Правильное размещение PA сабвуфера: Четкий, насыщенный бас придает многим концертам и диджей-сетам необходимую энергию и доставляет истинное удовольствие. Чтобы обеспечить такое звучание даже на небольших мероприятиях, этот материал предлагает как базовые знания, так и практические советы по оптимальному размещению сабвуфера.
Однако, чем дольше вы углубляетесь в эту тему, тем сложнее она кажется. Хорошее басовое звучание зависит от множества факторов, некоторые из которых даже не связаны напрямую с самими сабвуферами, а скорее с типом мероприятия, для которого мы должны обеспечить качественный звук. Поэтому имеет смысл заранее продумать выбор подходящего оборудования.
Размещение сабвуфера: Контрольный список для выбора
- Какие требования предъявляются к уровню баса?
- Как обеспечить максимально равномерное покрытие басом зоны для зрителей?
- Какие варианты установки доступны и какой из них подходит для шоу и площадки?
- Есть ли ограничения по уровню звукового давления (SPL)?
- Должна ли басовая область иметь направленность, чтобы сцена оставалась максимально «свободной от баса»?
Ищете ответы? Тогда следующие советы могут быть полезны…
Ненаправленное размещение (всенаправленное)
Обычный сабвуфер, с акустической точки зрения, является особенным устройством, которое иногда производит странные эффекты. Поэтому с ним бывает трудно справиться. Верхние акустические системы, напротив, гораздо проще в обращении в отношении распространения звука. Они подчиняются законам геометрической акустики. Это звучит сложно, но описывает довольно простой факт. Высокочастотные звуки ведут себя как световые лучи, и в оптике действует эмпирическое правило: угол падения равен углу отражения.
Или, если привести пример из садоводства: если я широко открываю насадку шланга при поливе цветов, я создаю широкую струю воды, которая не бьет далеко. Если я сужаю насадку, струя становится компактнее, давление воды увеличивается, и, следовательно, увеличивается дальность. То же самое достигается акустически с помощью соответствующих высокочастотных рупоров. Если мне нужно озвучить зал, который скорее длинный, чем широкий, я предпочту верхнюю систему, высокочастотный рупор которой излучает под углом 60° по горизонтали. Если зал не очень глубокий, но широкий, выбирают колонку с рупором 90°. Цель всегда состоит в том, чтобы направить как можно больше прямого звука в зону зрителей и как можно меньше — на боковые стены, потолок и сцену.
То же самое относится и к использованию сабвуферов. Только низкочастотный диапазон не подчиняется законам геометрической акустики. Басы обычно излучают всенаправленно (сферически) и, кроме того, обладают свойством огибать препятствия, таким образом, не работают по принципу «угол падения равен углу отражения». Это не всегда является проблемой. Все зависит от того, какая басовая производительность требуется для мероприятия. Если у вас всего два сабвуфера, у вас все равно есть несколько вариантов размещения и производительности баса.
Места, которых следует по возможности избегать
Из-за большой длины волны басовых сигналов сабвуферы лучше всего работают, когда они размещены на значительном расстоянии от акустически жестких границ помещения (таких как стены). В противном случае эти жесткие (отражающие) границы помещения в сочетании с низкочастотными динамиками неизбежно создадут деструктивные интерференции, которые негативно повлияют на звук. Есть три варианта размещения, которых следует избегать. Начнем с установки басов под сценой. Конечно, это экономит место и, при использовании на открытом воздухе, защищает от дождя. Всенаправленные басы излучают энергию в стороны, вверх и назад. Таким образом, подиумы сцены неизбежно будут создавать нежелательные отражения. Кроме того, пустое пространство под полузакрытой сценой может действовать как большой резонатор, что создает очень расплывчатый, «гудящий» звук и вызывает сильное просачивание баса на сцену.
Размещение сабвуфера: Также проблематичны сцены, встроенные в стену. Для басов остается только место перед жесткой бетонной или каменной стеной. Это может привести к резко неравномерной частотной характеристике, так как отражения от стены неизбежно смешиваются с выходом басов. Из-за разных времен задержки неизбежно возникают интерференции.
Если сабвуферы не могут быть размещены по-другому, можно попробовать направить их с небольшим расстоянием в сторону сцены. Это выглядит странно, но может быть выгодно с точки зрения звука и производительности.
Вопрос о «громче»
Особенно в небольших помещениях или барах углы комнаты часто используются для размещения сабвуферов. Часто это место свободно, и низкочастотные динамики не мешают работе. С акустической точки зрения, однако, это наихудшее место с точки зрения качества воспроизведения. В углах комнаты наблюдается высокое накопление давления. Сабвуфер здесь чрезвычайно сильно возбуждает комнатные моды, которые в сочетании с выходом сабвуфера образуют гудящее общее звучание. Установка в углу увеличит общую отдачу в басовой области на 3-6 дБ. Столько бесплатного усиления дает нам комната. Однако с точки зрения звука это редко является откровением, поэтому такого размещения, как правило, следует избегать. Гораздо более выгодными являются следующие варианты размещения.
