Πώς να καθορίσεις τη μέγιστη απόδοση ήχου.

Ένα ηχητικό σύστημα πρέπει να είναι έτσι σχεδιασμένο, ώστε να αποδίδει το μέγιστο SPL στην θέση ακρόασης που έχουμε επιλέξει-οριοθετήσει. Σε γενικές γραμμές, ένα επαγγελματικό ηχείο θα πρέπει να είναι ικανό να παράγει έναν ήχο, το επίπεδο του οποίου να είναι σε υψηλότερο επίπεδο από το επίπεδο του background θορύβου κατά 15-25dB και να μπορεί να διατηρεί σταθερό το επίπεδο αυτό. Στην περίπτωση που το επίπεδο θορύβου είναι χαμηλότερο των 45 dB SPL, το ηχείο θα πρέπει να είναι ικανό να παράγει συνεχόμενο ήχο των 75 dB SPL στην περιοχή που διανέμεται ο ήχος –σημείο ακρόασης και με κορυφές που να φτάνουν στα 10-20 dB υψηλότερα, και οι οποίες να μην παρουσιάζουν παραμόρφωση. Όπως έχουμε ήδη αναφέρει στο προηγούμενο άρθρο, το οποίο φέρει τίτλο «Τεχνικά χαρακτηριστικά των ηχείων», η ευαισθησία ενός ηχείου είναι η ακουστική ένταση (dB), που παράγει ένα ηχείο σε απόσταση 1m, όταν αυτό έχει τροφοδοτηθεί με ηλεκτρική ισχύ 1W. Επομένως η ευαισθησία μπορεί να χρησιμοποιηθεί προκειμένου να υπολογιστεί η ένταση του ήχου που παράγεται, υπολογίζοντας τις αποστάσεις από την πηγή και την ισχύ. Τα χαρακτηριστικά που απαιτούνται προκειμένου να υπολογιστεί η Maximum SPL ενός ηχείου είναι τα εξής:

• Η μέγιστη συνεχόμενη ονομαστική ισχύ(maximum continuous power rating) του ηχείου/ μετασχηματιστή
• Η ονομαστική ευαισθησία του ηχείου (dB SPL 1W @1m)
• Η απόσταση που υπάρχει μεταξύ του ακροατή και του ηχείου

Χρησιμοποιώντας τις παραπάνω τρεις παραμέτρους, μπορεί να υπολογιστεί η μέγιστη απόδοση ενός ηχείου. Για παράδειγμα, θα εξετάσουμε μια κόρνα ανακοινώσεων, η οποία έχει κατασκευαστεί ώστε να είναι κατάλληλη για εξωτερική χρήση. Θεωρήσουμε ότι απαιτούνται κατά μέσο όρο 90 dB SPL για μια απόσταση 25m περίπου από την πηγή- κόρνα. Έστω ότι έχουμε μια κόρνα με 30W η οποία έχει ευαισθησία 112 dB, σε απόσταση 1m, (1W @1m). Για να έχουμε ανοχή (headroom) σε σύντομες κορυφές χωρίς παραμόρφωση προσθέτουμε 6dB SPL στα 90dB, οπότε σύνολο 96dB.

Πόση ισχύ απαιτείται προκειμένου να φτάσουμε την ακουστική πίεση- ένταση ήχου 96dB;

Η καθορισμένη ευαισθησία είναι 112 dB 1W @1m. Χρησιμοποιώντας το διάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται η αλλαγή του επιπέδου ευαισθησίας σε σχέση με την απόσταση, μπορεί κανείς να διαπιστώσει πόσο μειώνεται το επίπεδο αυτό (27.71dB) άρα 28dB στην απόσταση των 25m, συγκρίνοντας το με τις αρχικές τιμές οι οποίες λάμβαναν χώρα στο 1m.

Το διάγραμμα μας δείχνει ότι η μείωση των 28 dB στην απόσταση των 25m με την κόρνα σε λειτουργία 112 dB με ισχύ 1W @1m θα αποδίδει ένταση 112-28=84dB SPL στα 25μ. Αυτό είναι 12 dB μικρότερο από το επιθυμητό επίπεδο που έχουμε υπολογίσει των 96dB SPL.

Χρησιμοποιώντας αντίστοιχα το διάγραμμα όπου απεικονίζεται η αλλαγή της ευαισθησίας σε συνάρτηση με την ισχύ, μπορεί κανείς να υπολογίσει πόση ισχύ απαιτείται ( περίπου 16W) προκειμένου να αυξηθεί το επίπεδο της ακουστικής πίεσης- ένταση ήχου κατά 12dB.

Άρα προσθέτοντας στην αρχική ευαισθησία 112 dB 1W @1m τα 12dB που προστίθενται χάρις στην αθηξημένη ισχύ τών 16W θα έχουμε συνολική ακουστική πίεση – ένταση ήχου 124db @ 1m άρα 84dB+12dB=96dB.

