Параболический громкоговоритель
Параболический громкоговоритель — это громкоговоритель , который стремится сфокусировать свой звук в когерентных плоских волнах либо путем отражения звука, выходящего из динамика динамика , в параболический отражатель, направленный на целевую аудиторию, либо путем расположения динамиков на параболической поверхности. Результирующий луч звука распространяется дальше, с меньшим рассеиванием в воздухе, чем у рупорных громкоговорителей , и может быть более сфокусированным, чем у громкоговорителей с линейным массивом , что позволяет направлять звук на изолированные цели аудитории. [1] Параболический громкоговоритель использовался для таких разнообразных целей, как направление звука на удаленные цели в центрах исполнительских искусств и на стадионах , для промышленных испытаний, для интимного прослушивания на музейных экспонатах и в качестве звукового оружия .
Технология
[ редактировать ]Параболический громкоговоритель может передавать звук дальше, чем традиционные громкоговорители. Сфокусированные волны параболического громкоговорителя имеют тенденцию рассеиваться в воздухе при уровне звукового давления примерно 3 дБ на удвоение расстояния, а не обычных 6 дБ, как у обычных громкоговорителей. [2]
Параболический отражатель
[ редактировать ]В параболическом отражающем громкоговорителе один или несколько динамиков устанавливаются в фокусе параболы , направленными от аудитории к параболической поверхности. [1] Звук отражается от параболической тарелки и оставляет тарелку сосредоточенной в виде плоских волн. Самая низкая частота, которую можно направить в узкий луч, зависит от размера параболической тарелки. [2] [ не удалось пройти проверку ] Громкоговоритель с параболическим рефлектором должен иметь диаметр, в два раза превышающий длину волны самой низкой желаемой частоты. [ нужна ссылка ] Таким образом, чтобы получить направленное управление частотами до 20 Гц , антенна должна иметь ширину более 113 футов (34 м).
К ограничениям громкоговорителей с параболическим рефлектором относится тот факт, что они сравнительно большие и громоздкие, а также имеют фиксированную ширину луча без возможности расширения или сужения диаграммы направленности без изменения кривизны тарелки. Ширина их луча шире для низких частот, чем для высоких, поэтому на периферии диаграммы направленности имеется область звукового покрытия, которая не получает всей силы высоких частот. [3] Кроме того, некоторые частоты отражаются более эффективно, чем другие, поэтому частотная характеристика будет неравномерной, если коррекция обработки аудиосигнала не применяется до того, как сигнал достигнет усилителя. [1] Наличие и расположение динамика не позволяет центру параболической тарелки отражать звук наружу, поскольку этот звук будет отражаться обратно в сам динамик. В некоторых конструкциях громкоговорителей в центре параболической тарелки вырезается отверстие или помещается демпфирующий материал, так что звук не отражается непосредственно на динамик громкоговорителя.
Параболический источник
[ редактировать ]Громкоговоритель может быть сконструирован с несколькими динамиками, расположенными на поверхности параболической тарелки. Этот тип громкоговорителей не отражает звук — он направляет звук прямо на аудиторию. [4] Как и в непараболических массивах драйверов, сигнал, поступающий к каждому из нескольких драйверов, может быть задержан в цифровом виде относительно его соседей, чтобы обеспечить управление лучом и, таким образом, отрегулировать точку прицеливания или диаграмму покрытия параболического массива без физического изменения его положения. или кривизна. [1]
Расходы на громкоговоритель с несколькими динамиками обычно выше, чем на параболическую тарелку рефлекторного типа из-за увеличенного количества компонентов динамиков и каналов усилителя. [1]
Звуковое оружие
[ редактировать ]Первым применением параболического отражателя для направления звуковой энергии в качестве оружия стал Luftkanone, разработанный немецкими военными во время Второй мировой войны . Его цель заключалась в том, чтобы излучать сфокусированный импульс звуковой энергии, направленный от земли к самолету над головой, и сбить самолет с неба. Система создания ударной волны звуковой энергии основывалась на горении метана и кислорода , с диапазоном частот 800–1500 импульсов в секунду. Параболический отражатель имел диаметр 3,2 метра (10,5 футов). [5] Как оружие он потерпел неудачу, прежде всего потому, что его дальность действия была недостаточной.
Современное звуковое оружие, такое как акустическое устройство дальнего действия (LRAD), использует несколько динамиков для увеличения звуковой мощности и может располагать их в плоской плоскости, а не на параболической поверхности. В таком оружии не используются параболические отражатели, которые обязательно ограничивают количество драйверов - большая площадь драйверов, направленных на отражатель, закроет параболическую тарелку.