Размещение сабвуфера: Распространенные схемы
Без сабвуфера
Признаться, это немного странно — предлагать «нулевую диету» в мастер-классе по сабвуферам в качестве первого совета. Но имеет смысл задать себе вопрос: «Какая у меня задача по озвучиванию и какие аудиосигналы меня ожидают?». Модерация, дискуссии, акустический концерт с вокалом и классической гитарой — в редких случаях такие мероприятия выиграют от использования сабвуфера. Мощные 12/1-дюймовые верхние системы должны обеспечивать достаточный низкий диапазон для таких случаев. С сабвуфером пришлось бы обрезать большинство сигналов с помощью фильтра низких частот, и это не дало бы большого выигрыша.
Размещение сабвуфера: Схема 2:1
Две верхние колонки и один сабвуфер – это трио особенно востребовано, когда возможности транспортировки ограничены, а требования к низкочастотному диапазону умеренные. Что касается расстановки, наиболее распространенный вариант – размещение верхних колонок слева и справа на стойках у сцены/диджей-сета, а сабвуфера – посередине между ними. Часто бывает полезно задержать сигнал на верхних колонках с помощью линии задержки. Этот процесс называется «Time Alignment».
Классическая сателлитная PA
Стерео-сателлитная PA, вероятно, является наиболее распространенным вариантом установки компактной PA-системы. Она предлагает множество преимуществ, но с точки зрения равномерного распределения баса не является лучшим решением. Но сначала о преимуществах. Стерео-сателлитная PA состоит из одного сабвуфера с распоркой, на которой установлен сателлит. Мы устанавливаем такую пару слева и справа от сцены и радуемся, что нам не нужно возиться с громоздкими акустическими стойками. Кроме того, требуется минимальное пространство, верхняя колонка и сабвуфер находятся близко друг к другу и, как правило, не требуют дополнительной временной коррекции.
Кроме того, при такой установке протяженность кабелей ограничена, и все выглядит вполне профессионально. Что еще можно желать? Ну, если прислушаться к распределению звука сабвуферов в помещении, становится заметно, что оно далеко не сбалансировано. Диагноз: бас суммируется в центре, а слева и справа от центральной оси наблюдаются местами сильные подавления. Таким образом, для слушателей, стоящих в «энергетической аллее» (в центре), звук кажется насыщенным, а для публики по краям — значительно менее плотным.
Размещение сабвуфера: 2 + 3 = Бас (монокластер)
Есть ли простое решение этой проблемы? Да, по сути, это комбинация предложений 2 и 3. Это означает, что верхние колонки остаются стоять на стойках слева и справа, а оба сабвуфера объединяются в монокластер по центру сцены. Верхние колонки затем задерживаются, и басовая область становится значительно более сбалансированной. Площадь установки и трудозатраты на подключение немного выше, но тот, кто готов обменять это на более однородное распределение баса, с удовольствием пойдет на эти дополнительные усилия.
Направленное размещение, или Сабвуферные массивы
Описанные выше варианты размещения часто применяются на практике и подходят для самых разных сценариев. Но разве не было бы здорово, если бы можно было управлять излучением сабвуферов так же, как и у верхних колонок? Хорошая новость: да, это возможно. Плохая новость: это не так просто.
Размещение сабвуфера: Кардиоидное размещение
Во всех рассмотренных до сих пор вариантах размещения акцент делался на распределении баса в зоне для зрителей. Но как обстоят дела на сцене? Как мы уже знаем, сабвуферы излучают всенаправленно до примерно 200 Гц. Но что это на самом деле означает? В сущности, поведение излучения басов можно сравнить с полярными диаграммами микрофонов. Всенаправленное излучение у сабвуфера на практике означает, что бас излучает свой сигнал во все стороны (360 градусов). Подобно микрофону с круговой диаграммой направленности, который одинаково громко улавливает звук со всех сторон.
Микрофон с кардиоидной диаграммой направленности, напротив, гораздо слабее улавливает обратный звук, чем сигнал, поступающий спереди. Классический пример применения: вокальный микрофон (например, Shure SM58), стоящий прямо перед напольным монитором, должен иметь кардиоидную диаграмму направленности, чтобы слишком много звука монитора не попадало обратно в микрофон и, в худшем случае, не вызывало обратной связи.
То же самое относится к сабвуферам перед сценой. Существует множество причин (неприятное просачивание звука, жалобы жителей и т. д.), по которым низкочастотные динамики должны излучать как можно меньше звука на сцену и как можно больше — в зону для зрителей. Нельзя ли просто создать направленность, как у кардиоидного микрофона? Кардиоидное (почкообразное) размещение, безусловно, возможно.
Однако для этого требуются два идентичных сабвуфера и возможность независимой настройки обоих сабвуферов. Либо сабвуферы активны и оснащены свободно настраиваемым пользовательским DSP, либо они управляются через систему управления акустикой (PA-контроллер), причем каждый со своим отдельным выходным каналом контроллера и собственным каналом усилителя мощности.