Ποια είναι η μέγιστη μακροπρόθεσμη μέση ικανότητα αναπαραγωγής ήχου του ηχείου στα 25m;

Η μακροπρόθεσμη μέση τιμή ισχύος (αντοχή σε ισχύ του πηνίου) της κόρνας μας είναι 30W. Χρησιμοποίησε το παρακάτω διάγραμμα όπου απεικονίζεται η αλλαγή της ευαισθησίας σε συνάρτηση με την ισχύ για να βρείτε την μέγιστη ακουστική ισχύ – ένταση ήχου οδηγούμενη από ισχύ των 30W με σημείο αναφοράς απόστασης του 1m. Προσθέτοντας λοιπόν 112dB + 15dB = 127dB SPL @ 1m. Διάγραμμα με απόσταση.

Διάγραμμα αλλαγής ευαισθησίας σε σχέση με την απόσταση

Διάγραμμα αλλαγής ευαισθησίας σε σχέση με την ισχύ

 

 

Γωνία Κάλυψης ενός Ηχείου

Γωνία κάλυψης ενός ηχείου καλείται η περιοχή εντός της οποίας η SPL δεν μειώνεται περισσότερο από 6dB από την εμβέλεια λειτουργίας του (on-axis) σε συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων. Η επιθυμητή γωνία κάλυψης για ένα ηχείο εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως για παράδειγμα από το είδος του ηχείου, την διάταξη και των συνολικό αριθμό των ηχείων που χρησιμοποιούνται, από την απόσταση μεταξύ των ηχείων, καθώς και την ακουστική του περιβάλλοντα χώρου. Κανονικά, συστήματα διανομής ήχου και τα ηχητικά συστήματα για background μουσική απαιτούν ηχεία με μεσαία-μεγάλη διασπορά (γωνία κάλυψης ≥60°). Στην περίπτωση που τα ηχεία είναι τοποθετημένα κοντά στους ακροατές, όπως για παράδειγμα συμβαίνει σε ένα χαμηλοτάβανο δωμάτιο ή σε εκκλησιαστικούς ναούς κοντά στους ακροατές, τότε η μεγάλη διασπορά είναι ιδιαίτερα επιθυμητή (γωνία κάλυψης ≥100°).

Απόκριση Συχνοτήτων ηχείων

Mls μέτρηση

Με τον όρο απόκριση συχνοτήτων αναφερόμαστε στο εύρος των συχνοτήτων, όπου λειτουργεί το ηχείο, το οποίο συνήθως μπορεί να μεταβάλλεται σε ένταση ανά συχνότητα. Για παράδειγμα, η απόκριση συχνοτήτων για ένα επαγγελματικό studio monitor είναι συνήθως 35Hz-18KHz +/-3dB. Αυτό σημαίνει ότι έχοντας είσοδο σήματος απόλυτα σταθερό χωρίς καμία διακύμανση στην είσοδο του ηχείου στο φάσμα από 35Hz έως 18KHz έχουμε διακυμάνσεις ακουστικής έντασης στις συγκεκριμένες συχνότητες οι οποίες είναι μεταξύ +3dB από το σημείο των 0dB & -3dB από το σημείο των 0dB, δηλαδή 6dB συνολική διακύμανση. (βλέπε παρακάτω παράδειγμα απόκρισης συχνότητες). Σε γενικές γραμμές, ένα πιο ευρύ φάσμα απόκρισης συχνοτήτων ενός ηχείου υποδηλώνει την αναπαραγωγή ήχου υψηλής ευκρίνειας (Hi Fidelity). Ο περιορισμός του εύρους της απόκρισης συχνοτήτων (το οποίο μπορεί κανείς να επιτύχει με την ενεργοποίηση πχ των φίλτρων low-cut) μπορεί να λειτουργήσει ως πλεονέκτημα σε περιπτώσεις, όπου:

• Θέλουμε να αποφύγουμε το φαινόμενο υπερκάλυψης χαμηλών συχνοτήτων – masking, το οποίο συμβαίνει κατά κόρον σε χώρους με μεγάλες ανακλάσεις.
• Θέλουμε να αυξήσουμε το headroom του συστήματος και κατά συνέπεια να αποφύγουμε την παραμόρφωση στα υψηλά επίπεδα.
• Να πάρουμε το μέγιστο της σχέσης κόστους –απόδοσης

Μέτρηση rta

 

Παρακάτω ακολουθούν κάποιες οδηγίες για την απόκριση συχνοτήτων και οι οποίες αφορούν σε συγκεκριμένες εφαρμογές ηχητικών συστημάτων και για συγκεκριμένους χώρους εγκατάστασης:

• Συστήματα ανακοινώσεων (με ή χωρίς σήματα emergency), τα οποία χρησιμοποιούνται μόνο για ομιλία σε θορυβώδη περιβάλλον : 350Hz-5KHz
• Συστήματα μόνο για ομιλία σε εσωτερικούς χώρους : 120Hz-10KHz
• Συστήματα χαμηλής έντασης μουσικής background music : 100Hz-10KHz
• Foreground music, υψηλής ποιότητας background music, εφαρμογές ήχου, bar/club, café, DJs,fitness clubs, αίθουσες δεξιώσεων, κέντρα διασκέδασης και συστήματα παρουσίασης: 80Hz (ή χαμηλότερα)-16KHz (ή υψηλότερα). Επιτυγχάνοντας την πολυπόθητη χαμηλή απόκριση συχνοτήτων ίσως απαιτείται η χρήση ενός subwoofer ώστε να πετύχουμε υψηλής ποιότητας αποτέλεσμα σε ένα ηχείο.