описываемый линейный массив несколько отличался от других большим углом раскрыва по горизонтали (100°), тогда как обычно этот угол составляет 90°. У малых модулей горизонтальный угол еще больше - 120°. Аппарат тоже имеет свою оригинальную деталь - запатентованный ВЧ-волновод. Так что, не только "там" умеют изобретать! Модули снабжены довольно простой системой подвеса и изменения углов между ними. Для озвучивания передних рядов массив делают криволинейным (J-образный), либо применяют специальные нижние модули с несимметричной диаграммой вертикального рассеивания - такие делают Electro-Voice, Adamson и некоторые другие фирмы.

Теперь - собственные слуховые впечатления. Пульт стоял довольно высоко. На этом месте звук производил впечатление хорошего, мягкого, разборчивого, студийного. Ничто не "торчит", не раздражает. Измеритель давления показывал 125 дБ, на индикаторах пульта - 0 дБ. Походил по залу - очень хорошая равномерность по ширине. По высоте тоже неплохо, кроме последнего яруса под самой крышей: маленько не рассчитали тот самый J-изгиб. Но так было на концерте Алсу, а на концерте Планта немного "подогнули" - и стало лучше.

Таковы мои впечатления. Тем же, кто привык, чтобы на концертах "грело почки, отрывало уши и било в живот", этого звука было мало. Ну, тут не аппарат надо слушать, а сначала пройти врачебный осмотр, и потом, если полегчает, посетить несколько концертов в Консерватории. А еще была исключительно визуальная неожиданность: обычно входишь в зал, еще ничего не происходит, но уже видишь горы порталов и предвкушаешь - будет хорошо, громко. Здесь же, напротив, порталов почти не видно, а за игрой света и вовсе…

Малые линейные массивы

Последнее. Что есть линейный массив? Мода? Панацея от всех бед, призванная исправить недостатки помещений, непрофессионализм артистов и неповоротливость звукорежиссеров? Думаю, ни то, ни другое. Появилась новая технология, которая скоро займет свое место. Место ей уготовано немалое, поскольку эта технология и рассчитана сегодня на большие залы и открытые площадки. Традиционные системы пока будут жить, но решать менее масштабные задачи. Таким образом, некоторое время, как водится, будет мирно сосуществовать старое и новое. Но уже сейчас появились линейные массивы, предназначенные для малых залов и устанавливаемые нетрадиционно.

На основе цифровых технологий фирма Durham ведет интенсивные исследования и разработки акустических систем с управляемой диаграммой направленности.

Что делать? Следить за мировым прогрессом, не костенеть душой, умом и телом, повышать техническую грамотность, "культуру слуха" - пора уже вводить такой термин - и соображать самим!

До следующих встреч!