Экспонаты музея
[ редактировать ]С 1986 года параболические громкоговорители разрабатываются для создания очень сфокусированного звукового поля для музейных экспонатов, чтобы каждый экспонат мог передавать звук только одному или двум посетителям музея. [1] без слишком больших помех и увеличения фонового шума. Типичная установка включает в себя одну параболическую тарелку, подвешенную над местом, где будут стоять люди, — звук направлен прямо вниз. В некоторых конструкциях используется тарелка с двойной фокусировкой, чтобы немного расширить звуковое поле за пределы идеальной плоской волны, в то время как другие включают в себя двойные динамики и усилители в полусферическом куполе для достижения степени стереофонического звука у слушателя. [6] Другие варианты использования этого типа громкоговорителей включают видеоигры и компьютерные киоски на торговых выставках и игровые автоматы . [7]
Публичное обращение
[ редактировать ]В 1997 году компания Meyer Sound Laboratories выпустила SB-1, 54-дюймовый (1370 мм) громкоговоритель с параболическим рефлектором, предназначенный для громкой связи и в качестве дополнения к обычным рупорным системам звукоусиления , для «прожекторов» на большие расстояния. [8] Его частотная характеристика составляла 500–15 000 Гц; область ниже 500 Гц должна была быть покрыта другими типами громкоговорителей. Выходная звуковая волна не была идеально плоской — она распространялась под узким углом в 10 °, так что на высоте 300 футов (91 м) зона покрытия представляла собой круг диаметром 53 фута (16 м) с уровнем звукового давления 110 дБ, зарегистрированным при это расстояние независимым критиком. [1] SB-1 был разработан для направления звука 100 дБ SPL на 500 футов (152 м) или 116 дБ SPL на 420 футов (128 м), в зависимости от атмосферных условий, что устраняет необходимость в динамиках задержки. [2] [9]
В 2002 году компания Meyer Sound выпустила SB-2, громкоговоритель с двойным усилением , в котором в качестве передней панели корпуса используется параболическая антенна . Немного меньший, чем SB-1, SB-2 использует 28 4-дюймовых (102 мм) динамиков, расположенных на поверхности параболы, в сочетании с коаксиальным рупором с 2-дюймовым (51 мм) горлом и 4-дюймовым (4-дюймовым) рупором. 102 мм) звуковая катушка . Подобно SB-1, SB-2 сохраняет контроль диаграммы направленности от 500 Гц до 16 кГц с углом рассеивания 20°, дополненным более широко рассредоточенным низкочастотным звуком вплоть до 130 Гц. Громкоговоритель предназначен для постоянной установки в зданиях с высокими потолками, таких как выставочные центры и аэропорты . [4]
Промышленные испытания
[ редактировать ]Параболический громкоговоритель можно использовать для проверки звукопоглощающих характеристик материалов, используемых для звукоизоляции . Параболический громкоговоритель направлен на испытуемый материал, а параболический микрофон используется для улавливания звука, обнаруженного на другой стороне материала. Разница между издаваемым и улавливаемым звуком анализируется для определения звукопоглощающих свойств материала. Узкая направленность параболического громкоговорителя и микрофона помогает уменьшить количество посторонних звуков, которые могут исказить результаты испытаний. [10]
Звуковая скульптура
[ редактировать ]
The Акустическая система Holophones была разработана в 1999 году композитором Микеланджело Лупоне и реализована в CRM – Centro Ricerche Musicali в Риме для реализации специфической пространственности звука, определяемой как «скульптура волнового фронта». [11] Параболический отражатель системы Holophones излучает плоские волны. [12] [13] Каждый блок системы «Голофоны» представляет собой параболическую антенну с ограниченнополосным громкоговорителем в ее фокусе, с регулируемым углом излучения. Динамическое управление скульптурированием волнового фронта осуществляется компьютером. [14]
Патенты
[ редактировать ]- Патент США 3997023 , Стэнли Ф. Уайт, «Громкоговоритель с улучшенным объемным звучанием», выдан 14 декабря 1976 г.
- Патент США 5821470 , Стэнли Ф. Уайт, «Громкоговоритель с улучшенным объемным звучанием», выдан 14 декабря 1976 г.
- Заявка США 20 070 201 711 . Джон Д. Мейер , Перрин Мейер, Роджер Швенке, Алехандро Антонио Гарсиа Рубио: Система громкоговорителей и метод создания управляемого синтезированного звукового поля
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г Боргерсон, Брюс. «Витрина технологий: сфокусированные акустические системы». AVInstall, 1 ноября 2005 г. Проверено 25 августа 2009 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с «СБ-1: вопросы и ответы» (PDF) . Мейер Саунд. Архивировано из оригинала (PDF) 20 августа 2016 г.
- ^ Мейер, Джон; Мейер, Перрин; Швенке, Роджер; Рубио, Алехандро Антонио Гарсия. Громкоговорящая система и способ создания управляемого синтезированного звукового поля. 26 июня 2008 г. Проверено 25 августа 2009 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Мейер Саунд. SB-2: Параболический широкодиапазонный звуковой луч. (Техническое описание.) Получено 18 августа 2009 г.
- ^ Альтманн, Юрген. «Акустическое оружие — перспективная оценка: источники, распространение и воздействие сильного звука» Experimentelle Physik III. Университет Дортмунда, Дортмунд, Германия
- ^ Браун Инновации. Полусферический купол Локализатора. Как это работает. Архивировано 25 мая 2009 г. на Wayback Machine . Проверено 18 августа 2009 г.
- ^ Инструменты музея: Секретный звук. Архивировано 11 мая 2006 г. в Wayback Machine . Проверено 18 августа 2009 г.
- ^ Синтоу, Род; Хатто, Стэн (ноябрь 1998 г.). «Расширяя возможности стадионного звука» . Звуко- и видеоподрядчик . eISSN 2161-959X . ISSN 0741-1715 . Архивировано из оригинала 20 апреля 2001 года . Проверено 30 мая 2023 г. - через Meyer Sound Laboratories .
- ^ Мейер Саунд. Параболический звуковой луч SB-1. (Техническое описание.) Получено 18 августа 2009 г.
- ^ МакЭлрой, DL; Джозеф Ф. Кимпфлен. Изоляционные материалы, испытания и применение, Выпуск 1030 , с. 324. ASTM International, 1990. ISBN 0-8031-1278-5
- ^ HiArt Семестральный журнал информации о высоком художественном и музыкальном образовании - Музыка и мутации - Лупоне, Микеланджело - Gangemi Editore - апрель – октябрь 2008 г. - ISBN 978-88-492-1422-2
- ^ Музыкальная и архитектурная акустика - Пространство звука - Лупоне, Микеланджело - UTET - ISBN 88-7750-941-4
- ^ Исследование акустического излучателя высокой направленности - Мариоренци, Лука - Римский университет 3, факультет электронной инженерии
- ^ CRM - Центр музыкальных исследований