Как работает кардиоидный сабвуферный массив (CSA)?
На излучение сабвуферов влияют четыре основных параметра: расположение и расстояние между басами, выходной уровень, полярность и временная задержка (time alignment). Если правильно манипулировать этими четырьмя параметрами, можно создать направленный кардиоидный басовый массив. На практике это означает, что уровень двух сабвуферов суммируется в направлении зрительской зоны, а за сабвуферами (в направлении сцены) уровень значительно ослабляется. И кто это изобрел? Гарри Ф. Олсен в 1973 году написал статью «Gradient loudspeakers», в которой описал принцип работы кардиоидной установки сабвуферов.
Размещение сабвуфера: На практике
… существует несколько способов создания кардиоидного эффекта. Также с точки зрения установки есть разные возможности в зависимости от количества доступных басов. Минимальная установка выглядит следующим образом: требуется как минимум два сабвуфера, которые располагаются рядом или друг над другом. Один сабвуфер направлен динамиком в сторону публики, другой — в сторону сцены. Сабвуфер, направленный в сторону сцены, задерживается на расстояние между двумя динамиками и его полярность меняется! Для этого на активных басах часто есть кнопка с надписью «180°, Phase, Polarity».
Либо полярность инвертируется в соответствующем выходе системы управления акустикой или усилителя мощности с DSP. Таким образом, создается подавление в сторону сцены и сложение в зону для зрителей. В конце концов, выходной уровень сабвуфера, направленного в сторону сцены, уменьшается на -3 дБ. Звучит здорово, не так ли? На самом деле, кардиоидная установка может быть решением проблем. Особенно, если музыканты жалуются на слишком много баса на сцене или жители рядом со сценой чувствуют себя обеспокоенными из-за избытка баса. Однако кардиоидный эффект имеет и небольшие недостатки. Эффект не одинаково силен на всем частотном диапазоне сабвуферов. Кроме того, полностью исключить артефакты в фазовой характеристике и импульсном отклике невозможно, поэтому кардиоидный басовый массив иногда может звучать немного более «косвенно».
Кардиоидный эффект – простой способ
Утверждение о том, что для кардиоидной установки требуется как минимум два сабвуфера, не совсем верно. Сегодня некоторые производители предлагают и однокорпусные сабвуферы с кардиоидной направленностью. Примером может служить QSC KS212C. Для таких конструкций одно является обязательным: они имеют как минимум два динамика, которые, по сути, имитируют поведение двух отдельных сабвуферов в кардиоидной установке. Преимущество: пользователю не нужно беспокоиться о настройке.
Эти сабвуферы по умолчанию излучают значительно тише назад. Но иногда хочется почувствовать басовую мощь и на сцене. На хип-хоп шоу меньше опасений по поводу просачивания баса, чем на классическом концерте, где контрабас и виолончель озвучиваются микрофонами. Поэтому было бы хорошо иметь в портфолио сабвуферы, которые можно легко использовать для обоих сценариев. Проще всего это реализовать с активными басами, которые могут предложить соответствующие пресеты в пользовательском DSP. Например, QSC KS118. Сабвуферы размещаются в соответствии с инструкцией, и загружаются подходящие кардиоидные пресеты, если на сцене возникает желание «меньше баса». В противном случае басы используются без кардиоидной функции, как это наиболее целесообразно для мероприятия.
Правильное размещение сабвуфера: Что еще?
Конечно, существует еще множество других басовых массивов и вариантов установки. Чтобы назвать лишь некоторые: «Зубчатая линия», «End Fire», «ICAD», «Tight Line», «Physical Sub ARC», «Delayed Sub ARC» или «Hybrid V-Array». Помимо всенаправленного излучения, подавляющее большинство этих массивов можно создать с кардиоидной или даже гиперкардиоидной направленностью. Однако для этого требуется немалый опыт и правильные инструменты. С одной стороны, эти массивы можно предварительно спланировать на компьютере с помощью программного обеспечения для моделирования (например, Ease Focus, Mapp 3D, SoundVision, ArrayCalc и т. д.).
На практике результаты моделирования необходимо проверять с помощью подходящего измерительного программного обеспечения (например, Smaart, SATLive, Open Sound Meter) и соответствующего измерительного оборудования. Ведь влияние акустики помещения на поведение сабвуферного массива можно смоделировать лишь с большим трудом. Звучит сложно? Так оно и есть. По сути, эти задачи входят в компетенцию «системного инженера». Он занимается планированием системы в соответствии с требованиями, контролем установки и измерениями на крупных концертах и фестивалях.
Это основа для максимально оптимальной производительности PA-системы и хорошего звука. Но, как мы видели, даже с небольшим количеством сабвуферов, благодаря правильным советам, можно добиться значительных улучшений даже на небольших мероприятиях. Удачи в размещении сабвуфера!
Полезные ссылки
- Калькуляторы Merlin van Veen
